Badanie możliwości i zastosowań układu komunikacyjnego NRF24L01
2024-04-25 2433

NRF24L01 to układ komunikacyjny 2,4G opracowany przez Nordic Company.Ma charakterystykę niskiego zużycia energii, niskiej i dużej prędkości i może zapewnić lepsze rozwiązania do zastosowania produktów komputerowych komputerowych i urządzeń inteligentnych.Ten artykuł wprowadzi go od producenta, struktury, aplikacji, trybów roboczych i zasady pracy.

NRF24L01 to nowy monolityczny nadajnik RF zaprojektowany specjalnie dla pasma częstotliwości ISM od 2,4 GHz do 2,5 GHz.Integruje wiele modułów funkcjonalnych, takich jak oscylator kryształów, syntezator częstotliwości, wzmacniacz mocy i modulator, i przyjmuje zaawansowaną technologię ShockBurst.Za pośrednictwem interfejsu SPI NRF24L01 może komunikować się z mikrokontrolerem 5V, aby moc wyjściowa, wybór kanału i ustawienia protokołu mogły być skonfigurowane za pośrednictwem interfejsu SPI.Oznacza to, że NRF24L01 można podłączyć do prawie wszystkich rodzajów układów mikrokontrolerów, aby osiągnąć bezprzewodowe funkcje transmisji danych.

- NRF24L01P-R7

- NRF24L01P-T

- SI4455-C2A-GM

- SI4455-B1A-FMR

- SI4455-B1A-FM

NRF24L01 jest wytwarzany przez półprzewodnik Nordic.Nordic Semiconductor, pierwotnie nazwany Nordic VLSI, jest Fabless Semiconductor Company.Firma specjalizuje się w ultra-niskiej mocy wydajności bezprzewodowych systemów i łączności dla pasma ISM 2,4 GHz, z zużyciem energii i kosztem jest głównymi obszarami.Aplikacje końcowe Nordic Semiconductor to bezprzewodowe akcesoria telefonów komórkowych, myszy i klawiatury, bezprzewodowa medyczna, elektronika konsumpcyjna, inteligentne urządzenia sportowe, zdalne sterowanie, kontrolery gier bezprzewodowych, bezprzewodowe aplikacje głosowe (takie jak Voice Over IP), bezpieczeństwo i zabawki.

Schemat blokowy NRF24L01 pokazano powyżej.Z perspektywy kontroli mikrokontrolera musimy tylko zwrócić uwagę na sześć portów sygnałowych, a mianowicie CSN, SCK, MISO, MOSI, IRQ i CE.

- zestawy słuchawkowe VoIP

- Aktywne RFID

- kontrolery gier

- Bezprzewodowe urządzenia peryferyjne

- zegarki sportowe i czujniki

- Systemy śledzenia aktywów

- mysz, klawiatury i piloty

- Ultra-niskie sieci czujników mocy

- Automatyzacja domowa i komercyjna

- Zaawansowane zdalne sterowanie Media Center

- Pilotowe sterowanie RF dla elektroniki użytkowej

Dwie komunikacja NRF24L01 musi spełniać następujące trzy warunki:

- Kanały są takie same (ustaw rejestr kanału RF_CH).

- Adresy są takie same (ustaw tx_addr i rx_addr_po takie same).

- Liczba bajtów wysyłanych i odbieranych za każdym razem jest taka sama (jeśli efektywna szerokość danych kanału jest ustawiona na n, wówczas liczba bajtów wysyłanych za każdym razem musi być n, oczywiście n, oczywiście n<=32).

Bezprzewodowy moduł komunikacji NRF24L01 można ustawić na różne tryby robocze, w tym tryb w dół, tryb rezerwowy i tryb przetwarzania pakietów danych.Funkcje i operacje każdego trybu są następujące.

W trybie zasilania każda funkcja NRF24L01 jest wyłączona, aby utrzymać zużycie prądu co najmniej.Po wejściu w tryb zasilania NRF24L01 przestaje działać, ale zawartość rejestru pozostaje niezmieniona.Tryb w dół zasilania jest kontrolowany przez bit PWR_UP w rejestrze.

Tryb gotowości I zmniejsza średni prąd zużycia systemu, jednocześnie zapewniając szybki uruchamianie.W trybie Standby I kryształ działa normalnie.W trybie rezerwowym II niektóre bufory zegara są w trybie pracy.Gdy rejestr FIFO TX po stronie nadajnika jest pusty, a CE jest wysoki, wchodzi w tryb rezerwacji II.W trybie gotowości zawartość słów konfiguracji rejestru pozostaje niezmieniona.

Tryby przetwarzania pakietów NRF24L01 obejmują tryb Shockburst i ulepszony tryb Shockburst.

W trybie Shockburst NRF24L01 można podłączyć do niższego kosztu MCU o niskiej prędkości.Szybkie przetwarzanie sygnału jest obsługiwane przez wewnętrzny protokół RF układu, podczas gdy transmisja danych jest wykonywana przez interfejs SPI z szybkością danych, która zależy od prędkości interfejsu samego MCU.Tryb ShockBurst zmniejsza średnie zużycie prądu komunikacji, umożliwiając komunikację z MCU o niskiej prędkości przy jednoczesnym utrzymaniu szybkiej komunikacji w sekcji bezprzewodowej.

Ulepszony tryb ShockBurst sprawia, że ​​wykonanie dwukierunkowego protokołu linków jest prostsze i bardziej wydajne.W typowym linku dwustronnym nadawca żąda urządzenia końcowego o wysłanie sygnału odpowiedzi po otrzymaniu danych, aby nadawca mógł wykryć, czy dane zostały utracone.Jeśli wystąpi utrata danych, utracone dane są odzyskiwane przez funkcję retransmit.Ulepszony tryb ShockBursttm kontroluje zarówno funkcje odpowiedzi, jak i retransmit bez zwiększania obciążenia MCU.

Podczas transmisji danych najpierw konfigurujemy NRF24L01 w tryb transmisji.Następnie piszemy adres odbiorczy TX_ADDR i prawidłowe dane TX_PLD w obszarze bufora NRF24L01 przez sekwencję SPI.TX_PLD musi być zapisywane w sposób ciągły, podczas gdy CSN jest niski, podczas gdy TX_ADDR musi być napisane tylko raz podczas transmisji.Następnie ustawiamy CE wysoko i utrzymujemy go wysoko przez co najmniej 10 mikrosekund, a następnie rozpoczynamy transmisję danych po opóźnieniu 130 mikrosekund.Jeśli włączono automatyczne odpowiedzi, NRF24L01 wprowadzi tryb odbierania natychmiast po przesłaniu danych do odbierania sygnału potwierdzenia (adres odbierający automatyczne odpowiedzi powinien być zgodny z adresem węzła odbierającego TX_ADDR).Jeśli odpowiedź zostanie odebrana, komunikacja zostanie uznana za udaną, flaga TX_DS zostanie ustawiona wysoko, a TX_PLD zostanie wyczyszczony z TX FIFO.Jeśli nie zostanie odebrana odpowiedź, NRF24L01 automatycznie retransmituje dane (jeśli włącza się automatyczna retransmisja).Jeśli liczba retransmisji (ARC) osiągnie górną granicę, flaga MAX_RT zostanie ustawiona wysoka, a dane w TX FIFO zostaną zachowane do retransmisji.Gdy flaga MAX_RT lub TX_DS zostanie ustawiona wysoko, IRQ zostanie wyczyszczone, a przerwanie zostanie wygenerowane w celu powiadomienia MCU.Wreszcie, jeśli transmisja się powiedzie, a CE jest niski, NRF24L01 wchodzi w tryb bezczynności 1. Jeśli dane na stosie transmisji i CE są wysokie, wprowadź następną transmisję.Jeśli nie ma danych na stosie transmisji, a CE jest wysoki, wchodzi on w tryb jałowy 2.

Podczas otrzymywania danych najpierw konfigurujemy NRF24L01 w tryb odbierania.Następnie opóźnia 130 mikrosekund, aby wejść do stanu odbierania i czekać na przybycie danych.Gdy odbiornik wykrywa prawidłowy adres i CRC, przechowuje pakiet danych w RX FIFO i ustawia bit flagi przerwania RX_DR HIGH, powodując niski poziom IRQ, generując przerwanie i powiadamiając MCU do odczytu danych.Jeśli funkcja automatycznego odpowiedzi jest włączona w tej chwili, odbiornik wprowadzi stan nadawania w tym samym czasie i odśle sygnał odpowiedzi.Wreszcie, jeśli odbiór się powiedzie, a CE ulegnie niskiemu, NRF24L01 wchodzi w tryb jałowy 1.

Najpierw moduł A i moduł B muszą być ustawione na tym samym kanale i upewnij się, że długość danych transmisji modułu A jest równa długości danych od odbierania modułu B. Następnie konfigurujemy adres odbierający AddR_B dla modułu B.Następnie skonfiguruj również adres transmisji modułu A, aby był również addr_b, aby moduł B mógł poprawnie odbierać dane, gdy moduł A wysyła je.

W rzeczywistości adres od odbierania AddR_B skonfigurowany dla modułu B jest tylko jednym z jego wielu kanałów danych odbierania.Moduł ma zwykle sześć kanałów odbiorczych, co oznacza, że ​​moduł B może odbierać dane z sześciu różnych modułów jednocześnie.Oczywiście moduł B może wysyłać dane tylko w tym samym czasie, ponieważ wysyłanie danych na tym samym kanale w tym samym czasie może powodować zakłócenia.

Podsumowując, NRF24L01 jest niezawodnym rozwiązaniem, jeśli chcesz zbudować tani moduł RF Transceiver dla swojego projektu.Skontaktuj się z nami, jeśli potrzebujesz dalszych wyjaśnień urządzenia lub sposobu zintegrowania go z projektem.

Wykorzystuje pasmo 2,4 GHz i może działać z prędkością BAUD od 250 kb / s do 2 Mb / s.Jeśli jest używany w otwartej przestrzeni i przy niższej prędkości transmisji, jego zakres może osiągnąć do 100 metrów.

NRF24L01 to pojedyncza transceiver z 2,4 GHz z osadzonym silnikiem protokołu pasma podstawowego (Enhanced ShockBurst ™), zaprojektowany do bezprzewodowych aplikacji zasilania.NRF24L01 jest przeznaczony do działania w pasm częstotliwości ISM na całym świecie przy 2,400 - 2,4835 GHz.

Są w rzeczywistości podobne, NRF24L01+ to ulepszona wersja układu NRF24L01.NRF24L01 obsługuje tylko 1 Mb / s i szybkość transmisji 2 Mb / s, podczas gdy NRF24L01+ obsługuje również szybkość transmisji 250 kb / s.

Ale czasami możesz po prostu być w stanie wysyłać lub odbierać bez konieczności korzystania z Wi -Fi lub Bluetooth, cóż, wtedy NRF24L01 byłby dobrym wyborem.W przeciwieństwie do innych używa fali radiowej do komunikowania się między modułami, ten sam typ używany w telefonach bezbłędnych w twoim domu.