nrf24l01工作原理

一、初步认识一下

NRF24L01是Nordic公司研发的一款2.4G通信芯片。它不是zigbee、不是蓝牙、不是wifi，它拥有的是自己的一套协议。既然是通信芯片，而且有自己的协议，那说明这个芯片只能是用在NRF24L01与NRF24L01或者Nordic公司此系列的芯片通信，一般情况下，用在2个NRF24L01之间的通信，任何一个模块都可以设置为接收或者发送模式，而且可由主控单片机随时根据需要设置为发送或者接收模式。

二、深入认识一下

NRF24L01是一个长着20个引脚的数字射频芯片，内部有若干寄存器，外部留有spi接口，外部单片机通过spi接口配置此芯片内部的寄存器。内部寄存器大概分为控制寄存器和数据寄存器。我们可以利用用单片机把它配置为接收模式或发送模式，还可以配置频道、地址、每次发送的字节数、是否带CRC校验、功率等。配置成发送模式以后，用单片机把要发送的数据写进去，它就会自动把数据发出去；配置成接收模式以后，单片机通过观察它的IRQ引脚，就可以知道是否接收到了数据，IRQ为低电平，说明接收到了数据，单片机可以通过SPI口把接收到数据取出来。

三、通信条件

两个nrf24l01通信，需要满足3个条件相同：

1.频道相同（设置频道寄存器RF_CH）

2.地址相同（设置TX_ADDR和RX_ADDR_P0相同）

3.每次发送接收的字节数相同（如果设置了通道的有效数据宽度为n，那么每次发送的字节数也必须为n，当然，n<=32）

四、是否可以一对多相互通信？

答：可以。nrf24l01最多一对几个呢？答案是无数个！官方手册上说，nrf24l01可以一对六，指的是自身的通道有6个，而且这种模式只能是1收6发，不能1发6收。所以我们一般不用这种方式。我们一般只用nrf24l01的通道0，通过改变频道和地址来实现1对多的互发。它属于2.4G芯片，但实际上，可以在2.4G到2.5G之间的频道上通信，一共有125个频道，它的地址是5字节的。所以用这种方式，可以实现一对无数的通信。当然，这只是一种理论，实际上由于环境中的各种干扰，太多了就乱了。

五、实现一对多通信的一种最常用的办法

一对多，最常用的办法就是跳频通信。不要被“跳频通信”四个字吓倒，其实就是换频道。原理：假设现在1对10通信相互收发数据，给10个节点的NRF24L01设置为不同的频道，如10 20 30 ……主机的NRF24L01，要想获得某个节点的数据，就设置为某个节点的频道，然后收发数据，完成以后，可以再去和另外一个节点通信。由于单片机运行速度快，挨个获取10个节点的数据，也就是眨眼的功夫。

六、NRF24L01寄存器操作命令 （一共8个）

#define READ_REG 0x00 //读配置寄存器,低5位为寄存器地址
#define WRITE_REG 0x20 //写配置寄存器,低5位为寄存器地址
#define RD_RX_PLOAD 0x61 //读RX有效数据,1~32字节
#define WR_TX_PLOAD 0xA0 //写TX有效数据,1~32字节
#define FLUSH_TX 0xE1 //清除TX FIFO寄存器.发射模式下用
#define FLUSH_RX 0xE2 //清除RX FIFO寄存器.接收模式下用
#define REUSE_TX_PL 0xE3 //重新使用上一包数据,CE为高,数据包被不断发送.
#define NOP 0xFF //空操作,可以用来读状态寄存器

七、NRF24L01寄存器（一共24个）

#define CONFIG 0x00 //配置寄存器地址
#define EN_AA 0x01 //使能自动应答功能
#define EN_RXADDR 0x02 //接收地址允许
#define SETUP_AW 0x03 //设置地址宽度(所有数据通道)
#define SETUP_RETR 0x04 //建立自动重发
#define RF_CH 0x05 //RF通道
#define RF_SETUP 0x06 //RF寄存器
#define STATUS 0x07 //状态寄存器
#define OBSERVE_TX 0x08 // 发送检测寄存器
#define CD 0x09 // 载波检测寄存器
#define RX_ADDR_P0 0x0A // 数据通道0接收地址
#define RX_ADDR_P1 0x0B // 数据通道1接收地址
#define RX_ADDR_P2 0x0C // 数据通道2接收地址
#define RX_ADDR_P3 0x0D // 数据通道3接收地址
#define RX_ADDR_P4 0x0E // 数据通道4接收地址
#define RX_ADDR_P5 0x0F // 数据通道5接收地址
#define TX_ADDR 0x10 // 发送地址寄存器
#define RX_PW_P0 0x11 // 接收数据通道0有效数据宽度(1~32字节)
#define RX_PW_P1 0x12 // 接收数据通道1有效数据宽度(1~32字节)
#define RX_PW_P2 0x13 // 接收数据通道2有效数据宽度(1~32字节)
#define RX_PW_P3 0x14 // 接收数据通道3有效数据宽度(1~32字节)
#define RX_PW_P4 0x15 // 接收数据通道4有效数据宽度(1~32字节)
#define RX_PW_P5 0x16 // 接收数据通道5有效数据宽度(1~32字节)
#define FIFO_STATUS 0x17 // FIFO状态寄存器

八、nrf24l01程序

nrf24l01可以由单片机配置为发送模式或者接收模式。

1.NRF24L01最基本的SPI通信

unsigned char SPI_RW(unsigned char byte)
{
    unsigned char bit_ctr;
    for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++)
    {
        NRF_MOSI=(byte&0x80); // MSB TO MOSI
        byte=(byte<<1);    // shift next bit to MSB
        NRF_SCK=1;
        byte|=NRF_MISO;            // capture current MISO bit
        NRF_SCK=0;
    }
    return byte;
}

这是根据NRF24L01通信的SPI时序图得出的单片机引脚模拟SPI程序，如果你现在用的单片机不带SPI口，或者你设计的电路上与NRF24L01接的引脚不是单片机的SPI口，那就必须用模式SPI了。

2.写寄存器函数

uchar NRF24L01_Write_Reg(uchar reg,uchar value)
{
    uchar status;

    NRF_CSN=0;                  //CSN=0;   
    status = SPI_RW(reg);
    SPI_RW(value);
    NRF_CSN=1;                  //CSN=1;

    return status;
}

3.读寄存器函数

uchar NRF24L01_Read_Reg(uchar reg)
{
uchar value;

NRF_CSN=0; //CSN=0;
SPI_RW(reg);
value = SPI_RW(NOP);
NRF_CSN=1; //CSN=1;

return value;
}

4.写多个值函数

uchar NRF24L01_Write_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar len)
{
    uchar status,u8_ctr;
    NRF_CSN=0;
      status = SPI_RW(reg);
      for(u8_ctr=0; u8_ctr<len; u8_ctr++)
    SPI_RW(*pBuf++);
    NRF_CSN=1;
      return status;    
}

5.读多个值函数

uchar NRF24L01_Read_Buf(uchar reg,uchar *pBuf,uchar len)
{
    uchar status,u8_ctr;
    NRF_CSN=0;                   //CSN=0       
      status=SPI_RW(reg);    
     for(u8_ctr=0;u8_ctr<len;u8_ctr++)
    pBuf[u8_ctr]=SPI_RW(0XFF);
    NRF_CSN=1;                 //CSN=1
      return status;     
}

6.接收数据函数

uchar NRF24L01_RxPacket(uchar *rxbuf)
{
    uchar state;
    
    state=NRF24L01_Read_Reg(STATUS);    
    NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+STATUS,state);
    if(state&RX_OK)
    {
        NRF24L01_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rxbuf,RX_PLOAD_WIDTH);
        NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_RX,0xff);
        return 0;
    }       
    return 1;
}

7.发送数据函数

uchar NRF24L01_TxPacket(uchar *txbuf)
{
    uchar state;
   
    NRF_CE=0;
    NRF24L01_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,txbuf,TX_PLOAD_WIDTH);
    NRF_CE=1;
    while(NRF_IRQ==1);
    state=NRF24L01_Read_Reg(STATUS);      
    NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+STATUS,state);
    if(state&MAX_TX)
    {
        NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_TX,0xff);
        return MAX_TX;
    }
    if(state&TX_OK)
    {
        return TX_OK;
    }
    return 0xff;
}

8.初始化配置函数

void NRF24L01_RT_Init(void)
{    
    NRF_CE=0;          
    NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);
    NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_RX,0xff);
    NRF24L01_Write_Buf(WRITE_REG+TX_ADDR,(uchar*)TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);
    NRF24L01_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(uchar*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);    
    NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+EN_AA,0x01);  
    NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);  
    NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a);
    NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RF_CH,109);    
    NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f);
    NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0f);// 0x0f是接收模式，0x0e是发送模式
    NRF_CE=1; 
}

就介绍到这里了。