stm32驱动NRF24L01

2024-03-19 1121阅读

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目录

概念

废话篇（24L01简介）

引脚分配

工作模式

通信地址理解（个人疑难点）

原理分析

寄存器赏析

寄存器操作指令

 配置寄存器（CONFIG，位置：0X00）

 自动应答使能寄存器（EN_AA，0X01）

RX地址使能寄存器（EN_RXADDR，0X02） 

自动重发设置寄存器（SETUP_RETR，0X04） 

射频频率设置寄存器（RF_CH，0X05） 

*射频配置寄存器（RF_SETUP，0X06）

*状态寄存器（STATUS，0X07）

数据通道0接收地址寄存器（RX_ADDR_P0，0X0A） 

发送地址设置寄存器（TX_ADDR，0X10） 

 接收通道0有效数据宽度设置寄存器（RX_PW_P0，0X11）

*发送流程

*接收流程

代码解析

*nrf24l01.h中的宏定义

24l01的函数 

*NRF24L01_Init

*NRF24L01_Check

*NRF24L01_Write_Reg

*NRF24L01_Read_Reg

*NRF24L01_Read_Buf

*NRF24L01_Write_Buf

*NRF24L01_TxPacket

*NRF24L01_RxPacket

正文开始

小白一个，有错还请指正

这玩意第一次看头大，越看头越小

第一次看可以不用看带“ * ”的

概念

废话篇（24L01简介）

NRF24L01是NORDIC公司生产的一款无线通信通信芯片，采用FSK 调制，集成NORDIC自家的Enhanced Short Burst协议。可以实现点对点或是1对6的无线通信。无线通信速度最高可达到2Mbps。

①2.4G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。

③126个可选的频道，满足多点通信和调频通信的需要。

④内置CRC检错和点对多点的通信地址控制。

⑤可设置自动应答，确保数据可靠传输 。

引脚分配

stm32驱动NRF24L01

VCC、GND

CE：模式控制线。在 CSN为低的情况下，CE 协同CONFIG 寄存器共同决定NRF24L01 的状态（参照NRF24L01 的状态机）   

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。中断时变为低电平

在以下三种情况变低：

  1. Tx FIFO 发完并且收到ACK（使能ACK情况下）
  2. Rx FIFO 收到数据
  3. 达到最大重发次数

SPI时序图

stm32驱动NRF24L01

控制24L01的流程其实就是确定要干什么（读、写、清除。。。）哪一个寄存器（确定地址）要实现什么样的配置（写或读的内容） 

注意：要求初始化SPI时，空闲状态SCK为0，CPOL=0；数据在时钟第一个时间边沿采集，CPHA=0

SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;		//空闲时SCK低电平
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;	//数据捕获于第一个时钟沿

工作模式

stm32驱动NRF24L01

收、发、待机、掉电 四种模式 

收发模式有两种：Enhanced ShockBurstTM  收发模式（支持自动ACK和自动重发）

                             ShockBurstTM  收发模式

开启自动ACK，则默认选择Enhanced模式。

通常使用Enhanced模式。因为无线电信号的传输显然具有相当多的不确定因素，在Enhanced模式下，要求终端设备在接收到数据后有应答信号，以便发送方检测有无数据丢失，一旦丢失则重发数据。

通信地址理解（个人疑难点）

当时没能立刻理解通信过程关于地址的这一部分，后来慢慢才想明白

所谓的“1对6无线通信”是指“6发1收”而不是“1对6双向通信”

因为24L01有6个接收通道，1个发送通道

给发送通道TX_ADDR赋的地址值就是接收通道RX_ADDR_Pn（n=0~5）的地址值，而为了自动应答（ACK）和重发，要求发送端的发送通道TX_ADDR的地址值与发送端的接收通道RX_ADDR_P0的地址值相同，因为接收端在收到数据后回复的自动应答信号规定由发送端的R0通道接收。要注意，接收端的接收通道可不一定是RX_ADDR_P0，可以是RX_ADDR_P0到RX_ADDR_P5任意一个，这个不定。

所以讲到这里，有三个地址是一样的

发送端的发送通道TX_ADDR和接收通道RX_ADDR_P0

接收端的接收通道RX_ADDR_Pn（n=0~5）

现在下面这张图就好看多了

stm32驱动NRF24L01

关于地址设置，TX_ADDR和RX_ADDR_P0可以独立设置任意40位地址

而RX_ADDR_P1 ~ RX_ADDR_P5的地址都是8 位自身地址和32 位公用地址(由通道1设置)

 地址这里迷惑了我一段时间，看完过几天回过头就通了

stm32驱动NRF24L01

原理分析

个人觉得从代码角度直接看可能直观一些（仅供参考）

寄存器赏析

寄存器操作指令

写寄存器之前一定要进入待机模式或掉电模式

stm32驱动NRF24L01

把这些指令以宏定义在nrf24l01.h中定义好

//NRF24L01寄存器操作命令
#define NRF_READ_REG    0x00  //读配置寄存器,低5位为寄存器地址
#define NRF_WRITE_REG   0x20  //写配置寄存器,低5位为寄存器地址
#define RD_RX_PLOAD     0x61  //读RX有效数据,1~32字节
#define WR_TX_PLOAD     0xA0  //写TX有效数据,1~32字节
#define FLUSH_TX        0xE1  //清除TX FIFO寄存器.发射模式下用
#define FLUSH_RX        0xE2  //清除RX FIFO寄存器.接收模式下用
#define REUSE_TX_PL     0xE3  //重新使用上一包数据,CE为高,数据包被不断发送.
#define NOP             0xFF  //空操作,可以用来读状态寄存器

 配置寄存器（CONFIG，位置：0X00）

stm32驱动NRF24L01

 自动应答使能寄存器（EN_AA，0X01）

stm32驱动NRF24L01

RX地址使能寄存器（EN_RXADDR，0X02） 

stm32驱动NRF24L01

1使能，0关闭

自动重发设置寄存器（SETUP_RETR，0X04） 

stm32驱动NRF24L01

射频频率设置寄存器（RF_CH，0X05） 

stm32驱动NRF24L01

 频率计算公式：2400+RF_CH（MHz）

*射频配置寄存器（RF_SETUP，0X06）

stm32驱动NRF24L01

*状态寄存器（STATUS，0X07）

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数据通道0接收地址寄存器（RX_ADDR_P0，0X0A） 

stm32驱动NRF24L01

SETUP_AW的复位值默认是5字节

stm32驱动NRF24L01

发送地址设置寄存器（TX_ADDR，0X10） 

stm32驱动NRF24L01

 接收通道0有效数据宽度设置寄存器（RX_PW_P0，0X11）

stm32驱动NRF24L01

这个寄存器一共8位，写个0010 0000（32）就是32个字节 

stm32驱动NRF24L01

0x11    RX_PW_P0                           0x12   RX_PW_P1                             0x13    RX_PW_P2

0x14    RX_PW_P3                           0x15   RX_PW_P4                             0x16   RX_PW_P5

*发送流程

1）写Tx 节点的地址 TX_ADDR

2）写Rx 节点的地址（主要是为了使能Auto Ack） RX_ADDR_P0

3）使能AUTO ACK EN_AA

4）使能PIPE 0 EN_RXADDR

5）配置自动重发次数 SETUP_RETR

6）选择通信频率 RF_CH

7）配置发射参数（低噪放大器增益、发射功率、无线速率） RF_SETUP

8）配置24L01 的基本参数以及切换工作模式 CONFIG。

*接收流程

1）写Rx 节点的地址 RX_ADDR_P0

2）使能AUTO ACK EN_AA

3）使能PIPE 0 EN_RXADDR

4）选择通信频率 RF_CH

5）选择通道0 有效数据宽度 RX_PW_P0

6）配置发射参数（低噪放大器增益、发射功率、无线速率） RF_SETUP

7）配置24L01 的基本参数以及切换工作模式 CONFIG。

代码解析

*nrf24l01.h中的宏定义

//NRF24L01寄存器操作命令
#define NRF_READ_REG    0x00  //读配置寄存器,低5位为寄存器地址
#define NRF_WRITE_REG   0x20  //写配置寄存器,低5位为寄存器地址
#define RD_RX_PLOAD     0x61  //读RX有效数据,1~32字节
#define WR_TX_PLOAD     0xA0  //写TX有效数据,1~32字节
#define FLUSH_TX        0xE1  //清除TX FIFO寄存器.发射模式下用
#define FLUSH_RX        0xE2  //清除RX FIFO寄存器.接收模式下用
#define REUSE_TX_PL     0xE3  //重新使用上一包数据,CE为高,数据包被不断发送.
#define NOP             0xFF  //空操作,可以用来读状态寄存器
	 
//SPI(NRF24L01)寄存器地址
#define CONFIG          0x00  //配置寄存器地址;bit0:1接收模式,0发射模式;bit1:电选 
                              //择;bit2:CRC模式;bit3:CRC使能;
                              //bit4:中断MAX_RT(达到最大重发次数中断)使能;bit5:中断TX_DS使 
                              //能;bit6:中断RX_DR使能
#define EN_AA           0x01  //使能自动应答功能  bit0~5,对应通道0~5
#define EN_RXADDR       0x02  //接收地址允许,bit0~5,对应通道0~5
#define SETUP_AW        0x03  //设置地址宽度(所有数据通道):bit1,0:00,3字节;01,4字节;02,5字 
                              //节;
#define SETUP_RETR      0x04  //建立自动重发;bit3:0,自动重发计数器;bit7:4,自动重发延时 
                              //250*x+86us
#define RF_CH           0x05  //RF通道,bit6:0,工作通道频率;
#define RF_SETUP        0x06  //RF寄存器;bit3:传输速率(0:1Mbps,1:2Mbps);bit2:1,发射功 
                              //率;bit0:低噪声放大器增益
#define STATUS          0x07  //状态寄存器;bit0:TX FIFO满标志;bit3:1,接收数据通道号(最 
                              //大:6);bit4,达到最多次重发
                              //bit5:数据发送完成中断;bit6:接收数据中断;
#define MAX_TX  		0x10  //达到最大发送次数中断
#define TX_OK   		0x20  //TX发送完成中断
#define RX_OK   		0x40  //接收到数据中断
#define OBSERVE_TX      0x08  //发送检测寄存器,bit7:4,数据包丢失计数器;bit3:0,重发计数器
#define CD              0x09  //载波检测寄存器,bit0,载波检测;
#define RX_ADDR_P0      0x0A  //数据通道0接收地址,最大长度5个字节,低字节在前
#define RX_ADDR_P1      0x0B  //数据通道1接收地址,最大长度5个字节,低字节在前
#define RX_ADDR_P2      0x0C  //数据通道2接收地址,最低字节可设置
                              //高字节,必须同 RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define RX_ADDR_P3      0x0D  //数据通道3接收地址,最低字节可设置
                              //高字节,必须同 RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define RX_ADDR_P4      0x0E  //数据通道4接收地址,最低字节可设置
                              //高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define RX_ADDR_P5      0x0F  //数据通道5接收地址,最低字节可设置,
                              //高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define TX_ADDR         0x10  //发送地址(低字节在前),ShockBurstTM模式下,RX_ADDR_P0与此地址 
                                相等
#define RX_PW_P0        0x11  //接收数据通道0有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P1        0x12  //接收数据通道1有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P2        0x13  //接收数据通道2有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P3        0x14  //接收数据通道3有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P4        0x15  //接收数据通道4有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P5        0x16  //接收数据通道5有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define NRF_FIFO_STATUS 0x17  //FIFO状态寄存器;bit0,RX FIFO寄存器空标志;
                              //bit1,RX FIFO满标志;bit2,3,保留
                              //bit4,TX FIFO空标志;bit5,TX FIFO满标志;bit6,1,循环发送上一 
                              //数据包.0,不循环;
/
//24L01操作线
#define NRF24L01_CE   PAout(4) //24L01片选信号
#define NRF24L01_CSN  PCout(4) //SPI片选信号	   
#define NRF24L01_IRQ  PAin(1)  //IRQ主机数据输入
//24L01发送接收数据宽度定义
#define TX_ADR_WIDTH    5   	//5字节的地址宽度
#define RX_ADR_WIDTH    5   	//5字节的地址宽度
#define TX_PLOAD_WIDTH  32  	//32字节的用户数据宽度
#define RX_PLOAD_WIDTH  32  	//32字节的用户数据宽度

24l01的函数 

void NRF24L01_Init(void);       //初始化
void NRF24L01_RX_Mode(void);    //配置为接收模式
void NRF24L01_TX_Mode(void);    //配置为发送模式
u8 NRF24L01_Write_Buf(u8 reg, u8 *pBuf, u8 u8s);    //写数据区
u8 NRF24L01_Read_Buf(u8 reg, u8 *pBuf, u8 u8s);    //读数据区		  
u8 NRF24L01_Read_Reg(u8 reg);			    //读寄存器
u8 NRF24L01_Write_Reg(u8 reg, u8 value);    //写寄存器
u8 NRF24L01_Check(void);                    //检查24L01是否存在
u8 NRF24L01_TxPacket(u8 *txbuf);            //发送一个包的数据
u8 NRF24L01_RxPacket(u8 *rxbuf);            //接收一个包的数据

*NRF24L01_Init

spi的初始化，没啥好说的

void NRF24L01_Init(void)
{  
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure; 
	
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE );	
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;   //推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;   //推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); 
	GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_4);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU  ;   //上拉输入
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4);
	SPI1_Init();    		//初始化SPI
		
	SPI_Cmd(SPI1, DISABLE); // 
	
	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  
    //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;		
    //设置SPI工作模式:设置为主SPI
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;		
    //设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;		//选择了串行时钟的稳态:时钟悬空低电平
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;	//数据捕获于第一个时钟沿
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;		
    //NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;		
    //定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;	
    //指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;	//CRC值计算的多项式
	SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);  
    //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器
	NRF24L01_CE=0; 	//使能24L01
	NRF24L01_CSN=1;	//SPI片选取消	 	
}

*NRF24L01_Check

//检测24L01是否存在
//返回值:0，成功;1，失败	
u8 NRF24L01_Check(void)
{
	u8 buf[5]={0XA5,0XA5,0XA5,0XA5,0XA5};
	u8 i;
	SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_8); //spi速度为9Mhz（24L01的最大SPI时钟为10Mhz）   	 
	NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,buf,5);//写入5个字节的地址.	
	NRF24L01_Read_Buf(TX_ADDR,buf,5); //读出写入的地址  
	for(i=0;i
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