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nrf24l01无线模块
阅读:1800时间:2017-12-25 10:51:52

  nRF24.L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4 GHz~2.5 GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合了增强型ShockBurst技术,其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低,在以-6 dBm的功率发射时,工作电流也只有9 mA;接收时,工作电流只有12.3 mA,多种低功率工作模式,工作在100mw时电流为160mA,在数据传输方面实现相对WiFi距离更远,但传输数据量不如WiFi(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。

主要特点

  GFSK调制:
  硬件集成OSI链路层;
  具有自动应答和自动再发射功能;
  片内自动生成报头和CRC校验码;
  数据传输率为l Mb/s或2Mb/s;
  SPI速率为0 Mb/s~10 Mb/s;
  125个频道:
  与其他nRF24系列射频器件相兼容;
  QFN20引脚4 mm×4 mm封装;
  供电电压为1.9 V~3.6 V。
  传输距离<5m

工作原理

  发射数据时,首先将nRF24L01配置为发射模式:接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区,TX_PLD必须在CSN为低时连续写入,而TX_ADDR在发射时写入一次即可,然后CE置为高电平并保持至少10μs,延迟130μs后发射数据;若自动应答开启,那么nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式,接收应答信号(自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致)。如果收到应答,则认为此次通信成功,TX_DS置高,同时TX_PLD从TX FIFO中清除;若未收到应答,则自动重新发射该数据(自动重发已开启),若重发次数(ARC)达到上限,MAX_RT置高,TX FIFO中数据保留以便再次重发;MAX_RT或TX_DS置高时,使IRQ变低,产生中断,通知MCU。最后发射成功时,若CE为低则nRF24L01进入空闲模式1;若发送堆栈中有数据且CE为高,则进入下一次发射;若发送堆栈中无数据且CE为高,则进入空闲模式2。
  接收数据时,首先将nRF24L01配置为接收模式,接着延迟130μs进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时,就将数据包存储在RX FIFO中,同时中断标志位RX_DR置高,IRQ变低,产生中断,通知MCU去取数据。若此时自动应答开启,接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时,若CE变低,则nRF24L01进入空闲模式1。

配置字

  SPI口为同步串行通信接口,最大传输速率为10 Mb/s,传输时先传送低位字节,再传送高位字节。但针对单个字节而言,要先送高位再送低位。与SPI相关的指令共有8个,使用时这些控制指令由nRF24L01的MOSI输入。相应的状态和数据信息是从MISO输出给MCU。
  nRF24L0l所有的配置字都由配置寄存器定义,这些配置寄存器可通过SPI口访问。

跳频功能

  由于2.4G频段没有使用授权限制,家用电器、手机、无线网络都集中在此频段,干扰问题难以避免。如何避开在家庭市场中易与其它无线传输间(Bluetooth、HomeRF)发生干扰成了首要解决的问题。
  跳频技术(Frequency-Hopping Spread Spectrum; FHSS)是在2.4GHz频带以一定的频宽将其划分为若干个无线电频率信道(Radio Frequency Channel;RFC),并且以使用接收和发送两端一样的频率跳跃模式(Frequency Hopping)来接发讯号及防止数据撷取。其工作原理是,收发双方传输信号的载波按照预定规律进行离散变化。以达到避开干扰,完成传输。简单的说,跳频技术FHSS不是抑制干扰而是容忍干扰。图3是跳频实现的流程图。

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