nRF24L01無線模塊在單片機與FPGA上的應(yīng)用
先簡單的介紹下nRF24L01無線模塊
(1) 2.4Ghz 全球開放ISM 頻段免許可證使用
(2) 最高工作速率2Mbps，高效GFSK調(diào)制，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合
(3) 126 頻道，滿足多點通信和跳頻通信需要
(4) 內(nèi)置硬件CRC 檢錯和點對多點通信地址控制
(5) 低功耗1.9 - 3.6V 工作，待機模式下狀態(tài)為22uA；掉電模式下為900nA
(6) 內(nèi)置2.4Ghz 天線，體積小巧15mm X29mm
(7) 模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機地址時才會輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示)，可直接接各種單片機使用，軟件編程非常方便
通過SPI方式完成數(shù)據(jù)的交換，包括數(shù)據(jù)的發(fā)送，數(shù)據(jù)的接收。說明一下，單片機中如果沒有SPI的硬件電路，我們可以使用單片機的普通IO口進(jìn)行SPI的時序模擬，只要符合無線模塊的時序邏輯，一樣能控制無線模塊的通信。FPGA是可編程邏輯，最大的特點就是靈活，用戶可根據(jù)需求加入所需要的邏輯器件，當(dāng)然它所包含的邏輯單元也是相當(dāng)?shù)呢S富，有SPI硬件模塊。這樣用戶就省去了SPI方式的時序邏輯，可以更好的專注于功能的開發(fā)。
下面將詳細(xì)的介紹下nRF24L01無線模塊在單片機與FPGA上的應(yīng)用
單片機：這里我們使用的單片機型號為PIC16F877。
圖1.3 NRF24L01接入PIC的原理圖
說明：從圖1.3中可以看出，主要是圖1.1中的6個信號（還有2個是地與電源）接入單片機中。而那些引腳是普通的IO口，需要用戶模仿SPI時序進(jìn)行控制。
無線模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換就是數(shù)據(jù)的發(fā)送與數(shù)據(jù)的接收，下面將從這2個方面進(jìn)行介紹。不管是數(shù)據(jù)的發(fā)送還是數(shù)據(jù)的接收，要想控制好NRF24L01無線模塊，先要通過SPI方式對無線模塊進(jìn)行配置，只需要往它對應(yīng)的寄存器里寫入數(shù)值便可。
先定義一下PIC上的宏，下面我們就可以很方便的對PIC的引腳進(jìn)行操作。
1 #define MISO RC2
2 #define MOSI RC3
3 #define SCK RD0
4 #define CE RD2
5 #define CSN RD1
6 #define IRQ RC1
7 #define LED RD3
8 #define KEY0 RB0
9 #define KEY1 RB1
10 #define KEY2 RB2
11 #define KEY3 RB3
12 #define KEY4 RB4
13 #define KEY5 RB5
14 #define KEY6 RB6
15 #define KEY7 RB7
NRF24L01無線模塊的寄存器
1 //*******************NRF24L01寄存器指令
2 #define READ_REG 0x00 // 讀寄存器指令
3 #define WRITE_REG 0x20 // 寫寄存器指令
4 #define RD_RX_PLOAD 0x61 // 讀取接收數(shù)據(jù)指令
5 #define WR_TX_PLOAD 0xA0 // 寫待發(fā)數(shù)據(jù)指令
6 //*******************SPI(nRF24L01)寄存器地址
7 #define CONFIG 0x00 // 配置收發(fā)狀態(tài)，
8 #define EN_AA 0x01 // 自動應(yīng)答功能設(shè)置
9 #define EN_RXADDR 0x02 // 可用信道設(shè)置
10 #define SETUP_AW 0x03 // 收發(fā)地址寬度設(shè)置
11 #define SETUP_RETR 0x04 // 自動重發(fā)功能設(shè)置
12 #define RF_CH 0x05 // 工作頻率設(shè)置
13 #define RF_SETUP 0x06 // 發(fā)射速率、功耗功能設(shè)置
14 #define STATUS 0x07 // 狀態(tài)寄存器
15 #define RX_ADDR_P0 0x0A // 頻道0接收數(shù)據(jù)地址
16 #define TX_ADDR 0x10 // 發(fā)送地址寄存器
17 #define RX_PW_P0 0x11 // 接收頻道0接收數(shù)據(jù)長度
18 #define FIFO_STATUS 0x17 // FIFO棧入棧出狀態(tài)寄存器設(shè)置
有2類寄存器是用戶可以根據(jù)自己的需求所確定的，那就是地址的長度以及內(nèi)容、發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的長度，但無線模塊一次最多可以發(fā)送32個字節(jié)，這兩類寄存器一般設(shè)置為3~4個字節(jié)。
1 #define TX_PLOAD_WIDTH 4
2 #define RX_PLOAD_WIDTH 4
3 unsigned char TX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]= {0x34,0x43,0x10}; //本地地址
4 unsigned char RX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]= {0x34,0x43,0x10}; //接收地址
A 模擬SPI方式
1 /****************************************************************************************************
2 /*函數(shù)：uint SPI_RW(uint uchar)
3 /*功能：NRF24L01的SPI時序
4 /****************************************************************************************************/
5 unsigned char SPI_RW(unsigned char a)
6 {
7 unsigned char i;
8 for(i=0;i<8;i++)
9 {
10 if((a&0x80)==0x80)
11 MOSI=1;
12 else MOSI=0; // output 'uchar', MSB to MOSI
13 a=(a<<1); // shift next bit into MSB..
14 SCK=1; // Set SCK high..
15 if(MISO==1)
16 a|=0x01;
17 else a&=0xfe; // capture current MISO bit
18 SCK=0; // ..then set SCK low again
19 }
20 return(a); // return read uchar
21 }
B 以SPI方式對寄存器的操作
1 /****************************************************************************************************
2 /*函數(shù)：uchar SPI_Read(uchar reg)
3 /*功能：NRF24L01的SPI讀操作
4 /****************************************************************************************************/
5 unsigned char SPI_Read(unsigned char reg)
6 {
7 unsigned char reg_val;
8 CSN=0; // CSN low, initialize SPI communication...
9 SPI_RW(reg); // Select register to read from..
10 reg_val=SPI_RW(0); // ..then read registervalue
11 CSN=1; // CSN high, terminate SPI communication
12 return(reg_val); // return register value
13 }
14 /****************************************************************************************************/
15 /*功能：NRF24L01讀寫寄存器函數(shù)
16 /****************************************************************************************************/
17 unsigned char SPI_RW_Reg(unsigned char reg, unsigned char value)
18 {
19 unsigned char status;
20 CSN = 0; // CSN low, init SPI transaction
21 status=SPI_RW(reg); // select register
22 SPI_RW(value); // ..and write value to it..
23 CSN = 1; // CSN high again
24 return(status); // return nRF24L01 status uchar
25 }
26 /****************************************************************************************************/
27 /*函數(shù)：uint SPI_Read_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar uchars)
28 /*功能: 用于讀數(shù)據(jù)，reg：為寄存器地址，pBuf：為待讀出數(shù)據(jù)地址，uchars：讀出數(shù)據(jù)的個數(shù)
29 /****************************************************************************************************/
30 unsigned char SPI_Read_Buf(unsigned char reg, unsigned char *pBuf, unsigned char uchars)
31 {
32 unsigned char status,uchar_ctr;
33 CSN = 0; // Set CSN low, init SPI tranaction
34 status=SPI_RW(reg); // Select register to write to and read status uchar
35
36 for(uchar_ctr=0;uchar_ctr 37 { 38 pBuf[uchar_ctr]=SPI_RW(0); 39 } 40 CSN = 1; 41 42 re
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