nRF24L01無線模塊在單片機(jī)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(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場合

　　(3) 126 頻道，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要

　　(4) 內(nèi)置硬件CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對多點(diǎn)通信地址控制

　　(5) 低功耗1.9 - 3.6V 工作，待機(jī)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(jī)地址時(shí)才會輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示)，可直接接各種單片機(jī)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(jī)中如果沒有SPI的硬件電路，我們可以使用單片機(jī)的普通IO口進(jìn)行SPI的時(shí)序模擬，只要符合無線模塊的時(shí)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(diǎn)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(shí)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(jī)與FPGA上的應(yīng)用

單片機(jī)：這里我們使用的單片機(jī)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(gè)信號（還有2個(gè)是地與電源）接入單片機(jī)中。而那些引腳是普通的IO口，需要用戶模仿SPI時(shí)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(gè)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(gè)字節(jié)，這兩類寄存器一般設(shè)置為3~4個(gè)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(shí)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(gè)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