nrf2401.docx
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nrf2401
NRF24L01
一、模块介绍
（1）2.4Ghz全球开放ISM频段免许可证使用
（2）最高工作速率2Mbps，高效GFSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合
（3）126频道，满足多点通信和跳频通信需要
（4）内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制
（5）低功耗1.9-3.6V工作，待机模式下状态为22uA；掉电模式下为900nA
（6）内置2.4Ghz天线，体积小巧15mmX29mm
（7）模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示），可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便
（8）内置专门稳压电路，使用各种电源包括DC/DC开关电源均有很好的通信效果
（9）1.27MM间距接口，贴片封装
（10）工作于EnhancedShockBurst具有Automaticpackethandling,Autopackettransactionhandling,具有可选的内置包应答机制，极大的降低丢包率。
（11）与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K的上拉电阻,与其余口连接不需要。
（12）其他系列的单片机，如果是5V的，请参考该系列单片机IO口输出电流大小，如果超过10mA，需要串联电阻分压，否则容易烧毁模块!
如果是3.3V的，可以直接和RF24l01模块的IO口线连接。
比如AVR系列单片机如果是5V的，一般串接2K的电阻
二、接口电路
说明：
1）VCC脚接电压范围为1.9V~3.6V之间，不能在这个区间之外，超过3.6V将会烧毁模块。
推荐电压3.3V左右。
（2）除电源VCC和接地端，其余脚都可以直接和普通的5V单片机IO口直接相连，无需电平转换。
当然对3V左右的单片机更加适用了。
（3）硬件上面没有SPI的单片机也可以控制本模块，用普通单片机IO口模拟SPI不需要单片机真正的串口介入，只需要普通的单片机IO口就可以了，当然用串口也可以了。
（4）如果需要其他封装接口，比如密脚插针，或者其他形式的接口，可以联系我们定做。
三、模块结构和引脚说明
NRF24L01模块使用Nordic公司的nRF24L01芯片开发而成。
四、工作方式
NRF2401有工作模式有四种：
收发模式
配置模式
空闲模式
关机模式
工作模式由PWR_UPregister、PRIM_RXregister和CE决定，详见下
表
4.1收发模式
收发模式有EnhancedShockBurstTM收发模式、ShockBurstTM收发模式和直接收发模式三种，收发模式由器件配置字决定，具体配置将在器件配置部分详细介绍。
4.1.1EnhancedShockBurstTM收发模式
EnhancedShockBurstTM收发模式下，使用片内的先入先出堆栈区，数据低速从微控制器送入，但高速（1Mbps）发射，这样可以尽量节能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。
与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行，这种做法有三大好处：
尽量节能；低的系统费用（低速微处理器也能进行高速射频发射）；数据在空中停留时间短，抗干扰性高。
EnhancedShockBurstTM技术同时也减小了整个系统的平均工作电流。
在EnhancedShockBurstTM收发模式下，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，将时发送过程完成后。
4.1.1.1EnhancedShockBurstTM发射流程
A.把接收机的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.微控制器把CE置高（至少10us），激发NRF24L01进行EnhancedShockBurstTM发射；D.N24L01的EnhancedShockBurstTM发射
（1）给射频前端供电；
（2）射频数据打包（加字头、CRC校验码）；（3）高速发射数据包；（4）
发射完成，NRF24L01进入空闲状态。
4.1.1.2EnhancedShockBurstTM接收流程A.配置本机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），NRF2401自动把字头、地址和CRC校验位移去；E.NRF24L01通过把STATUS寄存器的RX_DR置位（STATUS一般引起微控制器中断）通知微控制器；F.微控制器把数据从NewMsg_RF2401读出；G.所有数据读取完毕后，可以清除STATUS寄存器。
NRF2401可以进入四种主要的模式之一。
4.1.2ShockBurstTM收发模式
ShockBurstTM收发模式可以与Nrf2401a,02,E1及E2兼容，具体表述前看本公司的N-RF2401文档。
4.2空闲模式
NRF24L01的空闲模式是为了减小平均工作电流而设计，其最大的优点是，实现节能的同时，缩短芯片的起动时间。
在空闲模式下，部分片内晶振仍在工作，此时的工作电流跟外部晶振的频率有关。
4.4关机模式
在关机模式下，为了得到最小的工作电流，一般此时的工作电流为900nA左右。
关机模式下，配置字的内容也会被保持在NRF2401片内，这是该模式与断电状态最大的区别。
五、配置NRF24L01模块
NRF2401的所有配置工作都是通过SPI完成，共有30字节的配置字。
我们推荐NRF24L01工作于EnhancedShockBurstTM收发模式，这种工作模式下，系统的程序编制会更加简单，并且稳定性也会更高，因此，下文着重介绍把NRF24L01配置为EnhancedShockBurstTM收发模式的器件配置方法。
ShockBurstTM的配置字使NRF24L01能够处理射频协议，在配置完成后，在NRF24L01工作的过程中，只需改变其最低一个字节中的内容，以实现接收模式和发送模式之间切换。
ShockBurstTM的配置字可以分为以下四个部分：
数据宽度：
声明射频数据包中数据占用的位数。
这使得NRF24L01能够区分接收数据包中的数据和CRC校验码；
地址宽度：
声明射频数据包中地址占用的位数。
这使得NRF24L01能够区分地址和数据；
地址：
接收数据的地址，有通道0到通道5的地址；
CRC：
使NRF24L01能够生成CRC校验码和解码。
当使用NRF24L01片内的CRC技术时，要确保在配置字（CONFIG的EN_CRC）中CRC校验被使能，并且发送和接收使用相同的协议。
NRF24L01配置字的CONFIG寄存器的位描述如下表所示。
NRF24L01CONFIG配置字描述
六、参考源代码
参考源代码
#include
//
sbitMISO=P1^3;
sbitMOSI=P1^4;
sbitSCK=P1^5;
sbitCE=P1^6;
sbitCSN=P3^7;
sbitIRQ=P1^2;
sbitLED2=P3^5;
sbitLED1=P3^4;
sbitKEY1=P3^0;
sbitKEY2=P3^1;
//SPI（nRF24L01）commands
#defineREAD_REG0x00//Definereadcommandtoregister
#defineWRITE_REG0x20//Definewritecommandtoregister
#defineRD_RX_PLOAD0x61//DefineRXpayloadregisteraddress
#defineWR_TX_PLOAD0xA0//DefineTXpayloadregisteraddress
#defineFLUSH_TX0xE1//DefineflushTXregistercommand
#defineFLUSH_RX0xE2//DefineflushRXregistercommand
#defineREUSE_TX_PL0xE3//DefinereuseTXpayloadregistercommand
#defineNOP0xFF//DefineNoOperation,mightbeusedtoreadstatusregister
//***************************************************//
//SPI（nRF24L01）registers（addresses）
#defineCONFIG0x00//'Config'registeraddress
#defineEN_AA0x01//'EnableAutoAcknowledgment'registeraddress
#defineEN_RXADDR0x02//'EnabledRXaddresses'registeraddress
#defineSETUP_AW0x03//'Setupaddresswidth'registeraddress
#defineSETUP_RETR0x04//'SetupAuto.Retrans'registeraddress
#defineRF_CH0x05//'RFchannel'registeraddress
#defineRF_SETUP0x06//'RFsetup'registeraddress
#defineSTATUS0x07//'Status'registeraddress
#defineOBSERVE_TX0x08//'ObserveTX'registeraddress
#defineCD0x09//'CarrierDetect'registeraddress
#defineRX_ADDR_P00x0A//'RXaddresspipe0'registeraddress
#defineRX_ADDR_P10x0B//'RXaddresspipe1'registeraddress
#defineRX_ADDR_P20x0C//'RXaddresspipe2'registeraddress
#defineRX_ADDR_P30x0D//'RXaddresspipe3'registeraddress
#defineRX_ADDR_P40x0E//'RXaddresspipe4'registeraddress
#defineRX_ADDR_P50x0F//'RXaddresspipe5'registeraddress
#defineTX_ADDR0x10//'TXaddress'registeraddress
#defineRX_PW_P00x11//'RXpayloadwidth,pipe0'registeraddress
#defineRX_PW_P10x12//'RXpayloadwidth,pipe1'registeraddress
#defineRX_PW_P20x13//'RXpayloadwidth,pipe2'registeraddress
#defineRX_PW_P30x14//'RXpayloadwidth,pipe3'registeraddress
#defineRX_PW_P40x15//'RXpayloadwidth,pipe4'registeraddress
#defineRX_PW_P50x16//'RXpayloadwidth,pipe5'registeraddress
#defineFIFO_STATUS0x17//'FIFOStatusRegister'registeraddress
//------------------------------------------------------------
//写一个字节到24L01，同时读出一个字节
ucharSPI_RW（ucharbyte）
{
ucharbit_ctr;
for（bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++）//output8-bit
{
MOSI=（byte&0x80）;//output'byte',MSBtoMOSI
byte=（byte<<1）;//shiftnextbitintoMSB..
SCK=1;//SetSCKhigh..
byte|=MISO;//capturecurrentMISObit
SCK=0;//..thensetSCKlowagain
}
return（byte）;//returnreadbyte
}
//向寄存器reg写一个字节，同时返回状态字节
ucharSPI_RW_Reg（BYTEreg,BYTEvalue）
{
ucharstatus;
CSN=0;//CSNlow,initSPItransaction
status=SPI_RW（reg）;//selectregister
SPI_RW（value）;//..andwritevaluetoit..
CSN=1;//CSNhighagain
return（status）;//returnnRF24L01statusbyte
}
//读出bytes字节的数据
ucharSPI_Read_Buf（BYTEreg,BYTE*pBuf,BYTEbytes）
{
ucharstatus,byte_ctr;
CSN=0;//SetCSNlow,initSPItranaction
status=SPI_RW（reg）;//Selectregistertowritetoandreadstatusbyte
for（byte_ctr=0;byte_ctrpBuf[byte_ctr]=SPI_RW（0）;//
CSN=1;
return（status）;//returnnRF24L01statusbyte
}
//写入bytes字节的数据
ucharSPI_Write_Buf（BYTEreg,BYTE*pBuf,BYTEbytes）
{
ucharstatus,byte_ctr;
CSN=0;
status=SPI_RW（reg）;
for（byte_ctr=0;byte_ctrSPI_RW（*pBuf++）;
CSN=1;//SetCSNhighagain
return（status）;//
}
//接收函数，返回1表示有数据收到，否则没有数据接受到
unsignedcharnRF24L01_RxPacket（unsignedchar*rx_buf）
{
unsignedcharrevale=0;
//setinRXmode
SPI_RW_Reg（WRITE_REG+CONFIG,0x0f）;//SetPWR_UPbit,enableCRC（2bytes）&
Prim:
RX.RX_DRenabled..
CE=1;//SetCEpinhightoenableRXdevice
dalay130us（）;
sta=SPI_Read（STATUS）;//readregisterSTATUS'svalue
if（RX_DR）//ifreceivedataready（RX_DR）interrupt
{
CE=0;//standbymode
SPI_Read_Buf（RD_RX_PLOAD,rx_buf,TX_PLOAD_WIDTH）;//readreceivepayloadfrom
RX_FIFObuffer
revale=1;
}
SPI_RW_Reg（WRITE_REG+STATUS,sta）;//clearRX_DRorTX_DSorMAX_RTinterrupt
flag
returnrevale;
}
//发送函数
voidnRF24L01_TxPacket（unsignedchar*tx_buf）
{
CE=0;
//SPI_Write_Buf（WRITE_REG+TX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH）;//Writes
TX_AddresstonRF24L01
//SPI_Write_Buf（WRITE_REG+RX_ADDR_P0,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH）;//
RX_Addr0sameasTX_AdrforAuto.Ack
SPI_Write_Buf（WR_TX_PLOAD,tx_buf,TX_PLOAD_WIDTH）;//WritesdatatoTXpayload
SPI_RW_Reg（WRITE_REG+CONFIG,0x0e）;//SetPWR_UPbit,enableCRC（2bytes）&
Prim:
TX.MAX_RT&TX_DSenabled..
CE=1;
dalay10us（）;
CE=0;
}
//配置函数
voidnRF24L01_Config（void）
{
//initialio
CE=0;//chipenable
CSN=1;//Spidisable
SCK=0;//Spiclocklineinithigh
CE=0;
SPI_RW_Reg（WRITE_REG+CONFIG,0x0f）;//SetPWR_UPbit,enableCRC（2bytes）&
Prim:
RX.RX_DRenabled..
SPI_RW_Reg（WRITE_REG+EN_AA,0x01）;
SPI_RW_Reg（WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01）;//EnablePipe0
SPI_RW_Reg（WRITE_REG+SETUP_AW,0x02）;//Setupaddresswidth=5bytes
SPI_RW_Reg（WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a）;//500us+86us,10retrans...
SPI_RW_Reg（WRITE_REG+RF_CH,0）;
SPI_RW_Reg（WRITE_REG+RF_SETUP,0x07）;//TX_PWR:
0dBm,Datarate:
1Mbps,
LNA:
HCURR
SPI_RW_Reg（WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH）;
SPI_Write_Buf（WRITE_REG+TX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH）;
SPI_Write_Buf（WRITE_REG+RX_ADDR_P0,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH）;CE=1;//
}
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