Untersuchung der Funktionen und Anwendungen des NRF24L01 -Kommunikationschips
2024-04-25 2412

NRF24L01 ist ein 2,4 -g -Kommunikationschip, der von Nordic Company entwickelt wurde.Es verfügt über die Eigenschaften eines geringen Stromverbrauchs, niedriger Kosten und hoher Geschwindigkeit und bietet bessere Lösungen für die Anwendung von Desktop -Computerprodukten und intelligenten Geräten.In diesem Artikel wird es aus dem Hersteller, der Struktur, den Anwendungen, dem Arbeitsmodus und dem Arbeitsprinzip vorgestellt.

Der NRF24L01 ist ein neuer monolithischer HF -Transceiver, der speziell für das ISM -Frequenzband von 2,4 GHz bis 2,5 GHz entwickelt wurde.Es integriert mehrere Funktionsmodule wie Kristalloszillator, Frequenzsynthesizer, Leistungsverstärker und Modulator und nimmt fortschrittliche Shockburst -Technologie an.Über die SPI -Schnittstelle kann der NRF24L01 mit dem 5 -V -Mikrocontroller kommunizieren, sodass die Einstellungen für Ausgangsleistung, Kanalauswahl und Protokoll über die SPI -Schnittstelle konfiguriert werden können.Dies bedeutet, dass NRF24L01 mit fast allen Arten von Mikrocontroller -Chips verbunden werden kann, um drahtlose Datenübertragungsfunktionen zu erzielen.

- - NRF24L01P-R7

- - NRF24L01P-T

- - SI4455-C2A-GM

- - SI4455-B1A-FMR

- - SI4455-B1A-FM

Der NRF24L01 wird von Nordic Semiconductor hergestellt.Nordic Semiconductor, ursprünglich Nordic VLSI genannt, ist eine Fabless -Halbleiterfirma.Das Unternehmen ist spezialisiert auf Ultra-Low-Leistungsleistung Wireless Systems-on-Chip- und Konnektivitätsgeräte für das 2,4-GHz-ISM-Band, wobei der Stromverbrauch und die Kosten die wichtigsten Schwerpunkte sind.Die Endbenutzeranwendungen von Nordic Semiconductor sind drahtlose Mobiltelefonzubehör, Mäuse und Tastaturen, drahtlose medizinische, Consumer-Elektronik, intelligente Sportgeräte, Fernbedienungen, drahtlose Spielcontroller, Wireless Voice Audio-Anwendungen (wie Sprachüberlagerung), Sicherheit und Toys.

Das Blockdiagramm des NRF24L01 ist oben gezeigt.Aus Sicht der Mikrocontroller -Kontrolle müssen wir nur auf sechs Steuerungssignalanschlüsse achten, nämlich CSN, SCK, Miso, Mosi, Irq und CE.

- VoIP -Headsets

- Active RFID

- Spielcontroller

- drahtlose PC -Peripheriegeräte

- Sportuhren und Sensoren

- Vermögensverfolgungssysteme

- Maus, Tastaturen und Fernbedienungen

- Ultra-Low-Leistungssensor-Netzwerke

- Heim- und Handelsautomatisierung

- Fernbedienungen für fortschrittliche Medienzentrale

- RF -Fernbedienungen für Unterhaltungselektronik

Zwei NRF24L01 -Kommunikation müssen die folgenden drei Bedingungen erfüllen:

- Die Kanäle sind gleich (setzen Sie das Kanalregister RF_CH).

- Die Adressen sind gleich (setzen Sie TX_ADDR und RX_ADDR_PO gleich).

- Die Anzahl der Bytes, die jedes Mal gesendet und empfangen werden<=32).

Das nrf24l01-drahtlose Kommunikationsmodul kann auf eine Vielzahl verschiedener Arbeitsmodi eingestellt werden, einschließlich der Einstiegsmodus, des Standby-Modus und des Datenpaketverarbeitungsmodus.Die Funktionen und Operationen jedes Modus sind wie folgt.

Im Power-Down-Modus wird jede Funktion des NRF24L01 ausgeschaltet, um den Stromverbrauch mindestens zu halten.Nach dem Eintritt in den Power-Down-Modus funktioniert der NRF24L01 nicht mehr, aber der Registerinhalt bleibt unverändert.Der Power-Down-Modus wird vom PWR_UP-Bit im Register gesteuert.

Standby -Modus Ich reduziert den durchschnittlichen Systemverbrauchsstrom und sorgt für ein schnelles Start.Im Standby -Modus I arbeitet der Kristall normal.Im Standby -Modus II befinden sich einige Taktpuffer im Betriebsmodus.Wenn das TX FIFO -Register auf der Senderseite leer ist und CE hoch ist, tritt der Standby -Modus II ein.Während des Standby -Modus bleiben der Inhalt der Registerkonfigurationswörter unverändert.

Zu den NRF24L01 -Paketverarbeitungsmodi gehören der Shockburst -Modus und einen verbesserten Shockburst -Modus.

Im Shockburst-Modus kann der NRF24L01 mit einer niedrigeren Kosten mit niedriger Geschwindigkeit angeschlossen werden.Die Hochgeschwindigkeitssignalverarbeitung wird durch das interne HF-Protokoll des Chips behandelt, während die Datenübertragung über die SPI-Schnittstelle mit einer Datenrate durchgeführt wird, die von der Grenzflächengeschwindigkeit der MCU selbst abhängt.Der Schockburst-Modus reduziert den durchschnittlichen Stromverbrauch für die Kommunikation, indem es eine geringe Kommunikation mit der MCU ermöglicht und gleichzeitig die Hochgeschwindigkeitskommunikation im drahtlosen Abschnitt aufrechterhält.

Der erweiterte Shockburst-Modus macht die Ausführung des Zwei-Wege-Link-Protokolls einfacher und effizienter.In einem typischen Zwei-Wege-Link fordert der Absender das Endgerät nach dem Empfangen von Daten ein, damit der Absender erkennen kann, ob Daten verloren gehen.Wenn Datenverlust auftreten, werden die verlorenen Daten durch eine Wiedervermeidungsfunktion wiederhergestellt.Der erweiterte Shockbursttm -Modus steuert sowohl die Antwort als auch die Wiederholungsfunktionen, ohne die Arbeitsbelastung der MCU zu erhöhen.

Beim Übertragen von Daten konfigurieren wir zuerst den NRF24L01 in den Sendungsmodus.Als nächstes schreiben wir die Empfangsknotenadresse TX_ADDR und gültige Daten TX_PLD in den Pufferbereich von NRF24L01 über den SPI -Port nacheinander.TX_PLD muss kontinuierlich geschrieben werden, während CSN niedrig ist, während TX_ADDR nur einmal beim Übertragen geschrieben werden muss.Dann setzen wir CE hoch und halten es für mindestens 10 Mikrosekunden hoch und übertragen Sie dann Daten nach einer Verzögerung von 130 Mikrosekunden.Wenn Auto-Answer aktiviert ist, gibt NRF24L01 den Empfangsmodus unmittelbar nach der Übertragung von Daten ein, um das Bestätigungssignal zu empfangen (die Empfangsadresse für automatische Antworten sollte mit der empfangenden Knotenadresse TX_ADDR übereinstimmen).Wenn eine Antwort empfangen wird, wird die Kommunikation als erfolgreich angesehen, das Flag TX_DS wird hoch eingestellt und TX_PLD wird aus dem TX FIFO abgelöst.Wenn keine Antwort empfangen wird, wird der NRF24L01 die Daten automatisch übertragen (wenn die automatische Übermittlung aktiviert ist).Wenn die Anzahl der Rückschlüsse (ARC) die Obergrenze erreicht, wird das max_rt -Flag hoch eingestellt und die Daten in der TX FIFO zur Wiedervermittlung beibehalten.Wenn das Flag MAX_RT oder TX_DS hoch eingestellt ist, wird der IRQ gelöscht und ein Interrupt erzeugt, um die MCU zu benachrichtigen.Wenn die Übertragung erfolgreich ist und CE niedrig ist, tritt der NRF24L01 in den Leerlaufmodus 1 ein.Wenn im Sender -Stack keine Daten vorhanden sind und CE hoch ist, tritt sie in den Leerlaufmodus 2 ein.

Beim Empfangen von Daten konfigurieren wir zuerst den NRF24L01 in den Empfangsmodus.Dann verzögert es 130 Mikrosekunde, um den Empfangszustand einzugeben und auf die Ankunft von Daten zu warten.Wenn der Empfänger eine gültige Adresse und CRC erkennt, speichert er das Datenpaket im RX FIFO und setzt das Interrupt -Flag -Bit RX_DR hoch, wodurch der IRQ niedrig ist, einen Interrupt generiert und die MCU zum Lesen der Daten benachrichtigt.Wenn die automatische Anbieterfunktion zu diesem Zeitpunkt aktiviert ist, tritt der Empfänger gleichzeitig in den Sendungsstatus ein und sendet ein Antwortsignal zurück.Wenn die Rezeption erfolgreich ist und CE niedrig ist, tritt der NRF24L01 in den Leerlaufmodus 1 ein.

Zuerst müssen Modul A und Modul B auf denselben Kanal eingestellt werden und sicherstellenKonfigurieren Sie als Nächstes die Sendungsadresse des Moduls A, um auch adr_b zu sein, damit das Modul B die Daten beim Modul A ordnungsgemäß empfangen kann.

Tatsächlich ist die für das Modul B konfigurierte Empfangsadresse nur einer der mehrfachen Empfangsdatenkanäle.Ein Modul verfügt normalerweise über sechs Empfangskanäle, was bedeutet, dass das Modul B Daten aus sechs verschiedenen Modulen gleichzeitig empfangen kann.Natürlich kann Modul B nur Daten gleichzeitig senden, da das Senden von Daten auf demselben Kanal gleichzeitig zu Störungen führen kann.

Abschließend ist der NRF24L01 eine zuverlässige Lösung, wenn Sie ein kostengünstiges Transceiver-HF-Modul für Ihr Projekt erstellen möchten.Kontaktieren Sie uns, wenn Sie das Gerät weitere Klarstellung benötigen oder wie Sie es in Ihr Projekt integrieren.

Es verwendet das 2,4 -GHz -Band und kann mit Baudraten von 250 Kbit / s bis 2 Mbit / s arbeiten.Bei Verwendung im offenen Raum und mit einer niedrigeren Baudrate kann sein Bereich bis zu 100 Meter erreichen.

Der NRF24L01 ist ein einzelner Chip 2,4 GHz-Transceiver mit einem eingebetteten Basisband-Protokollmotor (Enhanced Shockburst ™), das für ultra-niedrige drahtlose Stromanwendungen ausgelegt ist.Der NRF24L01 ist für den Betrieb im weltweiten ISM -Frequenzband bei 2,400 - 2,4835 GHz ausgelegt.

Sie sind tatsächlich ähnlich, Nrf24L01+ ist eine aktualisierte Version des NRF24L01 -Chips.NRF24L01 unterstützt nur 1 Mbit / s und 2 Mbit / s die Übertragungsrate, während NRF24L01+ auch 250 kbit / s die Übertragungsrate unterstützt.

Aber manchmal möchten Sie vielleicht einfach nur in der Lage sein, WLAN oder Bluetooth zu senden oder zu empfangen, dann wäre der NRF24L01 eine gute Wahl.Im Gegensatz zu den anderen verwendet es Radiowellen, um zwischen Modulen zu kommunizieren, der gleiche Typ, der in schnurlosen Telefonen in Ihrem Haus verwendet wird.