NRF24L01無(wú)線串口開發(fā)板程序詳解

1.源程序開發(fā)環(huán)境建立

1.1程序編譯軟件

編譯軟件用keil C51，打開安裝文件，一路點(diǎn)擊下一步即可完成。

1.2程序下載軟件

使用STC ISP下載軟件。

2.源程序文件整體結(jié)構(gòu)

工程中，只有一個(gè)main.c文件，所有程序都寫在這個(gè)文件里面。Reg51.h是包含的頭文件。是不是非常簡(jiǎn)單！

3.源程序執(zhí)行流程

無(wú)線數(shù)據(jù)處理程序：

串口數(shù)據(jù)處理程序：

4.串口配置函數(shù)

voidserial_open(void){SCON=0X50;AUXR|=0X04;TL2=0Xc0;//9600TH2=0Xfd;AUXR|=0X10;}

此串口配置函數(shù)，利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器2作為波特率發(fā)生器。共用到4個(gè)寄存器：SCON AUXR TL2 TH2

SM0和SM1的位決定串口工作的4種方式：

程序中，SCON=0X50，即SM0=0 SM1=1，即串口工作在“方式1”；REN=1，允許串口接收數(shù)據(jù)。

TL2和TH2是定時(shí)器2的高位和低位寄存器。

程序中，首先AUXR|=0X40，最后AUXR|=0X10。即首先把T2x12置1，然后把T2R置1。即首先把定時(shí)器2設(shè)置為1T模式，然后把定時(shí)器打開。

5.串口發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)

voidsenddata(uchardata_buf){SBUF=data_buf;while(!TI);TI=0;}

用到了寄存器SBUF和寄存器SCON中的TI位。

SBUF寄存器是串口收發(fā)數(shù)據(jù)緩存寄存器，放到這個(gè)寄存器中的數(shù)據(jù)，會(huì)通過(guò)串口發(fā)送出去，接收到的串口數(shù)據(jù)，也會(huì)放到這個(gè)寄存器中。也就是串口接收和發(fā)送都是使用這個(gè)寄存器。

程序中，SBUF=data_buf，就是把data_buf給了SBUF，單片機(jī)自動(dòng)把SBUF里面的數(shù)據(jù)發(fā)送到串口。TI是串口發(fā)送數(shù)據(jù)完成標(biāo)志位，當(dāng)串口發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)，此位置1，置位后，需要通過(guò)軟件清0。所以通過(guò)while(!TI)，來(lái)檢測(cè)TI位，達(dá)到檢測(cè)串口是否發(fā)送完數(shù)據(jù)的目的。當(dāng)TI為0，程序會(huì)停留在while(!TI)，不斷檢測(cè)；當(dāng)TI=1，while括號(hào)里面的條件=0，退出while，程序向下執(zhí)行。TI=0，把TI清0。

6.串口接收數(shù)據(jù)函數(shù)

bitWaitComm(){unsignedinti=0;unsignedcharj=0;if(RI){rece_buf[++j]=SBUF;RI=0;while(i<1000){if(RI){rece_buf[++j]=SBUF;RI=0;i=0;}i++;}rece_buf[0]=j;return0;}else{return1;}}

程序中，用到了SBUF寄存器和SCON寄存器中的RI位。

串口接收到數(shù)據(jù)，RI位置1，所以，通過(guò)判斷RI位，就可以判斷是否接收到串口數(shù)據(jù)：if(RI)，就是if(RI==1)的省略形式，因?yàn)閕f括號(hào)里面要的是邏輯真假，即0和1，所以可以省略。

程序中i和j用作計(jì)數(shù)器。i用來(lái)規(guī)定此次串口接收數(shù)據(jù)所用的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是個(gè)大概值；j用來(lái)計(jì)數(shù)此次串口一共接收到了多少個(gè)字節(jié)。

程序中，通過(guò)rece_buf[0]=j把一共接收到多少個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)到rece_buf中的第一個(gè)字節(jié)，通過(guò)rece_buf[++i]=SBUF把接收到的數(shù)據(jù)從rece_buf數(shù)據(jù)的第二個(gè)字節(jié)依次放進(jìn)去。

程序有返回值，如果返回0，表示接收到數(shù)據(jù)，如果返回1，表示沒(méi)有接收到數(shù)據(jù)。

7.SPI初始化配置函數(shù)

voidSPI_Init(void){SPSTAT|=0XC0;SPCTL=0XD0;}

我們用的這款51單片機(jī)STC15W404AS內(nèi)部有SPI通信模塊。

引腳配置如下圖所示：（紅色方框中的引腳）

SS是片選引腳，也可以叫做使能引腳，也可以叫做從機(jī)選擇引腳；

MOSI是主機(jī)輸出從機(jī)輸入引腳；

MISO是主機(jī)輸入從機(jī)輸出引腳；

SCLK是通信時(shí)鐘引腳。

在我們的應(yīng)用中，單片機(jī)是主機(jī)，從機(jī)是NRF24L01芯片。

程序中，用到了2個(gè)寄存器：SPSTAT和SPCTL。

這個(gè)寄存器的bit6和bit7是有效位，具體定義看上圖。程序中，SPSTAT|=0XC0，即向寄存器的bit6和bit7寫1，由上圖定義知，我們?cè)谇暹@兩個(gè)位，目的是不要讓這兩個(gè)位影響SPI通信。

程序中，SPCTL=0xD0，即SSIG=1 SPEN=1 MSTR=1，剩下的位=0。

因?yàn)槌绦蛑?，SPR1 SPR0位為0，所以選擇了CPU_CLK/4的時(shí)鐘，因?yàn)槲覀冊(cè)闯绦蛞?guī)定的主頻是22.1184MHz主頻，所以SPI速率就是22.1184/4=5.5296MHz，NRF24L01芯片規(guī)定的SPI通信速率最大是10MHz，所以符合通信的要求。

這兩個(gè)位的值是由NRF24L01的通信時(shí)序決定的。NRF24L01的時(shí)序圖如下所示：

由NRF24L01的時(shí)序圖得知，SCK時(shí)鐘引腳在空閑時(shí)應(yīng)該是低電平，所以CPOL=0。

還可以看出來(lái)，數(shù)據(jù)是由前時(shí)鐘沿采樣，所以CPHA=0。

把時(shí)序圖放大，看其中一部分，如下圖：

由NRF24L01的時(shí)序圖和RORD位的定義可知，數(shù)據(jù)的高位先發(fā)送，低位后發(fā)送，所以RORD=0。

我們選擇的SPI口為主機(jī)模式，把P1.2/SS引腳當(dāng)做普通IO口使用，通過(guò)拉低P1.2引腳來(lái)選擇NRF24L01。

8.SPI數(shù)據(jù)收發(fā)函數(shù)

ucharSPI_RW(uchartr_data){uchari=0;SPSTAT|=0Xc0;SPDAT=tr_data;while(((SPSTAT&0X80)!=0X80)&&(i<20)){i++;delay_ms(1);}returnSPDAT;}

SPI是雙工通信，接收一個(gè)數(shù)據(jù)的同時(shí)，就要發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)的同時(shí)，就要接收一個(gè)數(shù)據(jù)。

SPDAT是SPI數(shù)據(jù)寄存器，接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)都放到這里面。

程序里面，先把狀態(tài)寄存器的位清0，然后把要發(fā)送的數(shù)據(jù)給了SPDAT，然后通過(guò)觀察SPI狀態(tài)寄存器看是否發(fā)送完數(shù)據(jù)，最后把接收到的SPI數(shù)據(jù)返回。

為了防止發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程出錯(cuò)使得程序死在while循環(huán)，所以用i和delay_ms(1)配合，當(dāng)20ms還沒(méi)有發(fā)送完數(shù)據(jù)，就跳出while循環(huán)。

9.無(wú)線芯片配置函數(shù)

voidNRF24L01_RT_Init(void){NRF_CE=0;NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_RX,0xff);NRF24L01_Write_Buf(WRITE_REG+TX_ADDR,(uchar*)TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);NRF24L01_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(uchar*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+EN_AA,0x01);NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a);NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RF_CH,125);NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x07);NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0f);NRF_CE=1;}

配置函數(shù)里面，都是用NRF24L01_Write_Reg()函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。

每條語(yǔ)句有什么用，詳見(jiàn)源程序后面的注釋。

我們?cè)趹?yīng)用中，需要修改的地方有：通信頻道，通信地址，通信速率。

通信頻道修改RF_CH，這個(gè)值的范圍是0~125，一共126個(gè)頻道。

NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RF_CH,40);

通信地址修改程序中的地址數(shù)組里面的數(shù)據(jù)

constucharTX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]={0x68,0x86,0x66,0x88,0x28};

constucharRX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]={0x68,0x86,0x66,0x88,0x28};

通信速率可以改為3種：2M 1M 250K

NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f);

下圖是SI24R1的RF_SETUP寄存器定義：

下圖是NRF24L01+的RF_SETUP寄存器定義：

SI24R1和NRF24L01芯片的不同之處就是這個(gè)寄存器中的TX發(fā)射功率配置。SI24R1最大功率7dBm，NFR24L01最大發(fā)射功率0dBm。所以SI24R1要比NRF24L01發(fā)射的距離更遠(yuǎn)。此外，通信的速率越小，發(fā)射的距離也越大，所以，在250K的速率下，配置為最大TX發(fā)射功率時(shí)，傳輸距離越遠(yuǎn)。

下面，我給大家列出最大發(fā)射功率下3種傳輸速率的配置，方便大家使用：

NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f);//2M速率NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x07);//1M速率NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x27);//250K速率

要保證兩個(gè)芯片通信，需要滿足的條件：

發(fā)射接收數(shù)據(jù)寬度相同（最大32個(gè)字節(jié)）

發(fā)射接收地址相同（5個(gè)8位地址）

發(fā)射接收頻道相同（0~125）

發(fā)射接收速率相同（2M 1M 250K）

10.無(wú)線發(fā)送數(shù)