Electronics Components Distributor

探索NRF24L01通信芯片的功能和應用
2024-04-25 2426

NRF24L01 是由北歐公司開發的2.4克通信芯片。它具有低功耗，低成本和高速的特徵，可以為台式計算機產品和智能設備提供更好的解決方案。本文將從製造商，結構，應用，工作模式和工作原理中介紹它。

NRF24L01的概述

NRF24L01是一種新的整體RF收發器，專為ISM頻帶從2.4 GHz到2.5 GHz設計。它集成了多個功能模塊，例如晶體振盪器，頻率合成器，功率放大器和調節器，並採用先進的衝擊爆炸技術。通過SPI接口，NRF24L01可以與5V微控制器通信，以便可以通過SPI接口配置輸出功率，通道選擇和協議設置。這意味著NRF24L01可以連接到幾乎所有類型的微控制器芯片，以實現無線數據傳輸功能。

替代方案和等效物

誰是NRF24L01的製造商？

NRF24L01由北歐半導體製造。北歐半導體最初被稱為Nordic VLSI，是一家Fabless的半導體公司。該公司專門為2.4 GHz ISM頻段提供超低功率性能無線系統和連接設備，功耗和成本是主要焦點領域。北歐半導體的最終用戶應用程序是無線手機配件，鼠標和鍵盤，無線醫療，消費電子，智能運動設備，遙控器，無線遊戲控制器，無線語音音頻應用程序（例如語音上的IP），安全性），安全性和玩具。

NRF24L01的結構框圖

NRF24L01的框圖如上所示。從微控制器控制的角度來看，我們只需要注意六個控制信號端口，即CSN，SCK，MISO，MOSI，MOSI，IRQ和CE。

NRF24L01的應用

- VoIP耳機

- 主動RFID

- 遊戲控制器

- 無線PC外圍設備

- 運動手錶和傳感器

- 資產追踪系統

- 鼠標，鍵盤和遙控器

- 超低功率傳感器網絡

- 家庭和商業自動化

- 高級媒體中心遙控器

- 消費電子產品的RF遙控器

NRF24L01的通信條件

兩個NRF24L01通信需要滿足以下三個條件：

- 頻道是相同的（設置通道寄存器RF_CH）。

- 地址是相同的（將TX_ADDR和RX_ADDR_PO設置為相同）。

- 每次發送和接收的字節數是相同的（如果將頻道的有效數據寬度設置為n，則每次發送的字節數也必須為n，當然，n<=32).

NRF24L01的工作模式

NRF24L01無線通信模塊可以設置為各種不同的工作模式，包括降壓模式，備用模式和數據包處理模式。每種模式的功能和操作如下。

電力模式

在功率模式下，NRF24L01的每個功能都會關閉，以使電流的消耗最低。輸入功率模式後，NRF24L01停止工作，但寄存器內容保持不變。電源模式由寄存器中的PWR_UP位控制。

待機模式

備用模式我在確保快速啟動的同時減少了平均係統消耗電流。在待機模式I中，晶體正常運行。在待機模式II中，某些時鐘緩衝區處於操作模式。當發射器側的TX FIFO寄存器為空並且CE高時，它將進入備用模式II。在待機模式下，寄存器配置單詞的內容保持不變。

數據包處理模式

NRF24L01數據包處理模式包括衝擊爆炸模式和增強的衝擊爆炸模式。

在衝擊模式下，NRF24L01可以連接到成本較低的低速MCU。高速信號處理由芯片的內部RF協議處理，而數據傳輸是通過SPI接口以數據速率執行的，該數據速率取決於MCU本身的接口速度。衝擊模式通過在無線部分保持高速通信的同時允許與MCU進行低速通信，從而減少了通信的平均電流消耗。

增強的衝擊爆炸模式使執行雙向鏈接協議更簡單，更有效。在典型的雙向鏈接中，發件人在接收數據後要求最終設備發送答案信號，以便發件人可以檢測數據是否丟失。如果發生數據丟失，則丟失的數據將通過重傳函數恢復。增強的ShockBurstTM模式可以控制答案和重傳功能，而無需增加MCU的工作量。

傳輸數據時，我們首先將NRF24L01配置為發送模式。接下來，我們將接收節點地址TX_ADDR和有效數據TX_PLD通過序列的SPI端口寫入NRF24L01的緩衝區。在CSN較低時，必須連續寫入TX_PLD，而TX_ADDR在傳輸時只需要寫一次。然後，我們將CE設置高至少10微秒，然後在延遲130微秒後開始傳輸數據。如果啟用了自動解答，則在傳輸數據以接收確認信號之後，NRF24L01將立即輸入接收模式（自動解答接收地址應與接收節點地址TX_ADDR一致）。如果收到響應，則將通信視為成功，則將TX_DS標誌設置高，並且將從TX FIFO清除TX_PLD。如果未收到答复，則NRF24L01將自動重新發送數據（如果啟用了自動重新啟動）。如果重傳（ARC）的數量達到上限，則將設置最大標誌，並且將保留TX FIFO中的數據以進行重傳。當將MAX_RT或TX_DS標誌設置高時，將清除IRQ並生成中斷以通知MCU。最後，如果傳輸成功並且CE較低，則NRF24L01進入空閒模式1。如果發送堆棧中有數據並且CE高，則輸入下一個傳輸。如果傳輸堆棧中沒有數據，並且CE很高，它將進入空閒模式2。

接收數據時，我們首先將NRF24L01配置為接收模式。然後，它延遲了130個微秒進入接收狀態並等待數據到達。當接收器檢測到有效的地址和CRC時，它將數據包存儲在RX FIFO中，並將Intrupt Flag Bit rx_dr High設置，使IRQ低，產生中斷，並通知MCU讀取數據。如果此時啟用了自動解答功能，則接收器將同時輸入傳輸狀態並發送迴響應信號。最後，如果接收成功並且CE較低，則NRF24L01進入空閒模式1。