玩转X-CTR100 l STM32F4 l NRF24L01+ 2.4G无线通信
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本文介绍X-CTR100控制器 NRF24L01+ 2.4G无线通信模块的使用，可用于无线遥控、无线数据传输等应用场景。
原理
基本介绍
nRF24L01是由NORDIC生产的工作在2.4GHz~2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发生器、增强型"SchockBurst"模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器。输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI 接口进行设置。几乎可以连接到各种单片机芯片，并完成无线数据传送工作。极低的电流消耗：当工作在发射模式下发射功率为0dBm 时电流消耗为11.3mA ，接收模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低。
NRF24L01模块技术成熟，已经被大量应用，具有如下特点，关于模块详细说明，请参考NRF24L01模块资料。
工作在2.4G频段，全球开放的ISM频段，免许可证使用。
最高工作速率2Mbps，高效的GFSK调制，抗干扰能力强。
125个频道，满足多点通信和跳频通信需要。
内置CRC检错和点对多的通信地址控制。
具有自动应答及重发功能，通信更可靠。
标准模块
标准模块，VCC脚接电压范围为1.9V~3.6V之间，可直接接电压3.3V。
除电源VCC和接地端，其余脚都可以直接5V和3V单片机IO口直接相连，无需电平转换。
增强模块
标准模块一般无专用PA和LNA芯片，传输距离一般为50~100米。
如果要实现更远的传输距离，可选择如下增加PA和LNA的模块，通信距离可达2000米，与标准模块兼容。
产品参数：
实物图，可以使用高增益天线，增加收发距离。
例程
本例程需要两套X-CTR100和两个NRF24L01模块，其中一个用于数据发送，一个用于数据接收，可通过拨码开关SW1进行发送和接收模式选择，串口显示发送或接收的数据内容。
硬件说明
硬件资源：
X-CTR100控制器2套，NRF24L01+模块两套。
- 串口UART1
- NRF24L01板载接口
硬件连接：
注意不要把模块安装反了。
软件生态
X-SOFT软件生态，X-API文件如下。
ax_nrf24l01.c——X-CTR100 板载 NRF24L01+源文件
ax_ nrf24l01.h——X-CTR100 板载 NRF24L01+头文件
操作函数如下：
uint8_t AX_NRF24L01_Init(void); //NRF24L01初始化 void AX_NRF24L01_SetMode(uint8_t mode, uint8_t *addr_tx, uint8_t *addr_rx); //NRF24L01设置发射接收模式及地址 uint8_t AX_NRF24L01_SendPacket(uint8_t *pbuf); //NRF24L01发送数据包 uint8_t AX_NRF24L01_ReadPacket(uint8_t *pbuf); //NRF24L01读取数据包 |
宏定义：
//NRF24L01 地址宽度 #define AX_TX_ADR_WIDTH 5 //发送地址宽度 #define AX_RX_ADR_WIDTH 5 //接收地址宽度
//NRF24L01 数据宽度 #define AX_TX_PLOAD_WIDTH 32 //发送数据宽度 #define AX_RX_PLOAD_WIDTH 32 //接收数据宽度
//NRF24L01 操作状态 #define AX_NRF24L01_TX_ERR 0xff //发送未知错误 #define AX_NRF24L01_TX_MAX 0x10 //达到最大发送次数 #define AX_NRF24L01_TX_OK 0x20 //发送数据完成 #define AX_NRF24L01_RX_ERR 0x55 //接收未知错误 #define AX_NRF24L01_RX_OK 0x40 //接收数据完成 #define AX_NRF24L01_MODE_TX 0x01 //发送模式 #define AX_NRF24L01_MODE_RX 0x02 //接收模式 |
软件说明
本例程首先对NRF24L01初始化，如果初始化成功返回1，否则返回0。初始化成功后根据获取的拨码开关状态配置发送模式或接收模式。while循环进行数据发送或接收操作，每帧默认发送32字节数据，本例程对前4个字节进行赋值，其中第1个字节进行循环加1操作，用于标识发送帧号，发间隔为200ms，主程序代码如下。
int main(void) { uint8_t mode; //工作模式 uint8_t xrt1_address[AX_TX_ADR_WIDTH] = { 0x01,0x02,0x03,0x04,0x01 }; //发送端地址 uint8_t xrt2_address[AX_RX_ADR_WIDTH] = { 0x01,0x02,0x03,0x04,0x01 }; //接收端地址
uint8_t nrf24l01_txbuf[32] = { 0 }; uint8_t nrf24l01_rxbuf[32] = { 0 };
/* X-CTR100初始化 */ AX_Init(115200); printf("***X-CTR100 NRF24L01无线通信测试例程***\r\n\r\n");
//获取拨码开关SW1状态，并设定发射接收模式 mode = AX_SW_GetSW1Status(); printf("*通过拨码开关SW1可切换发送或接收模式，复位有效\r\n");
//模块初始化及配置 if (AX_NRF24L01_Init()) //NRF24L01初始化 { if (mode == 1) //发送模式 { printf("*当前工作模式：发射模式 \r\n"); AX_NRF24L01_SetMode(AX_NRF24L01_MODE_TX, xrt1_address, xrt2_address); //设置为发送模式，并配置地址 printf("*发射地址：%2x %2x %2x %2x %2x \r\n", xrt1_address[0], xrt1_address[1], xrt1_address[2], xrt1_address[3], xrt1_address[4]); printf("*接收地址：%2x %2x %2x %2x %2x \r\n\r\n", xrt2_address[0], xrt2_address[1], xrt2_address[2], xrt2_address[3], xrt2_address[4]); } else //接收模式 { printf("*当前工作模式：接收模式 \r\n"); AX_NRF24L01_SetMode(AX_NRF24L01_MODE_RX, xrt2_address, xrt1_address); //设置为接收模式，并配置地址 printf("*接收地址：%2x %2x %2x %2x %2x \r\n", xrt1_address[0], xrt1_address[1], xrt1_address[2], xrt1_address[3], xrt1_address[4]); printf("*等待接收数据...... \r\n\r\n"); } } else { //NRF24L01 故障或未连接 printf("*NRF24L01 初始化失败，请查看模块是否连接。。。 \r\n"); while (1) { AX_Delayms(50); AX_LEDR_Toggle(); //红灯闪烁 } }
//X-API测试：无线发送接收测试 nrf24l01_txbuf[0] = 0; nrf24l01_txbuf[1] = 1; nrf24l01_txbuf[2] = 2; nrf24l01_txbuf[3] = 3;
while (1) { if (mode == 1) //发送模式 { if (AX_NRF24L01_SendPacket(nrf24l01_txbuf) == AX_NRF24L01_TX_OK) { printf("*发送的数据：%2x %2x %2x %2x \r\n", nrf24l01_txbuf[0], nrf24l01_txbuf[1], nrf24l01_txbuf[2], nrf24l01_txbuf[3]);
AX_LEDG_On(); AX_Delayms(100); AX_LEDG_Off(); AX_Delayms(100); } else //发送失败红灯闪烁 { AX_LEDR_On(); AX_Delayms(100); AX_LEDR_Off(); AX_Delayms(100); } nrf24l01_txbuf[0]++; } else //接收模式 { if (AX_NRF24L01_ReadPacket(nrf24l01_rxbuf) == AX_NRF24L01_RX_OK) { printf("*接收到数据：%2x %2x %2x %2x \r\n", nrf24l01_rxbuf[0], nrf24l01_rxbuf[1], nrf24l01_rxbuf[2], nrf24l01_rxbuf[3]);
AX_LEDG_On(); AX_Delayms(90); AX_LEDG_Off(); AX_Delayms(90); } else //接收失败红灯闪烁 { AX_Delayms(90); } } } } |
实现效果
本例程需要两套X-CTR100和两个NRF24L01模块，通过拨码开关SW1可设置工作模式为发射或接收，其中一个用于数据发送，一个用于数据接收。发送端上电后，如果接收端未上电，由于NRF24L01设置自动应答模式，则发送端每次发送均失败，红灯会伴随闪烁。接收端上电后，则发送和接收端同步发送接收，绿灯伴随闪烁，并通过串口显示接收的数据，运行效果如下图。
