新型高速无线射频器件nRF24L01及其应用

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《国外电子元器￣)0 7年第 8期 2 0 -20 0 7年 8月

●新特器件应用

新型高速无线射频器件 n F 4 0 R 2 L 1及其应用时志云，建平，盖王代华，张志杰(中北大学动态测试与智能仪器教育部重点实验室，山西太原 0 0 5 ) 30 1

摘要：R 2 L 1 N ri司推出的一款新型高速无线收发器。介绍了 n F 4 0 n F 4 0是 odc公 R 2 L 1的引脚功能及结构、作模式、发原理以及配置字，出了典型应用电路。工收给

关

键

词： R 2L 1 n F 4 0;无线收发；应用电路

中图分类号：N 1 . T 9 93

文献标识码： B

文章编号：0 6 6 7 (0 70 - 0 2 0 10 - 9 72 0 )8 0 4 - 3

A e k n fh g p e r ls n w i d o i h s e d wiee s RF r n c i e - n t a s ev r RF2 L0 4 1a d t pp iato n isa lc i nS I h- u, A i— ig WA G D ih a Z A G Z ij H iy n G I a pn, N a— u, H N h-i Z Jn e( n t dct nK yLbo D nmi Mesrm n&It l e Isrm n . Miir o u ao e a ya c aue et ne i nt e t s y fE i f lg uN r n e i C io Tiun0 0 5, hn) ot U i rt o hn, a a 3 0 1 C i h v syf y aAb t a t n 2 L 1 i a n w i d o i h s e d w r l s a a ta s e v rwh c s p o u e y No d c s r c: RF 4 0 s e k n fh g p e ie e sd t r n c ie ih i r d c d b r i c mp nyTh i tucur,p r to d, a s s in p i c p e a d c n i u e wo dso n o a . e p n sr t eo e ai n mo etn miso rn i l n o fg r r f RF2 01 a e r 4L r i to c d n h p lc to ic i i i e . n r du e,a d t e a p i a in c r u t s gv n Ke y wor s: d nRF 4L;w r l s r s s

i n a p ia in c r u t 2 01 i ee sta miso; p lc to ic i n

1 n 2 L 1概述 I 40n F4 0是一款新型单片射频收发器件。 R 2L 1工作于 24G z 25G zIM频段。内置频率合成器、 . H~。 H S

以一 B的功率发射时， 6d m工作电流也只有 9mA; 接收时，作电流只有 1 . mA,工 23 多种低功率工作模式 (电模式和空闲模式 )掉使节能设计更方便。n F4 0 R 2 L 1主要特性如下： Gs F K调制：

功率放大器、晶体振荡器、制器等功能模块，融调并合了增强型 S ok us技术，中输出功率和通信 hcB r t其频道可通过程序进行配置。n F 4 0 R 2 L 1功耗低，在中断方式为边沿触发，常保持为高电平，始位平起为低电平，因此，当有数据到达时产生中断，据波根特率设置的定时时间间隔进行数据采样，即可实现串行数据的接收。

硬件集成 O I S链路层； 具有自动应答和自动再发射功能： 『] 2李朝青.线发送/收 I无接 C芯片及其数据通信技术选编【] M.北京：京航空航天大学出版社， o .北 2 3 0 【] odcS mi n u tr n F 0 a se t BO] 3N ri e c d c . R 4 1D t h e【/ L. o o e Dht: w t/ ww. o d c e . of e/ r d c/ aa s e/ p/ n r i s mi/ l s o u t t he t n i P d_

3结束语 本文设计的无线数据传输模块已成功运用于“栅式浮动检测仪”目中，实践检验，磁项经系统工作稳定可靠，有一定的工程实用价值。具参考文献：

d ts e t RF a a h e n 401 e rv1 6 p f 2 0 . . d, 0 0——

【]育山，桅，芝权 . 4潘靳邬单片机串行通信波特率的

自适应实现方法【 .代电子技术， 0 3 2 (4: J现] 2 0, 62 )5 -5 6 8.

【]智伟， 5黄李富英 .于射频收发芯片 n F 0基 R 4 1的计算机接口电路设计【、电子学与计算机， 0 2 J微丁 20,

『]永权.T L 9系列 Hah单片机原理及 1余 A ME 8 s应用【 .京：子工业出

版社，9 7 M1北电 19、

f9: - 1 1)9 . 34

收稿日期：o 7 0— 0 2 0— 32咨询编号：7 8 0 0 1 1

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新型高速无线射频器件 n F 4 0及其应用 R 2L 1 片内自动生成报头和 C C校验码； R

二

空闲模式 1主要用于降低电流损耗，该模式在下晶体振荡器仍然是工作的；闲模式 2则是在当空发射堆栈为空且 C=时发生 (在 P X设备 )在 EI用 T;空闲模式下，配置字仍然保留。 在掉电模式下电流损耗最小，同时 n F 4 0 R 2L1也不工作，其所有配置寄存器的值仍然保留。但

数据传输率为 lMbs 2Mbs /或 /; S I率为 0Mbs 1 / P速 / 0Mbs~;1 5个频道： 2

与其他 n F 4系列射频器件相兼容； R2

Q N 0引脚 4m 4r n封装； F2 mx i a供电电压为 1 ~ . V。 . V 36 9

4工作原理发射数据时。首先将 n F 4 0 R 2 L 1配置为发射模式：接着把地址 T _ D R和数据 T _ L XA D X P D按照时序由 S I口写入 n F 4 0缓存区，X P D必须在 P R 2L 1 T _LC N为低时连续写入，而 T _ D R在发射时写入 S XA D一

2引脚功能及描述n F4o R 2 L 1的封装及引脚排列如图 1示。各所引脚功能如下：∞

害。∞墨言宝誓置V D D VS S AN T2 A '1 N Y VD— A D P

次即可，然后 C E置为高电平并保持至少 1 s 0,

C E

延迟 10 p 3 L s后发射数据：若自动应答开启，那么 n F4o R 2 L 1在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号。如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_

CN SSK CM SI 0 MI O S

D S置高，同时 T _ L X P D从发送堆栈中清除；若

未收到应答，自动重新发射该数据 (则自动重发已星昌》 H

8 g

开启 )若重发次数 ( R— N )到上限， X R , A CC T达 MA _ T置高， X P D不会被清除；MA— T或 T _ S置 T _L XR XD

图 1 R 2 I)脚排列 n F 4X1引

C使能发射或接收： E:

C N,C MO IMIO:P引脚端，微处理器 S S K, S, S S I可通过此引脚配置 n F 4 0: R 2L 1

高时， I Q变低，使 R以便通知 MC U。最后发射成功时， C若 E为低则 n F 4 0 R 2 L l进入空闲模式 1若发；送堆栈中有数据且 C E为高，进入下一次发射；则若发送堆栈中无数据且 C E为高，则进入空闲模式 2。

I Q中断标志位； R:V D: D电源输入端；V S电源地： S:

接收数据时，首先将 n F 4 0 R 2 L 1配置为接收模式，接着延迟 10 s入接收状态等待数据的到 3进

XC, C: 2 X 1晶体振荡器引脚：VDD_

来。当接收方检测到有效的地址和 C C时，将数 R就据包存储在接收堆栈中，同时中断标志位 R D X_ R

P: A为功率放大器供电，出为 1 输 . V; 8

A T。 N 2天线接口； N 1A T:

置高，R I Q变低，以便通知 MC U去取数据。若此时自动应答开启，收方则同时进入发射状态回传应接答信号。最后接收成功时， C若 E变低， n F 4 0 则 R 2L l进入空闲模式 1。

I砌：考电流输入。参

3工作模式通过配置寄存器可将 n F40 R 2 L 1配置为发射、 接收、闲及掉电四种工作模式，表 1示。空如所表 1 n F4 0 R 2 L 1工作模式模式 P P Pu WR U I MjⅨ C E接收发射 1 1 1 0 1 1数据已在发射堆栈里 FF IO状态

5配置字 S I口为同步串行通信接口，最大传输速率为 P 1 /,输时先传送低位字节， 0Mbs传再传送高位字节。 但针对单个字节而言，先送高位再送低位。与 S I要 P相关的指令共有 8个，使用时这些控制指令由 n F4 0 R 2 L 1的 MO I入，应的状态和数据信息是 S输相从 MIO输出给 MC S U。

发射空闲2

11

00

1—

当C E有下降沿跳变 0时数据已经发射,

1发射堆栈空

空闲 1掉电

10

0此时没有数据发射

nF4 0 R 2 L 1所有的配置字都由配置寄存器定义，些配置寄存器可通过 S I口访问。n F

4 0这 P R 2L 1

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《国外电子元器￣)0 7年第 8期 20 20 0 7年 8月

的配置寄存器共有 2 5个，常用的配置寄存器如表 2所示。

6应用电路设计笔者用单片机和 n F 4 0 R 2L 1

设计了一个无线数据传输电路， 并通过串口将数据传输至计算机。硬件电路设计如图 2所示。 图 2中发射和接收电路相

同。使用时需在接收端加一个 R 2 2接口 .其与计算机串口 S3使 连接，将接收到的数据传送至计算机。该电路的工作原理：先首使接收电路上电，接着便处于接收状态等待数据的到来：后运行 V然 B程序，击接点收按钮；后发射电路上电，将单片机 R最并 AM内预先存放的数据“ 0发射出去，在 1m 2 H” s内接收电路收到数据 .同时 V B界面显示出接收到的数据。该电路实现了 P C机与单片机系统之间的无线通信。 系统软件控制流程如图 3所示。表 2常用配置寄存器地址 ( 寄存器名称 H)0 0 C N I O FG初始化单片机‘

图 2无线数据传输电路

配置L 1 T 0为P X●

写发送数据 (a l a) P yo d并开启发射

描

述图 3软件控制流程

可用来设置 n F40 R 2 L 1的工作模式

0 102

E - AE N A用于接收通道的设置，能使 nacd hne接收通道的自动应答功能EN—

参考文献：

R A D 使能接收通道地址 X D R—

[】平，刚.于 n F 4 1的近距离点对多点无 1廖乔基 R 20线通信系统现代电子技术[ . 0 62 (1:8 2、 J 2 0,91 )1— 0]【]崇， 2张于晓琳，刘建平.片 24C z无线收发一单 . H 体芯片 n F 4 1及其应用[.国外电子元器件， R 20 J]2 0 (13— 6 0 46:4 3 .

0 3

S T P E U

A W

设置地址宽度(适合所有通道)状态寄存器设置发射机地址

0 4 0 7

S T P R T 设置自动重发射 E U -ER sA U TTS_ _

0A~0F RX ADDR

P 0~P置接收通道的地址 5设

1 011~ 1 I 6Ⅸ

T D R XA D一

[】克

满， 3张史仪凯.于 D P和 n F 4 1片的数字基 S R 20芯

PW

—

P 0一P设置接收通道的数据长度 5

无线视频采集系统设计[ .电子学与计算机， J微]2 0,23: 3 9 . 0 52 () 9— 5

7结束语 详细介绍了 n F 4 0 R 2 L 1的引脚结构、工作模式、收发原理以及配置字，并以 n F 4 0 R 2 L 1为核心设计

作者简介：时志云 (9 1 )男， 1 8一，河北威县人，中北大学测试计量技术及仪器专业，士研究生。主要从硕事动态测试技术与智能仪器研究及通信技术应用研究。

了无线数据传输电路，合 R 2 2接口 .现了计结 S3实算机与单片机系统之间的无线通信，以后传输大为量数据奠定了基础。另外，应该考虑到速率和误还码等其他因素。

收稿日期： 0— 4 2 2 7 0— 3 0咨询编号：7 8 2 0 0 1

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