NRF24L01 无线模块

article/2025/9/21 0:59:29

NRF24L01 简介

NRF24L01 可以实现点对点或者是1（收）对6（发）的无线通信。NRF24L01 采样SPI通信，很方便连接MCU
NRF24L01 无线模块，采用的芯片是 NRF24L01，该芯片的主要特点如下：
1）2.4G 全球开放的 ISM 频段，免许可证使用。
2）最高工作速率 2Mbps，高校的 GFSK 调制，抗干扰能力强。
3）125个可选的频道，满足多点通信和调频通信的需要。从2.4G到2.4+0.125G
4）内置 CRC 检错和点对多点的通信地址控制。
5）低工作电压（1.9~3.6V）。
6）可设置自动应答，确保数据可靠传输。

在这里插入图片描述
GND：接地
VCC：接3.3V电压
CE：模式控制线，在CSN为低，CE协同COMNFIG寄存器共同决定NRF24L01的状态
CSN：SPI片选线
SCK：SPI时钟线
MOSI：SPI数据线（主机输出，从机输入）
MISO：SPI数据线（主机输入，从机输出）
IRQ：中断信号线。中断时为低电平，TxFIFO发完并且受到ACK，RxFIFO收到数据，达到最大重发次数。

SPI时序简介：

空闲状态SCK为0，CPOL（时钟极性）=0；数据在时钟第一个时间边沿采集，CPHA（时钟相位）=0；
Cn：SPI命令位
Sn：STATUS寄存器位
Dn：数据位（MSB；多字节传输时，低字节在前）

工作模式：

NRF24L01的工作模式，有CE和CONFIG寄存器（0X00)d1PWR_UP(第一位)和PWIM_RX(第0位)位共同控制在这里插入图片描述
收发模式又分为：Enhanced ShockBurstTM 收发模式和ShockBurstTM收发模式，只有Enhanced ShockBurstTM 收发模式支持自动ACK和自动重发。开启自动ACK，则默认选择Enhanced模式

Enhanced ShockBurstTM 收发模式

Enhanced ShockBurstTM 收发模式，受用片内的先入先出堆栈区，数据可以低俗从微控制器送入，但高速（1Mbps/2Mbps）发射，这样可以尽量节能。与射频协议相关的所有高速信号处理都是在片内进行，这种做法发好处是：

节能
低的系统费用（低速微处理器也能进行高速射频发射）
数据在空中停留的时间短，抗干扰能力强

Enhanced ShockBurstTM 收发模式，NRF24L01自动处理字头和CRC校验码。
在接收数据时，自动把字头和CRC校验码移去。
在发送数据时，自动加上字头和CRC校验码，在发送模式下，置CE为高，至少10us，将使能1发送过程。

Enhanced ShockBurstTM发送流程：

A. 把地址和要发送的数据按时序送入NRF24L01；
B. 配置CONFIG寄存器，使之进入发送模式；
C. MCU把CE置高（至少10us），激发Enhanced ShockBurstTM发射；
D. Enhanced ShockBurstTM发射：
a）给射频前端供电；
b)射频数据打包（加字头、CRC校验码）；
c)高速发射数据包； d)发射完成，NRF24L01进入空闲状态

Enhanced ShockBurstTM接收流程：

A. 配置接收地址和要接收的数据包大小；
B. 配置CONFIG寄存器，使之进入接收模式，把CE置高；
C. 130us后，NRF24L01进入监视状态，等待数据包的到来；
D. 当接收到正确的数据包（正确的地址和CRC校验码），NRF24L01自动移去字头、地址和CRC校验位
E. NRF24L01通过把STATUS寄存器的RX_DR置位（STATUS一般引起MCU中断）通知MCU；
F. MCU把数据从FIFO读出（0x61指令）；
G. 所有数据读取完毕后，可清除STATUS寄存器；NRF24L01可以进入四中主要的模式之一。