1 nrf24l01概述

nrf24.l01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4 ghz～2.5 ghz ism频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合了增强型shockburst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nrf24l01功耗低,在以-6 dbm的功率发射时，工作电流也只有9 ma；接收时，工作电流只有12.3 ma，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。

nrf24l01主要特性如下：

gfsk调制：

硬件集成osi链路层；

具有自动应答和自动再发射功能;

片内自动生成报头和crc校验码；

数据传输率为l mb/s或2mb/s；

spi速率为0 mb/s～10 mb/s；

125个频道：

与其他nrf24系列射频器件相兼容；

qfn20引脚4 mm×4 mm封装；

供电电压为1.9 v～3.6 v。

2 引脚功能及描述

nrf24l01的封装及引脚排列如图1所示。各引脚功能如下：

ce：使能发射或接收；

csn，sck，mosi，miso：spi引脚端，微处理器可通过此引脚配置nrf24l01：

irq：中断标志位；

vdd：电源输入端；

vss：电源地：

xc2，xc1：晶体振荡器引脚；

vdd_pa：为功率放大器供电，输出为1.8 v；

ant1,ant2：天线接口;

iref：参考电流输入。

3 工作模式

通过配置寄存器可将nrf241l01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式，如表1所示。

空闲模式1主要用于降低电流损耗，在该模式下晶体振荡器仍然是工作的；空闲模式2则是在当发射堆栈为空且ce=1时发生(用在ptx设备)；在空闲模式下，配置字仍然保留。

在掉电模式下电流损耗最小，同时nrf24l01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。

4 工作原理

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_addr在发射时写入一次即可，然后ce置为高电平并保持至少10μs，延迟130μs后发射数据；若自动应答开启，那么nrf24l01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进入空闲模式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ce为高，则进入空闲模式2。

接收数据时,首先将nrf24l01配置为接收模式，接着延迟130μs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。

5 配置字

spi口为同步串行通信接口，最大传输速率为10 mb/s，传输时先传送低位字节，再传送高位字节。但针对单个字节而言，要先送高位再送低位。与spi相关的指令共有8个，使用时这些控制指令由nrf24l01的mosi输入。相应的状态和数据信息是从miso输出给mcu。

nrf24l0l所有的配置字都由配置寄存器定义，这些配置寄存器可通过spi口访问。nrf24l01的配置寄存器共有25个，常用的配置寄存器如表2所示。

6 应用电路设计

笔者用单片机和nrf24l01设计了一个无线数据传输电路，并通过串口将数据传输至计算机。硬件电路设计如图2所示。

图2中发射和接收电路相同。使用时需在接收端加一个rs232接口，使其与计算机串口连接，将接收到的数据传送至计算机。该电路的工作原理：首先使接收电路上电，接着便处于接收状态等待数据的到来；然后运行vb程序，点击接收按钮；最后发射电路上电，并将单片机ram内预先存放的