Raziskovanje zmogljivosti in aplikacij komunikacijskega čipa NRF24L01
2024-04-25 2459

NRF24L01 je 2,4G komunikacijski čip, ki ga je razvilo Nordic Company.Ima značilnosti nizke porabe energije, nizkih stroškov in visoke hitrosti ter lahko zagotavlja boljše rešitve za uporabo namiznih računalniških izdelkov in pametnih naprav.Ta članek ga bo predstavil od proizvajalca, strukture, aplikacij, delovnih načinov in načela delovnega dela.

NRF24L01 je nov monolitni RF oddajnik, posebej zasnovan za frekvenčni pas ISM od 2,4 GHz do 2,5 GHz.Vključuje več funkcionalnih modulov, kot so kristalni oscilator, frekvenčni sintetizator, ojačevalnik moči in modulator, in sprejme napredno tehnologijo Shockburst.Preko vmesnika SPI lahko NRF24L01 komunicira s 5V mikrokontrolerjem, tako da lahko izhodna moč, izbira kanalov in nastavitve protokola konfigurirate prek vmesnika SPI.To pomeni, da je NRF24L01 mogoče povezati s skoraj vsemi vrstami čipov mikrokontrolerjev za doseganje funkcij prenosa brezžičnih podatkov.

- NRF24L01P-R7

- NRF24L01P-T

- SI4455-C2A-GM

- SI4455-B1A-FMR

- SI4455-B1A-FM

NRF24L01 izdeluje nordijski polprevodnik.Nordijski polprevodnik, prvotno imenovan nordijski VLSI, je polprevodniško podjetje fables.Podjetje je specializirano za naprave za brezžične sisteme na čipu in povezljivosti za ultra nizke zmogljivosti za 2,4 GHz ISM pas, pri čemer so glavna fokusna področja poraba energije in stroški.Končne uporabniške aplikacije Nordic Semiconductor so brezžični dodatki za mobilne telefone, miši in tipkovnice, brezžična medicina, potrošniška elektronika, pametna športna naprava, daljinski upravljalniki, krmilniki brezžičnih iger, brezžične glasovne zvočne aplikacije (na primer glas nad IP), varnost in igrače.

Blok diagram NRF24L01 je prikazan zgoraj.Z vidika nadzora mikrokontrolerja moramo biti pozorni le na šest vrat za nadzor signala, in sicer CSN, SCK, Miso, MOSI, IRQ in CE.

- Voip slušalke

- Aktivni RFID

- Krmilniki iger

- Brezžične računalniške periferne naprave

- Športne ure in senzorji

- Sistemi za sledenje premoženja

- miška, tipkovnice in oddaljeni

- Ultra nizka omrežja senzorjev moči

- Domača in komercialna avtomatizacija

- Napredni daljinski upravljalnik medijskega centra

- RF daljinski upravljalnik za potrošniško elektroniko

Dva komunikacija NRF24L01 morata izpolnjevati naslednje tri pogoje:

- Kanali so enaki (nastavite register kanala RF_CH).

- Naslovi so enaki (nastavite TX_ADDR in RX_ADDR_PO enaka).

- Število poslanih in prejetih bajtov je enako (če je učinkovita širina podatkov kanala nastavljena na n, potem mora biti tudi število poslanih bajtov, seveda n<=32).

Brezžični komunikacijski modul NRF24L01 lahko nastavite na različne delovne načine, vključno z načinom napajanja, načinom pripravljenosti in načinom obdelave podatkovnih paketov.Funkcije in operacije vsakega načina so naslednje.

V načinu za vklop se vsaka funkcija NRF24L01 izklopi, da se trenutna poraba zmanjša na minimum.Po vstopu v način napajanja NRF24L01 preneha delovati, vendar vsebina registra ostane nespremenjena.Način napajanja nadzira bit pwr_up v registru.

Način pripravljenosti I zmanjšuje povprečni tok porabe sistema, hkrati pa zagotavlja hiter zagon.V stanju pripravljenosti I kristal normalno deluje.V stanju pripravljenosti II so v obratovalnem načinu nekateri puferji ure.Ko je TX FIFO register na strani oddajnika prazen in je CE visok, vstopi v stanje pripravljenosti II.V načinu pripravljenosti vsebina konfiguracijskih besed v registru ostaja nespremenjena.

Načini obdelave paketov NRF24L01 vključujejo način Shockburst in izboljšan način Shockburst.

V načinu Shockburst je NRF24L01 lahko povezan z nižjimi stroški MCU z nizkimi hitrostmi.Obdelavo signalov za visoke hitrosti obdeluje notranji RF protokol čipa, medtem ko se prenos podatkov izvaja prek vmesnika SPI s hitrostjo podatkov, ki je odvisna od hitrosti vmesnika samega MCU.Način Shockburst zmanjšuje povprečno trenutno porabo za komunikacijo, tako da omogoča nizko hitrost komunikacije z MCU, hkrati pa ohranja komunikacijo visoke hitrosti v brezžičnem razdelku.

Izboljšani način Shockburst omogoča izvedbo dvosmernega protokola povezave enostavnejše in učinkovitejše.V tipični dvosmerni povezavi pošiljatelj zahteva, da končni napravi pošlje signal odgovora po prejemu podatkov, tako da lahko pošiljatelj zazna, ali se podatki izgubijo.Če pride do izgube podatkov, se izgubljeni podatki povrnejo s funkcijo ponovnega programa.Izboljšani način Shockbursttm nadzoruje funkcije odgovora in ponovne oddaje, ne da bi povečal delovno obremenitev MCU.

Pri prenosu podatkov najprej konfiguriramo NRF24L01 v način oddajanja.Nato napišemo naslov sprejemnega vozlišča TX_ADDR in veljavne podatke TX_PLD v območje medpomnilnika NRF24L01 prek vrat SPI v zaporedju.TX_PLD mora biti pišemo neprekinjeno, medtem ko je CSN nizek, medtem ko je treba TX_ADDR pri prenašanju napisati samo enkrat.Nato smo zastavili CE visoko in ga držimo visoko za vsaj 10 mikrosekund, nato pa po zamudi 130 mikrosekund začnemo s prenosom podatkov.Če je omogočeno samodejno odgovorno, bo NRF24L01 takoj po prenašanju podatkov vpišel način sprejemanja za sprejem potrditvenega signala (naslov, ki sprejema samodejne odgovore, mora biti skladen z naslovom sprejemnega vozlišča TX_ADDR).Če je odgovor prejet, se komunikacija šteje za uspešno, zastava TX_DS bo postavljena visoko, TX_PLD pa bo očiščen iz TX FIFO.Če odgovora ne bo prejel, bo NRF24L01 podatke samodejno ponovil (če je omogočena samodejna ponovna oddaja).Če število ponovnih prenosov (ARC) doseže zgornjo mejo, bo zastava Max_RT postavljena visoko, podatki v TX FIFO pa bodo zadržani za ponovno oddajanje.Ko je zastava Max_rt ali TX_DS postavljena visoko, bo IRQ očiščen in nastala prekinitev, ki bo obvestila MCU.Nazadnje, če je menjalnik uspešen in je CE nizek, NRF24L01 vstopi v mirovanje v prostem teku 1. Če so podatki v prenosni sklad in je visok, vnesite naslednji menjalnik.Če v prenosni sklad ni podatkov in je CE visok, vstopi v mirovanje 2.

Ko prejemamo podatke, najprej konfiguriramo NRF24L01 v način sprejema.Nato za 130 mikrosekund zavzame, da vstopi v stanje sprejemnega in počaka na prihod podatkov.Ko sprejemnik zazna veljaven naslov in CRC, shrani paket podatkov v RX FIFO in nastavi prekinitveno zastavo bit RX_DR High, s čimer je IRQ nizka, ustvari prekinitev in obvesti MCU za branje podatkov.Če je funkcija samodejnega odgovora v tem času omogočena, bo sprejemnik hkrati vnesel stanje oddajanja in poslal nazaj odzivni signal.Končno, če je sprejem uspešen in je CE nizka, NRF24L01 vstopi v mirovanje 1.

Najprej je treba modul A in modula B nastaviti na istem kanalu in se prepričajte, da je dolžina prenosa podatkov modula A enaka dolžini sprejema podatkov modula B. Nato konfiguriramo A Addr_b sprejemanja Addr_B za modul B.Nato konfigurirajte tudi oddajni naslov modula A, da bo ADDR_B, tako da lahko modul B pravilno sprejme podatke, ko jih pošlje modul A.

Dejansko je sprejemni naslov ADDR_B, konfiguriran za modul B, le eden od njegovih večkratnih podatkovnih podatkovnih kanalov.Modul ima običajno šest sprejemnih kanalov, kar pomeni, da lahko modul B hkrati prejema podatke iz šestih različnih modulov.Seveda lahko modul B podatke pošilja samo hkrati, ker lahko pošiljanje podatkov na istem kanalu hkrati povzroči motnje.

Za zaključek je NRF24L01 zanesljiva rešitev, če želite za svoj projekt zgraditi poceni RF modul za oddajnik.Če potrebujete dodatna pojasnila naprave ali kako jo vključiti v svoj projekt, se obrnite na nas.

Uporablja 2,4 GHz pas in lahko deluje s hitrostjo baud od 250 kbps do 2 Mbps.Če se uporablja v odprtem prostoru in z nižjo stopnjo prenosa, lahko njen obseg doseže do 100 metrov.

NRF24L01 je en sam čip 2,4GHz oddajnik z vgrajenim motorjem protokola v osnovnem pasu (Enhanced Shockburst ™), zasnovan za ultra nizke brezžične aplikacije.NRF24L01 je zasnovan za delovanje v svetovnem frekvenčnem pasu ISM pri 2,400 - 2.4835GHz.

Pravzaprav so podobni, NRF24L01+ je nadgrajena različica čipa NRF24L01.NRF24L01 podpira samo 1Mbps in 2Mbps hitrost prenosa, medtem ko NRF24L01+ podpira tudi hitrost prenosa 250kbps.

Toda včasih bi morda želeli, da bi lahko poslali ali prejemali, ne da bi morali uporabljati wifi ali Bluetooth, potem pa bi bila NRF24L01 dobra izbira.Za razliko od drugih uporablja radijski val za komunikacijo med moduli, isto vrsto, ki se uporablja v brezžičnih telefonih v vaši hiši.