NRF24L01无线串口开发板程序详解
扫描二维码
随时随地手机看文章
1.源程序开发环境建立
1.1程序编译软件
编译软件用keil C51,打开安装文件,一路点击下一步即可完成。
1.2程序下载软件
使用STC ISP下载软件。
2.源程序文件整体结构
工程中,只有一个main.c文件,所有程序都写在这个文件里面。Reg51.h是包含的头文件。是不是非常简单!
3.源程序执行流程
无线数据处理程序:
串口数据处理程序:
4.串口配置函数
voidserial_open(void){SCON=0X50;AUXR|=0X04;TL2=0Xc0;//9600TH2=0Xfd;AUXR|=0X10;}
此串口配置函数,利用单片机内部的定时器2作为波特率发生器。共用到4个寄存器:SCON AUXR TL2 TH2
SM0和SM1的位决定串口工作的4种方式:
程序中,SCON=0X50,即SM0=0 SM1=1,即串口工作在“方式1”;REN=1,允许串口接收数据。
TL2和TH2是定时器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。即首先把定时器2设置为1T模式,然后把定时器打开。
5.串口发送数据函数
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寄存器是串口收发数据缓存寄存器,放到这个寄存器中的数据,会通过串口发送出去,接收到的串口数据,也会放到这个寄存器中。也就是串口接收和发送都是使用这个寄存器。
程序中,SBUF=data_buf,就是把data_buf给了SBUF,单片机自动把SBUF里面的数据发送到串口。TI是串口发送数据完成标志位,当串口发送完一个数据,此位置1,置位后,需要通过软件清0。所以通过while(!TI),来检测TI位,达到检测串口是否发送完数据的目的。当TI为0,程序会停留在while(!TI),不断检测;当TI=1,while括号里面的条件=0,退出while,程序向下执行。TI=0,把TI清0。
6.串口接收数据函数
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。
串口接收到数据,RI位置1,所以,通过判断RI位,就可以判断是否接收到串口数据:if(RI),就是if(RI==1)的省略形式,因为if括号里面要的是逻辑真假,即0和1,所以可以省略。
程序中i和j用作计数器。i用来规定此次串口接收数据所用的时间,这个时间就是个大概值;j用来计数此次串口一共接收到了多少个字节。
程序中,通过rece_buf[0]=j把一共接收到多少个字节存储到rece_buf中的第一个字节,通过rece_buf[++i]=SBUF把接收到的数据从rece_buf数据的第二个字节依次放进去。
程序有返回值,如果返回0,表示接收到数据,如果返回1,表示没有接收到数据。
7.SPI初始化配置函数
voidSPI_Init(void){SPSTAT|=0XC0;SPCTL=0XD0;}
我们用的这款51单片机STC15W404AS内部有SPI通信模块。
引脚配置如下图所示:(红色方框中的引脚)
SS是片选引脚,也可以叫做使能引脚,也可以叫做从机选择引脚;
MOSI是主机输出从机输入引脚;
MISO是主机输入从机输出引脚;
SCLK是通信时钟引脚。
在我们的应用中,单片机是主机,从机是NRF24L01芯片。
程序中,用到了2个寄存器:SPSTAT和SPCTL。
这个寄存器的bit6和bit7是有效位,具体定义看上图。程序中,SPSTAT|=0XC0,即向寄存器的bit6和bit7写1,由上图定义知,我们在清这两个位,目的是不要让这两个位影响SPI通信。
程序中,SPCTL=0xD0,即SSIG=1 SPEN=1 MSTR=1,剩下的位=0。
因为程序中,SPR1 SPR0位为0,所以选择了CPU_CLK/4的时钟,因为我们源程序规定的主频是22.1184MHz主频,所以SPI速率就是22.1184/4=5.5296MHz,NRF24L01芯片规定的SPI通信速率最大是10MHz,所以符合通信的要求。
这两个位的值是由NRF24L01的通信时序决定的。NRF24L01的时序图如下所示:
由NRF24L01的时序图得知,SCK时钟引脚在空闲时应该是低电平,所以CPOL=0。
还可以看出来,数据是由前时钟沿采样,所以CPHA=0。
把时序图放大,看其中一部分,如下图:
由NRF24L01的时序图和RORD位的定义可知,数据的高位先发送,低位后发送,所以RORD=0。
我们选择的SPI口为主机模式,把P1.2/SS引脚当做普通IO口使用,通过拉低P1.2引脚来选择NRF24L01。
8.SPI数据收发函数
ucharSPI_RW(uchartr_data){uchari=0;SPSTAT|=0Xc0;SPDAT=tr_data;while(((SPSTAT&0X80)!=0X80)&&(i<20)){i++;delay_ms(1);}returnSPDAT;}
SPI是双工通信,接收一个数据的同时,就要发送一个数据,发送一个数据的同时,就要接收一个数据。
SPDAT是SPI数据寄存器,接收和发送的数据都放到这里面。
程序里面,先把状态寄存器的位清0,然后把要发送的数据给了SPDAT,然后通过观察SPI状态寄存器看是否发送完数据,最后把接收到的SPI数据返回。
为了防止发送数据过程出错使得程序死在while循环,所以用i和delay_ms(1)配合,当20ms还没有发送完数据,就跳出while循环。
9.无线芯片配置函数
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;}
配置函数里面,都是用NRF24L01_Write_Reg()函数实现的。
每条语句有什么用,详见源程序后面的注释。
我们在应用中,需要修改的地方有:通信频道,通信地址,通信速率。
通信频道修改RF_CH,这个值的范围是0~125,一共126个频道。
NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RF_CH,40);
通信地址修改程序中的地址数组里面的数据
constucharTX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]={0x68,0x86,0x66,0x88,0x28};
constucharRX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]={0x68,0x86,0x66,0x88,0x28};
通信速率可以改为3种:2M 1M 250K
NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f);
下图是SI24R1的RF_SETUP寄存器定义:
下图是NRF24L01+的RF_SETUP寄存器定义:
SI24R1和NRF24L01芯片的不同之处就是这个寄存器中的TX发射功率配置。SI24R1最大功率7dBm,NFR24L01最大发射功率0dBm。所以SI24R1要比NRF24L01发射的距离更远。此外,通信的速率越小,发射的距离也越大,所以,在250K的速率下,配置为最大TX发射功率时,传输距离越远。
下面,我给大家列出最大发射功率下3种传输速率的配置,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
要保证两个芯片通信,需要满足的条件:
发射接收数据宽度相同(最大32个字节)
发射接收地址相同(5个8位地址)
发射接收频道相同(0~125)
发射接收速率相同(2M 1M 250K)
10.无线发送数