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内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 NRF24L01 使用文档基于 c8051f330 单片机 1

内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 目录芯片简介........................................................................................................................3 1 NRF24L01 功能框图 .................................................................................................4 2 NRF24L01 状态机 .....................................................................................................5 3 Tx 与 Rx 的配置过程 ................................................................................................7 3.1 Tx 模式初始化过程 ........................................................................................7 3.2 Rx 模式初始化过程.........................................................................................8 4 控制程序详解.............................................................................................................9 4.1 函数介绍..........................................................................................................9 4.1.1 uchar SPI_RW(uchar byte) .....................................................................9 4.1.2 uchar SPI_RW_Reg (uchar reg, uchar value).......................................10 4.1.3 uchar SPI_Read (uchar reg);.................................................................10 4.1.4 uchar SPI_Read_Buf (uchar reg, uchar *pBuf, uchar bytes);...............11 4.1.5 uchar SPI_Write_Buf (uchar reg, uchar *pBuf, uchar bytes);..............11 4.1.6 void RX_Mode(void)............................................................................12 4.1.7 void TX_Mode(void)............................................................................13 4.2 NRF24L01 相关命令的宏定义 .....................................................................13 4.3 NRF24L01 相关寄存器地址的宏定义 .........................................................14 5 实际通信过程示波器图..........................................................................................16 1）发射节点 CE 与 IRQ 信号.............................................................................17 2）SCK 与 IRQ 信号（发送成功）...................................................................18 3）SCK 与 IRQ 信号（发送不成功）...............................................................19 2

内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 芯片简介 NRF24L01 是 NORDIC 公司最近生产的一款无线通信通信芯片，采用 FSK 调制，内部集成 NORDIC 自己的 Enhanced Short Burst 协议。可以实现点对点或是 1 对 6 的无线通信。无线通信速度可以达到 2M（bps）。NORDIC 公司提供通信模块的 GERBER 文件，可以直接加工生产。嵌入式工程师或是单片机爱好者只需要为单片机系统预留 5 个 GPIO，1 个中断输入引脚，就可以很容易实现无线通信的功能，非常适合用来为 MCU 系统构建无线通信功能。 3

内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 1 NRF24L01 功能框图 Fig.1 NRF24L01 BLOCK DIAGRAM NRF24L01 的框图如 Fig.1 所示，从单片机控制的角度来看，我们只需要关注 Fig.1 右面的六个控制和数据信号，分别为 CSN、SCK、MISO、MOSI、IRQ、CE。 CSN：芯片的片选线，CSN 为低电平芯片工作。 SCK：芯片控制的时钟线（SPI 时钟） MISO：芯片控制数据线（Master input slave output） MOSI：芯片控制数据线（Master output slave input） IRQ：中断信号。无线通信过程中 MCU 主要是通过 IRQ 与 NRF24L01 进行通信。 CE：芯片的模式控制线。在 CSN 为低的情况下，CE 协同 NRF24L01 的 CONFIG 寄存器共同决定 NRF24L01 的状态（参照 NRF24L01 的状态机）。 4

内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 2 NRF24L01 状态机 NRF24L01 的状态机见 Fig.2 所示，对于 NRF24L01 的固件编程工作主要是参照 NRF24L01 的状态机。主要有以下几个状态 Power Down Mode：掉电模式 Tx Mode：发射模式 Rx Mode：接收模式 Standby-1Mode：待机 1 模式 Standby-2 Mode：待机 2 模式上面五种模式之间的相互切换方法以及切换所需要的时间参照 Fig.2。 Fig.2 NRF24L01 State Machine 5

内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 对 24L01 的固件编程的基本思路如下： 1）置 CSN 为低，使能芯片，配置芯片各个参数。（过程见 3.Tx 与 Rx 的配置过程）配置参数在 Power Down 状态中完成。 2）如果是 Tx 模式，填充 Tx FIFO。 3）配置完成以后，通过 CE 与 CONFIG 中的 PWR_UP 与 PRIM_RX 参数确定 24L01 要切换到的状态。 Tx Mode：PWR_UP=1; PRIM_RX=0; CE=1 (保持超过 10us 就可以)； Rx Mode: PWR_UP=1; PRIM_RX=1; CE=1; 4) IRQ 引脚会在以下三种情况变低： Tx FIFO 发完并且收到 ACK（使能 ACK 情况下） Rx FIFO 收到数据达到最大重发次数将 IRQ 接到外部中断输入引脚，通过中断程序进行处理。 6

内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 3 Tx 与 Rx 的配置过程本节只是叙述了采用 ENHANCED SHORT BURST 通信方式的 Tx 与 Rx 的配置及通信过程，熟悉了 24L01 以后可以采用别的通信方式。 3.1 Tx 模式初始化过程初始化步骤 1）写 Tx 节点的地址 2）写 Rx 节点的地址（主要是为了使能 Auto Ack） 3）使能 AUTO ACK 4）使能 PIPE 0 5）配置自动重发次数 6）选择通信频率 7）配置发射参数（低噪放大器增益、发射功率、无线速率） 8 ) 选择通道 0 有效数据宽度 9）配置 24L01 的基本参数以及切换工作模式 Tx 模式初始化过程 1）写 Tx 节点的地址 TX_ADDR 24L01 相关寄存器 TX_ADDR RX_ADDR_P0 EN_AA EN_RXADDR SETUP_RETR RF_CH RF_SETUP Rx_Pw_P0 CONFIG 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 ) 选择通道 0 有效数据宽度 Rx_Pw_P0 9）配置 24L01 的基本参数以及切换工作模式 CONFIG。 7

内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 3.2 Rx 模式初始化过程初始化步骤 1）写 Rx 节点的地址 2）使能 AUTO ACK 3）使能 PIPE 0 4）选择通信频率 5) 选择通道 0 有效数据宽度 24L01 相关寄存器 RX_ADDR_P0 EN_AA EN_RXADDR RF_CH 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 Rx 模式初始化过程：初始化步骤 24L01 相关寄存器 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。 8

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