nrf24l01无线通信模块使用手册

1、nRF24L01无线通信模块使用手册一、模块简介该射频模块集成了 NORDIC公司生产的无线射频芯片 nRF24L01 :1. 支持2.4GHz的全球开放ISM频段，最大发射功率为 0dBm2. 2Mbps，传输速率高3. 功耗低，等待模式时电流消耗仅22uA4 多频点（125个），满足多点通信及跳频通信需求5.在空旷场地，有效通信距离：25m （外置天线）、10m （PCB天线）6工作原理简介：发射数据时，首先将nRF24L01配置为发射模式，接着把地址TX_ADDR和数据TX_PLD 按照时序由 SPI 口写入nRF24L01缓存区，TX_PLD 必须在 CSN为低时连续写入，而 TX_A

2、DDR在发射时写入一次即可，然后CE置为高电平并保持至少 10卩s,延迟130卩s后发射数据；若自动应答开启，那么n RF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号。如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从发送堆栈中清除； 若未收到应答，则自动重新发射该数据（自动重发已开启），若重发次数（ARC_CNT ）达到上限，MAX_RT置高，TX_PLD不会被清除；MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低， 以便通知MCU。最后发射成功时，若 CE为低，则nRF24L01进入待机模式1 ;若发送堆栈 中有数据且CE为高，则进入下一次发射；若发送堆栈中无数据且C

3、E为高，则进入待机模式2。接收数据时，首先将 nRF24L01配置为接收模式，接着延迟130卩s进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在接收堆栈中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，以便通知 MCU去取数据。若此时自动应答开启，接 收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则nRF24L01进入空闲模式1。、模块电气特性参数数值单位供电电压5V最大发射功率0dBm最大数据传输率2Mbps电流消耗（发射模式，0dBm ）11.3mA电流消耗（接收模式，2Mbps）12.3mA电流消耗（掉电模式）900nA温度范围-40+85C

4、三、模块引脚说明管脚符号功能方向1GND电源地2IRQ中断输出O3MISOSPI输出O4MOSISPI输入I5SCKSPI时钟I6NC空7NC空8CSN芯片片选信号I9CE工作模式选择I10+5V电源四、模块与 AT89S52单片机接口电路注：上图为示意连接，可根据自己实际需求进行更改；使用AT89S52MCU模块时，请将Nf24L01通讯模块每个端口（ MOSI、SCK、CSN和CE）接4.7K的排阻上拉到 VCC增强其驱动能力（如下图：）。若 使用其它单片机与 Nf24L01通讯模块相连时请串联 2K电阻。五、工作模式控制工作模式由CE和PWR UP、PRIM RX两寄存器共同控制:模式P

5、WR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器状态接收模式111-发射模式1011数据存储在FIFO寄存器中， 发射所有数据发射模式100 12数据存储在FIFO寄存器中， 发射一个数据待机模式II101TX FIFO为空待机模式11-0无正在传输的数据掉电模式0-注1:进入此模式后，只要 CSN置高，在FIFO中的数据就会立即发射岀去，直到所有数据数据发射完毕，之后进入待机模式II。注2:正常的发射模式，CE端的高电平应至少保持 10us。24L01将发射一个数据包，之后进入待机模 式I。六、数据和控制接口通过以下六个引脚，可实现模块的所有功能： IRQ （低电平有效，中断输出） CE （高电平

6、有效，发射或接收模式控制） CSN （SPI信号） SCK （SPI信号） MOSI （SPI信号） MISO （SPI信号）通过SPI接口，可激活在数据寄存器FIFO中的数据；或者通过 SPI命令（1个字节长度）访问寄存器。在待机或掉电模式下， 单片机通过SPI接口配置模块；在发射或接收模式下，单片机通过SPI接口接收或发射数据。1. SPI指令所有的SPI指令均在当CSN由低到高开始跳变时执行；从MOSI写命令的同时，MISO实时返回24L01的状态值；SPI指令由命令字节和数据字节两部分组成。SPI命令字节表指令名称指令格式 （二进制）字节数操作说明R_REGISTER000A AAAA

7、15读奇存器。AAAAA 表示奇存器地址。W_REGISTER001A AAAA15写寄存器。AAAAA 表示寄存器地址，只 能在掉电或待机模式下操作。R_RX_PAYLOAD0110 0001132在接收模式下读132字节RX有效断气。 从字节0开始，数据读完后，FIFO寄存器 清空。W_TX_PAYLOAD1010 0000132在发射模式下写131字节TX有效数据。 从字节0开始。FLUSH TX1110 00010在发射模式下，清空 TX FIFO寄存器。FLUSH_RX1110 00100在接收模式下，清空 RX FIFO寄存器。在 传输应答信号时不应执行此操作，否则不 能传输完整的

8、应答信号。REUSE_TX_PL1110 00110应用于发射端。重新使用上一次发射的有 效数据，当CE=1时，数据将不断重新发 射。在发射数据包过程中，应禁止数据包 重用功能。NOP1111 11110空操作。可用于读状态寄存器。2. SPI时序SPI读写时序见下面两图。在写寄存器之前，一定要进入待机模式或掉电模式。其中，Cn SPI指令位；Sn状态寄存器位；Dn数据位（低字节在前，高字节在后；每 个字节中高位在前）厂5ckrmiLnjuLTLTLJwmiLn_n_LrLnrmnnhLISOSPI写时序七、寄存器内容及说明地址（十八进制）寄存器位复位值类型说明00CONFIG配置寄存器Res

9、erved70R/W默认为0MASK_RX_DR60R/W可屏蔽中断RX_RD1:中断产生时对IRQ没影响0: RX_RD中断产生时，IRQ引脚为低MASK_TX_DS50R/W可屏蔽中断TX_RD1:中断产生时对IRQ没影响0: TX_RD中断产生时，IRQ引脚为低MASK_MAX_ RT40R/W可屏蔽中断MAX_RT1:中断产生时对IRQ没影响0: MAX_RT中断产生时，IRQ引脚为低EN_CRC31R/WCRC使能。如果EN_AA中任 意一位为高，则 EN_CRC为 高。CRCO20R/WCRC校验值：0： 1字节1： 2字节PWR_UP10R/W0:掉电1： 上电PRIM RX00

10、R/W0：发射模式1：接收模式01EN_AAEnhancedShockBurst?使能“自动应答”功能Reserved7:600R/W默认为00ENAA P551R/W数据通道5自动应答使能位ENAA P441R/W数据通道4自动应答使能位ENAA P331R/W数据通道3自动应答使能位ENAA P221R/W数据通道2自动应答使能位ENAA P111R/W数据通道1自动应答使能位ENAA P001R/W数据通道0自动应答使能位02EN RXADDR接收地址允许Reserved7:600R/W默认为00ERX P550R/W数据通道5接收数据使能位ERX P440R/W数据通道4接收数据使能位

11、ERX P330R/W数据通道3接收数据使能位ERX P220R/W数据通道2接收数据使能位ERX P111R/W数据通道1接收数据使能位ERX P001R/W数据通道0接收数据使能位03SETUP_AW设置地址宽度（所有数据通 道）Reserved7:2000000R/W默认为00000AW1:011R/W接收/发射地址宽度：00：无效01： 3字节10： 4字节11： 5字节04SETUP RETR自动重发ARD7:40000R/W自动重发延时时间：0000: 250us0001: 500us1111： 4000usARC3:00011R/W自动重发计数：0000:禁止自动重发0001 :

12、自动重发1次1111 :自动重发15次05RF_CH射频通道Reserved70R/W默认为0RF CH6:00000010R/W设置工作通道频率06RF_SETUP射频寄存器Reserved7:5000R/W默认为000PLL LOCK40R/W锁相环使能，测试下使用RF_DR31R/W数据传输率：0： 1Mbps1: 2MbpsRF_PWR2:111R/W发射功率：00： -18dBm 01: -12dBm10： -6dBm11: 0dBmLNA HCURR01R/W低噪声放大器增益07STATUS状态寄存器Reserved70R/W默认值为0RX_DR60R/W接收数据中断位。当收到有效

13、 数据包后置1。写 1清除中断TX_DS50R/W发送数据中断。如果工作在自 动应答模式下，只有当接收到 应答信号后置1。写 1清除中断MAX_RT40R/W重发次数溢出中断。写 1清除中断。如果MAX_RT中断产生，则必须清除后才能继续通讯RX_P_NO3:1111R接收数据通道号：000-101 :数据通道号110：未使用111: RX FIFO寄存器为空TX FULL00RTX FIFO寄存器满标志位08OBSERVE TX发送检测寄存器PLOS_CNT7:40R数据包丢失计数器。当写RF_CH寄存器时，此寄存器 复位。当丢失15个数据包后， 此寄存器重启。ARC_CNT3:00R重发计

14、数器。当发送新数据包 时，此寄存器复位。09CD载波检测Reserved7:1000000RCD00R0ARX_ADDR_P039:0E7E7E7E7E7R/W数据通道0接收地址。最大长 度为5个字节。0BRX_ADDR_P139:0C2C2C2C2C2R/W数据通道1接收地址。最大长 度为5个字节。0CRX_ADDR_P27:0C3R/W数据通道2接收地址。最低字 节可设置，高字节必须与RX ADDR P139:8相等0DRX_ADDR_P37:0C4R/W数据通道3接收地址。最低字 节可设置，高字节必须与RX ADDR P139:8相等0ERX_ADDR_P47:0C5R/W数据通道4接收

15、地址。最低字 节可设置，高字节必须与RX ADDR P139:8相等OFRX_ADDR_P57:0C6R/W数据通道5接收地址。最低字 节可设置，高字节必须与RX ADDR P139:8相等10TX_ADDR39:0E7E7E7E7E7R/W发送地址。在 ShockBurstTM 模式，设置 RX_ADDR_P0 与 此地址相等来接收应答信号11RX PW P0Reserved7:600R/W默认为00RX_PW_P05:00R/W数据通道0接收数据有效宽度：0:无效1： 1个字节32： 32个字节12RX PW P1Reserved7:600R/W默认为00RX_PW_P15:00R/W数据

16、通道1接收数据有效宽度：0:无效1： 1个字节32： 32个字节13RX PW P2Reserved7:600R/W默认为00RX_PW_P25:00R/W数据通道2接收数据有效宽度：0:无效1： 1个字节32： 32个字节14RX_PW_P3Reserved7:600R/W默认为00RX_PW_P35:00R/W数据通道3接收数据有效宽度：0:无效1： 1个字节32： 32个字节15RX_PW_P4Reserved7:600R/W默认为00RX_PW_P45:00R/W数据通道4接收数据有效宽度：0:无效1： 1个字节32： 32个字节16RX PW P5Reserved7:600R/W默认

17、为00RX_PW_P55:00R/W数据通道5接收数据有效宽度：0:无效1： 1个字节32： 32个字节17FIFO STATUSFIFO状态寄存器Reserved70R/W默认为0TX_REUSE60R若 TX_REUSE=1，则当 CE 置 高时，不断发送上一数据包。TX_REUSE 通过SPI指令 REUSE_TX_PL 设置；通过 W_TX_PALOAD或FLUSH TX 复位TX_FULL50RTX_FIFO 寄存器满标志1 :寄存器满0：奇存器未满，有可用空间TX_EMPTY41RTX_FIFO寄存器空标志1：寄存器空0：寄存器非空Reserved3:200R/W默认为00RX_F

18、ULL10RRX FIFO寄存器满标志1 :寄存器满0：奇存器未满，有可用空间RX_EMPTY01RRX FIFO寄存器空标志1：寄存器空0：寄存器非空N/ATX_PLD255:0XWN/ARX_PLD255:0XR八、模块编程控制1. ShockBurst TM 发射模式ShodkBtjTst cpeoticnT StafMsy-E mode p-vtsMQ+1 RX me j 设置PRIM_RX为低。 通过SPI接口，将接收节点地址（TX_ADDR ）和有效数据（TX_PLD ）写入模块, 写TX_PLD时，CSN必须一直置低。 置CE为高，启动发射。CE高电平持续时间至少为 10us。

19、ShockBurstTM发射模式：系统上电启动内部16MHz时钟数据打包数据发射 若启动了自动应答模式（ENAA_P0=1），则模块立即进入接收模式（ NO_ACK已设置）。如果接收到应答信号，则表示发射成功，TX_DS置高且TX FIFO中的有效数据被移出；如果没有接收到应答信号，则自动重发（自动重发已设置）；如果自动重发次数超过最大值（ARC），MAX_RT 置高，在 TX FIFO中的数据不被移出。当 MAX_RT和TX_DS置 高时，IRQ激活。只有重新写状态寄存器（STATUS ）才能关闭IRQ。如果重发次数达到最大后，仍没有接收到应答信号，在MAX_RT中断清除之前，不会再发射数据

20、。 PLOS_CNT计数器会增加，每当有一个MAX_RT中断产生。 如果CE置低，则系统进行待机模式I,否则发送TX FIFO寄存器中的下一个数据包。当TX FIFO中的数据发射完，CE仍为高时，系统进入待机模式II。 在待机模式II下，CE置低，则进入待机模式 I。2. ShockBurst TM 接收模式 设置PRIM_RX为高，配置接收数据通道（EN_RXADDR ）、自动应答寄存器（EN_AA ） 和有效数据宽度寄存器（RX_PW_PX ）。 置CE为高，启动接收模式。 130us后，模块检测空中信号， 接收到有效的数据包后 （地址匹配、CRC检验正确），数据储存在RX FIFO中，R

21、X_DR 置高。 如果启动了自动应答功能，则发送应答信号。 MCU置CE为低，进入先机模式I。 MCU可通过SPI接口将数据读出 模块准备好进入发射模式或接收模式或待机模式。N3Rut sayad ir R D swE 讯潇盘A FO jnd询削匚眞IRQSet Tx ：D5 I RQcD billingTX niing1TX nwde3 ransmit ACKTX iTtOdt Trans/ml ACK hHy pad九、RF通道频率2.400GHz 到RF通道频率指的是nRF24L01所使用的中心频率，该频率范围从2.525GHz，以1MHz区分一个频点，故有 125个频点可使用。由参数

22、RF_CH 确定，公式为：Fo = 2400 + RF_CH （ MHz）十、示例程序接收模块与发射模块大部分程序代码相同，如下：1. SPI命令和寄存器配置头文件APl.h （根据第六、七两点编写）#ifndef _BYTE_DEF_ #define _BYTE_DEF.typedef unsigned char BYTE;#endif/ SPI命令#define READ_REG #define WRITE_REG #define RD_RX_PLOAD #define WR_TX_PLOAD #define FLUSH_TX #define FLUSH_RX#define REUSE_T

23、X_PL #define NOP/ nRF24L01寄存器地址#define CONFIG#define EN_AA#define EN_RXADDR#define SETUP_AW#define SETUP_RETR#define RF_CH#define RF_SETUP#define STATUS#define OBSERVE_TX#define CD#define RX_ADDR_P0#define RX_ADDR_P1#define RX_ADDR_P2#define RX_ADDR_P3#define RX_ADDR_P4#define RX_ADDR_P5#define TX_A

24、DDR#define RX_PW_P0#define RX_PW_P1#define RX_PW_P20x00/读第0个寄存器0x20/写第0个寄存器0x61/在接收模式下使用，读有效数据0xA0 /在发送模式下使用，写有效数据0xE1 /在发送模式下使用，清TX FIFO寄存器0xE2 /在接收模式下使用，清RX FIFO寄存器0xE3 /发送方使用，重复发送最后的数据0xFF /空操作，用于读状态寄存器STATUS的值0x00 /配置寄存器，8bit0x01 自动应答设置寄存器,8bit0x02 /接收地址设置寄存器,8bit0x03 /地址宽度设置寄存器,8bit0x04 自动重复发送设

25、置寄存器,8bit0x05 /RF通道寄存器,8bit0x06 /RF设置寄存器,8bit0x07 /状态寄存器,8bit0x08 /发送观测寄存器,8bit0x09 /载波检测寄存器,8bit,0x0A /接收地址数据通道0,40bit0x0B0x0C0x0D0x0E0x0F0x10 /发送地址.发送方使用,40bit0x11 通道0接收的有效数据字节长度（1-32字节）,8bit0x120x13#define RX_PW_P30x14#define RX_PW_P40x15#define RX_PW_P50x16#define FIFO_STATUS0x17 /FIFO状态寄存器,8bit

26、2. SPI操作头文件(与单片机的接口设置在此头文件中)#define uchar unsigned char#defineTX_ADR_WIDTH5/地址长度为5个字节#defineTX_PLOAD_WIDTH20 / 数据长度为 20 个字节uchar const TX_ADDRESSTX_ADR_WIDTH = 0xE7,0xE7,0xE7,0xE7,0xE7 char rx bufTX PLOAD WIDTH; 接收缓冲区uchar flag;int test12;#defineCEP0_0#defineCSNP0_1#defineSCKP1_2#defineMOSIP0_3#defi

27、neMISOP0_4#defineIRQP3_2ucharbdata sta;sbitRX_DR=staysbitTX_DS=stapsbitMAX RT=staA4;/标志位/芯片使能：Chip Enable/片选信号：Chip Select Not/串行时钟信号:Serial Clock/主发从收:Master In Slave Out/主收从发:Master Out Slave In/中断查询:Interrupt Requestuchar SPI_RW(uchar byte)/写一个字节到 nRF24L01,并返回此时nRF24L01的状态及数据uchar bit_ctr;for(bit

28、_ctr=0;bit_ctr8;bit_ct 叶+)/先写字节的高位，再写低位MOSI = (byte & 0x80); byte = (byte 1);SCK = 1;/MOSI取byte最高位/byte左移一位/SCK从高到低时开始写入byte |= MISO;获取MISO位.从MOSI写命令的同时,MISO返回nRF24L01的状态及数据SCK = 0;return(byte);uchar status;CSN = 0;status = SPI_RW(reg);SPI_RW(value);uchar SPI_RW_Reg(BYTE reg, BYTE value)/ 将字节 value

29、写入寄存器 reg /CSN为0时，才能进行SPI读写选择寄存器reg/写字节value到该寄存器CSN = 1;/终止SPI读写return(status);BYTE SPI_Read(BYTE reg)/ 读寄存器 reg 状态字BYTE reg_val;CSN = 0;/CSN为0时，才能进行SPI读写SPI_RW(reg);选择寄存器regreg_val = SPI_RW(0);/写0,什么操作也不进行，仅仅为了读寄存器状态CSN = 1;/终止SPI读写return(reg_val);uchar SPI_Read_Buf(BYTE reg, BYTE *pBuf, BYTE byte

30、s)/从寄存器reg读出数据，典型应用是读RX数据或RX/TXF地址uchar status,byte_ctr;CSN = 0;/CSN为0时，才能进行SPI读写status = SPI_RW(reg);/选择寄存器reg并返回其状态字for(byte_ctr=0;byte_ctrbytes;byte_ct r+)pBufbyte_ctr = SPI_RW(0);从寄存器读数据CSN = 1;/终止SPI读写return(status);返回状态值uchar SPI_Write_Buf(BYTE reg, BYTE *pBuf, BYTE bytes)/将数据写入寄存器，如 TX 数据,RX/

31、TX 地址等.uchar status,byte_ctr;CSN = 0;/CSN为0时，才能进行SPI读写status = SPI_RW(reg);/选择寄存器reg并返回其状态字for(byte_ctr=0; byte_ctrbytes; byte_ct 叶+)SPI_RW(*pBuf+);/写数据到寄存器CSN = 1;/终止SPI读写return(status);返回状态值/接收模式初始化：设置RX地址,RX数据宽度,RF通道，速率，低噪声放大器增益/设置完之后，将CE置高，准备好接收数据void RX_Mode(void)SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0

32、, TX_PLOAD_WIDTH);SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH);/ 写 TX_Address 至U nRF24L01SPI_RW_Reg(WRITE_REG + SETUP_RETR, 0x1a); / 自动重发延时：500us + 86us;重发次数：10 次SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_PO, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH);/将地址TX_ADDRESS写入寄存器0的数据通道0SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x

33、01);ENAA_P0=1,数据通道 0 自动应答SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01);ERX_P0=1,使能SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40);40 个通信频段SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH);/数据通道0的RX数据长度为TX_PLOAD_WIDTH,要与发送的一致SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x0F);/速率为2Mbps,发送功率为0dBm,低噪声放大器增益为1SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFI

34、G , 0x0f);PRIM_RX=1,接收方；PWR_UP=1;CRC检验字为2字节；/发送模式初始化：设置发送地址，设置发送的数据，设置接收方地址,RF通道,速率等，与接收类似void TX_Mode(void)SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH);SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG , 0x0e);SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH);SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADD

35、RESS, TX_ADR_WIDTH);SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD, tx_buf, TX_PLOAD_WIDTH);SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x01);SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01);SPI_RW_Reg(WRITE_REG + SETUP_RETR, 0x1a);SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40);SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x0f);void show_status(void)f显示状态寄存器的值itest0

36、= SPI_Read(EN_AA);0x01test1 = SPI_Read(EN_RXADDR);0x01test2 = SPI_Read(SETUP_AW);0x03,5个字节test3 = SPI_Read(SETUP_RETR);/0x1atest4 = SPI_Read(RF_CH);0x28test5 = SPI_Read(RF_SETUP);0x0ftest6 = SPI_Read(RX_ADDR_P2);test7 = SPI_Read(RX_ADDR_P3);test8 = SPI_Read(RX_ADDR_P4);test9 = SPI_Read(RX_ADDR_P5);test10 = SPI_Read(RX_PW_P0);0x14test11 = SPI_Read(STATUS);void init_io(void)CE = 0;/待机CSN = 1;/SPI禁止读写SCK = 0;void Inituart(void)/设置串口工作模式TMOD |= 0x20;定时器1工作在方式2,8位自动重装模式TL1 = 0xfd;/波特率为9600TH1 = 0xfd;SCON = 0x50;/模式1，8位数据TR1 = 1;启动定时器1TI=1;void init_intO(void) 外部中断设置EA=1