Muller_r 发表于 2012-6-16 14:40:14

糊涂塔克学习笔记01 Arduino+nRF24L01

各位大大好,我是个新手,大概2个月前刚开始学习Arduino(为了参加一个比赛),在极客工坊潜水很久,学习了很多东西,现在也想把这段时间学习的东西和大家分享。

我看到论坛里关于无线发射模块的资料比较少,所以我来发一个无线方面的学习笔记,关于nRF24L01

关于无线模块大家比较熟悉的可能是APC220和Xbee这两种无线模块,网上的资料也很多,我也就不班门弄斧了,但这两种无线模块价格比较贵(因为这个比赛有一个要求是对成本的控制),所以我后来开始研究nRF24L01来进行2个Arduino板子之间的通讯(2块nRF24L01只有36块钱)

关于nRF24L01,工作于2.4 GHz~2.5 GHz ISM频段, 最高工作速率2Mbps,125 频道,满足多点通信和跳频通信需要,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,可以用SPI控制

   

首先你需要有2块Arduino开发板和2块nRF24L01通信芯片,一个作为发射,一个作为接收。如果你使用的是标准的Arduino开发板,请注意使用开发板上的3.3V pin 作为电源,因为nRF24L01的工作电压是1.9~3.6V,如果使用5V的供电口会把nRF24L01芯片烧坏。

测试程序原文地址:http://www.elecfreaks.com/203.html

这个测试程序的接口如下:
GND – GND, VCC – 3.3V, CS – D8, CSN – D9, SCK – D10, MOSI – D11, MISO – D12, IRQ – D13
(IRQ这个口在这个例程中并没有用到,所以可以不接)

接好后的示意图如下:



这个测试程序是发射端不断发送0x00到0XFF的数据给接收端(程序中用到的头文件打包在附件里)
先是发射端的代码:/*********************************************************************
**Device:nRF24L01+                                              **
**File:   EF_nRF24L01_TX.c                                        **
**                                                                  **
**                                                                  **
**Copyright (C) 2011 ElecFraks.                                 **
**This example code is in the public domain.                      **
**                                                                  **
**Description:                                                    **
**This file is a sample code for your reference.                  **
**It's the v1.1 nRF24L01+ by arduino                              **
**Created by ElecFreaks. Robi.W,24 July 2011                      **
**                                                                  **
**http://www.elecfreaks.com                                       **
**                                                                  **
**   SPI-compatible                                                 **
**   CS - to digital pin 8                                          **
**   CSN - to digital pin 9(SS pin)                               **
**   SCK - to digital pin 10 (SCK pin)                              **
**   MOSI - to digital pin 11 (MOSI pin)                            **
**   MISO - to digital pin 12 (MISO pin)                            **
**   IRQ - to digital pin 13 (MISO pin)                           **
*********************************************************************/


#include "NRF24L01.h"

//***************************************************
#define TX_ADR_WIDTH    5   // 5 unsigned chars TX(RX) address width
#define TX_PLOAD_WIDTH32// 32 unsigned chars TX payload

unsigned char TX_ADDRESS=
{
0x34,0x43,0x10,0x10,0x01
}; // Define a static TX address

unsigned char rx_buf = {0}; // initialize value
unsigned char tx_buf = {0};
//***************************************************
void setup()
{
pinMode(CE,OUTPUT);
pinMode(SCK, OUTPUT);
pinMode(CSN, OUTPUT);
pinMode(MOSI,OUTPUT);
pinMode(MISO, INPUT);
pinMode(IRQ, INPUT);
//attachInterrupt(1, _ISR, LOW);// interrupt enable
Serial.begin(9600);
init_io();                        // Initialize IO port
unsigned char status=SPI_Read(STATUS);
Serial.print("status = ");   
Serial.println(status,HEX);   // There is read the mode鈥檚 status register, the default value should be 鈥楨鈥?Serial.println("*******************TX_Mode Start****************************");
TX_Mode();                     // set TX mode
}
void loop()
{
int k = 0;
for(;;)
{
    for(int i=0; i<32; i++)
      tx_buf = k++;      
    unsigned char status = SPI_Read(STATUS);                   // read register STATUS's value
    if(status&TX_DS)                                           // if receive data ready (TX_DS) interrupt
    {
      SPI_RW_Reg(FLUSH_TX,0);                                 
      SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,tx_buf,TX_PLOAD_WIDTH);       // write playload to TX_FIFO
    }
    if(status&MAX_RT)                                       // if receive data ready (MAX_RT) interrupt, this is retransmit thanSETUP_RETR                        
    {
      SPI_RW_Reg(FLUSH_TX,0);
      SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,tx_buf,TX_PLOAD_WIDTH);      // disable standy-mode
    }
    SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,status);                     // clear RX_DR or TX_DS or MAX_RT interrupt flag
    delay(1000);
}
}

//**************************************************
// Function: init_io();
// Description:
// flash led one time,chip enable(ready to TX or RX Mode),
// Spi disable,Spi clock line init high
//**************************************************
void init_io(void)
{
digitalWrite(IRQ, 0);
digitalWrite(CE, 0);                        // chip enable
digitalWrite(CSN, 1);               // Spi disable       
}

/**************************************************
* Function: SPI_RW();
*
* Description:
* Writes one unsigned char to nRF24L01, and return the unsigned char read
* from nRF24L01 during write, according to SPI protocol
**************************************************/
unsigned char SPI_RW(unsigned char Byte)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)                      // output 8-bit
{
    if(Byte&0x80)
    {
      digitalWrite(MOSI, 1);
    }
    else
    {
      digitalWrite(MOSI, 0);
    }
    digitalWrite(SCK, 1);
    Byte <<= 1;                         // shift next bit into MSB..
    if(digitalRead(MISO) == 1)
    {
      Byte |= 1;                             // capture current MISO bit
    }
    digitalWrite(SCK, 0);
}
return(Byte);                         // return read unsigned char
}
/**************************************************/

/**************************************************
* Function: SPI_RW_Reg();
*
* Description:
* Writes value 'value' to register 'reg'
/**************************************************/
unsigned char SPI_RW_Reg(unsigned char reg, unsigned char value)
{
unsigned char status;

digitalWrite(CSN, 0);                   // CSN low, init SPI transaction
status = SPI_RW(reg);                   // select register
SPI_RW(value);                        // ..and write value to it..
digitalWrite(CSN, 1);                   // CSN high again

return(status);                   // return nRF24L01 status unsigned char
}
/**************************************************/

/**************************************************
* Function: SPI_Read();
*
* Description:
* Read one unsigned char from nRF24L01 register, 'reg'
/**************************************************/
unsigned char SPI_Read(unsigned char reg)
{
unsigned char reg_val;

digitalWrite(CSN, 0);         // CSN low, initialize SPI communication...
SPI_RW(reg);                   // Select register to read from..
reg_val = SPI_RW(0);         // ..then read register value
digitalWrite(CSN, 1);          // CSN high, terminate SPI communication

return(reg_val);               // return register value
}
/**************************************************/

/**************************************************
* Function: SPI_Read_Buf();
*
* Description:
* Reads 'unsigned chars' #of unsigned chars from register 'reg'
* Typically used to read RX payload, Rx/Tx address
/**************************************************/
unsigned char SPI_Read_Buf(unsigned char reg, unsigned char *pBuf, unsigned char bytes)
{
unsigned char status,i;

digitalWrite(CSN, 0);                  // Set CSN low, init SPI tranaction
status = SPI_RW(reg);                 // Select register to write to and read status unsigned char

for(i=0;i<bytes;i++)
{
    pBuf = SPI_RW(0);    // Perform SPI_RW to read unsigned char from nRF24L01
}

digitalWrite(CSN, 1);                   // Set CSN high again

return(status);                  // return nRF24L01 status unsigned char
}
/**************************************************/

/**************************************************
* Function: SPI_Write_Buf();
*
* Description:
* Writes contents of buffer '*pBuf' to nRF24L01
* Typically used to write TX payload, Rx/Tx address
/**************************************************/
unsigned char SPI_Write_Buf(unsigned char reg, unsigned char *pBuf, unsigned char bytes)
{
unsigned char status,i;

digitalWrite(CSN, 0);                  // Set CSN low, init SPI tranaction
status = SPI_RW(reg);             // Select register to write to and read status unsigned char
for(i=0;i<bytes; i++)             // then write all unsigned char in buffer(*pBuf)
{
    SPI_RW(*pBuf++);
}
digitalWrite(CSN, 1);                   // Set CSN high again
return(status);                  // return nRF24L01 status unsigned char
}
/**************************************************/

/**************************************************
* Function: TX_Mode();
*
* Description:
* This function initializes one nRF24L01 device to
* TX mode, set TX address, set RX address for auto.ack,
* fill TX payload, select RF channel, datarate & TX pwr.
* PWR_UP is set, CRC(2 unsigned chars) is enabled, & PRIM:TX.
*
* ToDo: One high pulse(>10us) on CE will now send this
* packet and expext an acknowledgment from the RX device.
**************************************************/
void TX_Mode(void)
{
digitalWrite(CE, 0);

SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH);    // Writes TX_Address to nRF24L01
SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // RX_Addr0 same as TX_Adr for Auto.Ack

SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x01);      // Enable Auto.Ack:Pipe0
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01);// Enable Pipe0
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + SETUP_RETR, 0x1a); // 500us + 86us, 10 retrans...
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40);      // Select RF channel 40
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07);   // TX_PWR:0dBm, Datarate:2Mbps, LNA:HCURR
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0e);   // Set PWR_UP bit, enable CRC(2 unsigned chars) & Prim:TX. MAX_RT & TX_DS enabled..
SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,tx_buf,TX_PLOAD_WIDTH);

digitalWrite(CE, 1);
}


再是接收端的代码:

/*********************************************************************
**Device:nRF24L01+                                              **
**File:   EF_nRF24L01_TX.c                                        **
**                                                                  **
**                                                                  **
**Copyright (C) 2011 ElecFraks.                                 **
**This example code is in the public domain.                      **
**                                                                  **
**Description:                                                    **
**This file is a sample code for your reference.                  **
**It's the v1.1 nRF24L01+ by arduino                              **
**Created by ElecFreaks. Robi.W,24 July 2011                      **
**                                                                  **
**http://www.elecfreaks.com                                       **
**                                                                  **
**   SPI-compatible                                                 **
**   CS - to digital pin 8                                          **
**   CSN - to digital pin 9(SS pin)                               **
**   SCK - to digital pin 10 (SCK pin)                              **
**   MOSI - to digital pin 11 (MOSI pin)                            **
**   MISO - to digital pin 12 (MISO pin)                            **
**   IRQ - to digital pin 13 (MISO pin)                           **
*********************************************************************/

#include "NRF24L01.h"

//***************************************************
#define TX_ADR_WIDTH    5   // 5 unsigned chars TX(RX) address width
#define TX_PLOAD_WIDTH32// 32 unsigned chars TX payload

unsigned char TX_ADDRESS=
{
0x34,0x43,0x10,0x10,0x01
}; // Define a static TX address

unsigned char rx_buf;
unsigned char tx_buf;
//***************************************************
void setup()
{
pinMode(CE,OUTPUT);
pinMode(SCK, OUTPUT);
pinMode(CSN, OUTPUT);
pinMode(MOSI,OUTPUT);
pinMode(MISO, INPUT);
pinMode(IRQ, INPUT);
//attachInterrupt(1, _ISR, LOW); // interrupt enable
Serial.begin(9600);
init_io();                        // Initialize IO port
unsigned char status=SPI_Read(STATUS);
Serial.print("status = ");
Serial.println(status,HEX);      // There is read the mode鈥檚 status register, the default value should be 鈥楨鈥?
Serial.println("*****************RX_Mode start******************************R");
RX_Mode();                        // set RX mode
}
void loop()
{
for(;;)
{
    unsigned char status = SPI_Read(STATUS);                         // read register STATUS's value
    if(status&RX_DR)                                                 // if receive data ready (TX_DS) interrupt
    {
      SPI_Read_Buf(RD_RX_PLOAD, rx_buf, TX_PLOAD_WIDTH);             // read playload to rx_buf
      SPI_RW_Reg(FLUSH_RX,0);                                        // clear RX_FIFO
      for(int i=0; i<32; i++)
      {
          Serial.print(" ");
          Serial.print(rx_buf,HEX);                              // print rx_buf
      }
      Serial.println(" ");
    }
    SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,status);                           // clear RX_DR or TX_DS or MAX_RT interrupt flag
    delay(1000);
}
}

//**************************************************
// Function: init_io();
// Description:
// flash led one time,chip enable(ready to TX or RX Mode),
// Spi disable,Spi clock line init high
//**************************************************
void init_io(void)
{
digitalWrite(IRQ, 0);
digitalWrite(CE, 0);                        // chip enable
digitalWrite(CSN, 1);               // Spi disable       
}

/**************************************************
* Function: SPI_RW();
*
* Description:
* Writes one unsigned char to nRF24L01, and return the unsigned char read
* from nRF24L01 during write, according to SPI protocol
**************************************************/
unsigned char SPI_RW(unsigned char Byte)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)                      // output 8-bit
{
    if(Byte&0x80)
    {
      digitalWrite(MOSI, 1);    // output 'unsigned char', MSB to MOSI
    }
    else
    {
      digitalWrite(MOSI, 0);
    }
    digitalWrite(SCK, 1);                      // Set SCK high..
    Byte <<= 1;                         // shift next bit into MSB..
    if(digitalRead(MISO) == 1)
    {
      Byte |= 1;                             // capture current MISO bit
    }
    digitalWrite(SCK, 0);                 // ..then set SCK low again
}
return(Byte);                         // return read unsigned char
}
/**************************************************/

/**************************************************
* Function: SPI_RW_Reg();
*
* Description:
* Writes value 'value' to register 'reg'
/**************************************************/
unsigned char SPI_RW_Reg(unsigned char reg, unsigned char value)
{
unsigned char status;

digitalWrite(CSN, 0);                   // CSN low, init SPI transaction
status = SPI_RW(reg);                   // select register
SPI_RW(value);                        // ..and write value to it..
digitalWrite(CSN, 1);                   // CSN high again

return(status);                   // return nRF24L01 status unsigned char
}
/**************************************************/

/**************************************************
* Function: SPI_Read();
*
* Description:
* Read one unsigned char from nRF24L01 register, 'reg'
/**************************************************/
unsigned char SPI_Read(unsigned char reg)
{
unsigned char reg_val;

digitalWrite(CSN, 0);         // CSN low, initialize SPI communication...
SPI_RW(reg);                   // Select register to read from..
reg_val = SPI_RW(0);         // ..then read register value
digitalWrite(CSN, 1);          // CSN high, terminate SPI communication

return(reg_val);               // return register value
}
/**************************************************/

/**************************************************
* Function: SPI_Read_Buf();
*
* Description:
* Reads 'unsigned chars' #of unsigned chars from register 'reg'
* Typically used to read RX payload, Rx/Tx address
/**************************************************/
unsigned char SPI_Read_Buf(unsigned char reg, unsigned char *pBuf, unsigned char bytes)
{
unsigned char status,i;

digitalWrite(CSN, 0);                  // Set CSN low, init SPI tranaction
status = SPI_RW(reg);                 // Select register to write to and read status unsigned char

for(i=0;i<bytes;i++)
{
    pBuf = SPI_RW(0);    // Perform SPI_RW to read unsigned char from nRF24L01
}

digitalWrite(CSN, 1);                   // Set CSN high again

return(status);                  // return nRF24L01 status unsigned char
}
/**************************************************/

/**************************************************
* Function: SPI_Write_Buf();
*
* Description:
* Writes contents of buffer '*pBuf' to nRF24L01
* Typically used to write TX payload, Rx/Tx address
/**************************************************/
unsigned char SPI_Write_Buf(unsigned char reg, unsigned char *pBuf, unsigned char bytes)
{
unsigned char status,i;

digitalWrite(CSN, 0);                   // Set CSN low, init SPI tranaction
status = SPI_RW(reg);             // Select register to write to and read status unsigned char
for(i=0;i<bytes; i++)             // then write all unsigned char in buffer(*pBuf)
{
    SPI_RW(*pBuf++);
}
digitalWrite(CSN, 1);                  // Set CSN high again
return(status);                  // return nRF24L01 status unsigned char
}
/**************************************************/

/**************************************************
* Function: RX_Mode();
*
* Description:
* This function initializes one nRF24L01 device to
* RX Mode, set RX address, writes RX payload width,
* select RF channel, datarate & LNA HCURR.
* After init, CE is toggled high, which means that
* this device is now ready to receive a datapacket.
/**************************************************/
void RX_Mode(void)
{
digitalWrite(CE, 0);
SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // Use the same address on the RX device as the TX device
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x01);      // Enable Auto.Ack:Pipe0
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01);// Enable Pipe0
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40);      // Select RF channel 40
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH); // Select same RX payload width as TX Payload width
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07);   // TX_PWR:0dBm, Datarate:2Mbps, LNA:HCURR
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0f);   // Set PWR_UP bit, enable CRC(2 unsigned chars) & Prim:RX. RX_DR enabled..
digitalWrite(CE, 1);                           // Set CE pin high to enable RX device
//This device is now ready to receive one packet of 16 unsigned chars payload from a TX device sending to address
//'3443101001', with auto acknowledgment, retransmit count of 10, RF channel 40 and datarate = 2Mbps.
}
/**************************************************/
把程序分别烧进2块板子后,把发射端接一个9V的电源,接收端用USB连电脑,打开Arduino IDE 的串口监视器,就可以看到运行的结果:

Randy 发表于 2012-6-16 20:16:31

本帖最后由 Randy 于 2012-7-20 16:27 编辑

潜水有罪,罚你看群一个月!{:soso_e117:}

帮忙贴出引脚定义:
CE:使能发射或接收;   
CSN,SCK,MOSI,MISO:SPI引脚端,微处理器可通过此引脚配置nRF24L01:   
IRQ:中断标志位;   
VDD:电源输入端;   
VSS:电源地:   
XC2,XC1:晶体振荡器引脚;
VDD_PA:为功率放大器供电,输出为1.8 V;   
ANT1,ANT2:天线接口;   
IREF:参考电流输入。

zhd1021 发表于 2012-6-16 17:00:58

好东西收下了

Muller_r 发表于 2012-6-16 20:23:36

呵呵,学了2个月越来越觉得Arduino很有意思,也越来越觉得他的局限性

zhanggang1971 发表于 2012-6-18 09:26:29

学习了,感谢分享,楼主的程序和注释写的真是很清晰,赞一个!

飞翔的红猪 发表于 2012-6-21 23:19:50

哈哈,试过了,不错,穿一堵墙还能传输3米远,不过源代码还应加上#include <SPI.h>,才能编译通过:lol

redlight 发表于 2012-6-22 10:59:56

请问,这个关于24L01的代码,不也是用软件模拟spi 吗,既然板子有spi接口,为什么不直接用spi库函数呢。

Muller_r 发表于 2012-6-22 12:18:37

redlight 发表于 2012-6-22 10:59 static/image/common/back.gif
请问,这个关于24L01的代码,不也是用软件模拟spi 吗,既然板子有spi接口,为什么不直接用spi库函数呢。

对,你说的没错,这个代码是模仿SPI写的函数,可能直接套用SPI的库函数有些小地方不太匹配,作者就自己模仿SPI的函数写了一个,作者自己也说他的函数当中可能还有些不完善的地方,大家可以根据自己的需要再修改

迷你强 发表于 2012-6-22 14:09:29

:funk:后排围观

redlight 发表于 2012-6-22 17:32:29

Muller_r 发表于 2012-6-22 12:18 static/image/common/back.gif
对,你说的没错,这个代码是模仿SPI写的函数,可能直接套用SPI的库函数有些小地方不太匹配,作者就自己模 ...

恩,好,我下到板子上 试一试。。。:)

redlight 发表于 2012-6-22 20:09:45

程序没问题的,要是改成收发一体的就更好了

Muller_r 发表于 2012-6-23 12:45:43

redlight 发表于 2012-6-22 20:09 static/image/common/back.gif
程序没问题的,要是改成收发一体的就更好了

应该是可以改的,就是要调整一下接口的状态,这个我到还没试过,我用nRF24L01的时候只是做了单向的通信

troutlzr 发表于 2012-7-19 21:30:07

麻烦问下大家,我用的是一个mega2560和一个Arduino Duemilanove 328的板子,看楼主说GND – GND, VCC – 3.3V, CS – D8, CSN – D9, SCK – D10, MOSI – D11, MISO – D12, IRQ – D13,但是却没有任何效果,我怀疑是mega2560的引脚与Duemilanove的不一样,所以想问问大家怎么连接??或者可没有可能是什么别的原因??

pww999 发表于 2012-7-19 22:34:02

本帖最后由 pww999 于 2012-7-19 23:01 编辑

查查M 2560的引脚图就行了

2560   须修改这几个地方

记得我用2560是这样接的

//MISO -> D50
// * MOSI ->D51
// * SCK ->D52

//* CE ->D53
//* CSN ->D38

Randy 发表于 2012-7-20 16:12:55

Muller_r 发表于 2012-6-23 12:45 static/image/common/back.gif
应该是可以改的,就是要调整一下接口的状态,这个我到还没试过,我用nRF24L01的时候只是做了单向的通信

我用的是两块2560板子做的实验,结果却是出乎意料的坏,看图!
页: [1] 2 3 4 5 6 7 8
查看完整版本: 糊涂塔克学习笔记01 Arduino+nRF24L01