nrf24l01无线通信模块使用手册.

1、nRF24L01无线通信模块使用手册一、模块简介该射频模块集成了 NORDIC公司生产的无线射频芯片nRF24L01：支持2.4GHz的全球开放ISM频段，最大发射功率为0dBm2Mbps,传输速率高功耗低，等待模式时电流消耗仅22uA多频点（125个），满足多点通信及跳频通信需求在空旷场地，有效通信距离：25m （外置天线）、10m （PCB天线）工作原理简介：发射数据时，首先将nRF24L01配置为发射模式，接着把地址TX_ADDR和数据TX_PLD 按照时序由SPI 口写入nRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而 TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE置为

2、高电平并保持至少10 us，延迟130 us后 发射数据；若自动应答开启，那么nRF24L01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_DS置高，同时TX_PLD从发送堆栈中清除； 若未收到应答，则自动重新发射该数据（自动重发已开启）若重发次数（ARC_CNT）达到 上限，MAX_RT置高，TX_PLD不会被清除；MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低， 以便通知MCU。最后发射成功时，若CE为低，则nRF24L01进入待机模式1；若发送堆栈 中有数据且CE为高，则进入下一次发射；若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入待机模 式2。接收数据时，首

3、先将nRF24L01配置为接收模式，接着延迟130 us进入接收状态等待 数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在接收堆栈中，同时 中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，以便通知MCU去取数据。若此时自动应答开启，接 收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则nRF24L01进入 空闲模式1。二、模块电气特性参数数值单位供电电压5V最大发射功率0dBm最大数据传输率2Mbps电流消耗（发射模式，0dBm）11.3mA电流消耗（接收模式，2Mbps）12.3mA电流消耗（掉电模式）900nA温度范围-40+85C三、模块引脚说明管脚符号功能方向1G

4、ND电源地2IRQ中断输出O3MISOSPI输出O4MOSISPI输入I5SCKSPI时钟I6NC空7NC空8CSN芯片片选信号I9CE工作模式选择I10+5V电源四、模块与AT89S52单片机接口电路注：上图为示意连接，可根据自己实际需求进行更改；使用AT89S52MCU模块时，请将Nrf24L01通 讯模块每个端口（MOSI、SCK、CSN和CE）接4.7K的排阻上拉到VCC增强其驱动能力（如下图：）。若 使用其它单片机与Nrf24L01通讯模块相连时请串联2K电阻。五、工作模式控制工作模式由CE和PWR_UP、PRIM_RX两寄存器共同控制:模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存

5、器状态接收模式111-发射模式1011数据存储在FIFO寄存器中，发射所有数据发射模式10012数据存储在FIFO寄存器中，发射一个数据待机模式II101TX FIFO为空待机模式I1-0无正在传输的数据掉电模式0-注1：进入此模式后，只要CSN置高，在FIFO中的数据就会立即发射出去，直到所有数据数据发射完毕，之后进入待机模式II。注2：正常的发射模式，CE端的高电平应至少保持10us。24L01将发射一个数据包，之后进入待机模 式I。六、数据和控制接口通过以下六个引脚，可实现模块的所有功能：IRQ （低电平有效，中断输出）CE （高电平有效，发射或接收模式控制）CSN（SPI信号）SCK（

6、SPI信号）MOSI（SPI信号）MISO（SPI信号）通过SPI接口，可激活在数据寄存器FIFO中的数据；或者通过SPI命令（1个字节长 度）访问寄存器。在待机或掉电模式下，单片机通过SPI接口配置模块；在发射或接收模式下，单片机通 过SPI接口接收或发射数据。1. SPI指令所有的SPI指令均在当CSN由低到高开始跳变时执行；从MOSI写命令的同时，MISO 实时返回24L01的状态值；SPI指令由命令字节和数据字节两部分组成。SPI命令字节表指令名称指令格式 （二进制）字节数操作说明R_REGISTER000A AAAA15读寄存器。AAAAA表示寄存器地址。W_REGISTER001A

7、 AAAA15写寄存器。AAAAA表示寄存器地址，只 能在掉电或待机模式下操作。R_RX_PAYLOAD0110 0001132在接收模式下读132字节RX有效断气。 从字节0开始，数据读完后，FIFO寄存器 清空。W_TX_PAYLOAD1010 0000132在发射模式下写131字节TX有效数据。从字节0开始。FLUSH_TX1110 00010在发射模式下，清空TX FIFO寄存器。FLUSH_RX1110 00100在接收模式下，清空RX FIFO寄存器。在 传输应答信号时不应执行此操作，否则不 能传输完整的应答信号。REUSE_TX_PL1110 00110应用于发射端。重新使用上一

8、次发射的有 效数据，当CE=1时，数据将不断重新发 射。在发射数据包过程中，应禁止数据包 重用功能。NOP1111 11110空操作。可用于读状态寄存器。2. SPI时序SPI读写时序见下面两图。在写寄存器之前，一定要进入待机模式或掉电模式。其中， CnSPI指令位；Sn状态寄存器位；Dn数据位（低字节在前，高字节在后；每 个字节中高位在前）CSN 厂实莅rwjuuuuLnrmn_njuLn_nMOSSb E s 中叱 e ci f，MISOSF * * 字 * 22 羽 R 07 E4 A D4 g g CM 31 f02- D1：Z 312- Et W A SPI读时序CSNkJ e nf

9、LLn_fuinL_n_LrLnfiJUULnri_rmwJJOSICr E 况匚。宓 m 匚8 ET 匚0 03 D4 D3 M DI CD 315 $14 口 111 CIS 311 口M Di DE .LUSO arasMnszMscSPI写时序七、寄存器内容及说明地址（十六进制）寄存器位复位值类型说明00CONFIG配置寄存器Reserved70R/W默认为0MASK_RX_DR60R/W可屏蔽中断RX_RD1：中断产生时对IRQ没影响0： RX_RD中断产生时，IRQ引脚为低MASK_TX_DS50R/W可屏蔽中断TX_RD1：中断产生时对IRQ没影响0： TX_RD中断产生时，IR

10、Q引脚为低MASK_MAX_RT40R/W可屏蔽中断MAX_RT1：中断产生时对IRQ没影响0： MAX_RT中断产生时，IRQ引脚为低EN_CRC31R/WCRC使能。如果EN_AA中任 意一位为高，则EN_CRC为 高。CRCO20R/WCRC校验值：0： 1字节1： 2字节PWR_UP10R/W0：掉电1：上电PRIM_RX00R/W0：发射模式1：接收模式01EN_AAEnhancedShockBurst使能“自动应答”功能Reserved7:600R/W默认为00ENAA_P551R/W数据通道5自动应答使能位ENAA_P441R/W数据通道4自动应答使能位ENAA_P331R/W数

11、据通道3自动应答使能位ENAA_P221R/W数据通道2自动应答使能位ENAA_P111R/W数据通道1自动应答使能位ENAA_P001R/W数据通道0自动应答使能位02EN_RXADDR接收地址允许Reserved7:600R/W默认为00ERX _P550R/W数据通道5接收数据使能位ERX _P440R/W数据通道4接收数据使能位ERX _P330R/W数据通道3接收数据使能位ERX _P220R/W数据通道2接收数据使能位ERX _P111R/W数据通道1接收数据使能位ERX _P001R/W数据通道0接收数据使能位03SETUP_AW设置地址宽度（所有数据通 道）Reserved7:

12、2000000R/W默认为00000AW1:011R/W接收/发射地址宽度：00：无效01： 3字节10： 4字节11： 5字节04SETUP_RETR自动重发ARD7:40000R/W自动重发延时时间：0000： 250us0001： 500us1111： 4000usARC3:00011R/W自动重发计数：0000：禁止自动重发0001 ：自动重发1次1111：自动重发15次05RF_CH射频通道Reserved70R/W默认为0RF_CH6:00000010R/W设置工作通道频率06RF_SETUP射频寄存器Reserved7:5000R/W默认为000PLL_LOCK40R/W锁相环使

13、能，测试下使用RF_DR31R/W数据传输率：0： 1Mbps1： 2MbpsRF_PWR2:111R/W发射功率：00： -18dBm01： -12dBm10： -6dBm11： 0dBmLNA_HCURR01R/W低噪声放大器增益07STATUS状态寄存器Reserved70R/W默认值为0RX_DR60R/W接收数据中断位。当收到有效 数据包后置1。写 1清除中断TX_DS50R/W发送数据中断。如果工作在自 动应答模式下，只有当接收到 应答信号后置1。写1清除中断MAX_RT40R/W重发次数溢出中断。写 1清除中断。如果MAX_RT中断产生，则必须清除后才能继续通讯RX_P_NO3:

14、1111R接收数据通道号：000-101： 数据 通道号110：未使用111： RX FIFO寄存器为空TX_FULL00RTX FIFO寄存器满标志位08OBSERVE_TX发送检测寄存器PLOS_CNT7:40R数据包丢失计数器。当写 RF_CH寄存器时，此寄存器 复位。当丢失15个数据包后， 此寄存器重启。ARC_CNT3:00R重发计数器。当发送新数据包 时，此寄存器复位。09CD载波检测Reserved7:1000000RCD00R0ARX_ADDR_P039: 0E7E7E7E7E7R/W数据通道0接收地址。最大长 度为5个字节。0BRX_ADDR_P139: 0C2C2C2C2C

15、2R/W数据通道1接收地址。最大长 度为5个字节。0CRX_ADDR_P27:0C3R/W数据通道2接收地址。最低字 节可设置，高字节必须与RX_ADDR_P139:8 相等0DRX_ADDR_P37:0C4R/W数据通道3接收地址。最低字 节可设置，高字节必须与RX_ADDR_P139:8 相等0ERX_ADDR_P47:0C5R/W数据通道4接收地址。最低字 节可设置，高字节必须与RX_ADDR_P139:8 相等0FRX_ADDR_P57:0C6R/W数据通道5接收地址。最低字 节可设置，高字节必须与RX_ADDR_P139:8 相等10TX_ADDR39:0E7E7E7E7E7R/W发

16、送地址。在 ShockBurstTM 模式，设置RX_ADDR_P0与 此地址相等来接收应答信号11RX_PW_P0Reserved7:600R/W默认为00RX_PW_P05:00R/W数据通道0接收数据有效宽度：0：无效1： 1个字节32： 32个字节12RX_PW_P1Reserved7:600R/W默认为00RX_PW_P15:00R/W数据通道1接收数据有效宽度：0：无效1： 1个字节32： 32个字节13RX_PW_P2Reserved7:600R/W默认为00RX_PW_P25:00R/W数据通道2接收数据有效宽度：0：无效1： 1个字节32： 32个字节14RX_PW_P3Re

17、served7:600R/W默认为00RX_PW_P35:00R/W数据通道3接收数据有效宽度：0：无效1： 1个字节32： 32个字节15RX_PW_P4Reserved7:600R/W默认为00RX_PW_P45:00R/W数据通道4接收数据有效宽度：0：无效1： 1个字节32： 32个字节16RX_PW_P5Reserved7:600R/W默认为00RX_PW_P55:00R/W数据通道5接收数据有效宽度：0：无效1： 1个字节32： 32个字节17FIFO_STATUSFIFO状态寄存器Reserved70R/W默认为0TX_REUSE60R若 TX_REUSE=1，则当 CE 置 高

18、时，不断发送上一数据包。 TX_REUSE 通过 SPI指令 REUSE_TX_PL设置；通过 W_TX_PALOAD或FLUSH_TX 复位TX_FULL50RTX_FIFO寄存器满标志1：寄存器满0：寄存器未满，有可用空间TX_EMPTY41RTX_FIFO寄存器空标志1：寄存器空0：寄存器非空Reserved3:200R/W默认为00RX_FULL10RRX FIFO寄存器满标志1：寄存器满0：寄存器未满，有可用空间RX_EMPTY01RRX FIFO寄存器空标志1：寄存器空0：寄存器非空N/ATX_PLD255 :0XWN/ARX_PLD255 :0XR八、模块编程控制1. Shock

19、BurstTM发射模式设置PRIM_RX为低。通过SPI接口，将接收节点地址（TX_ADDR）和有效数据（TX_PL。）写入模块， 写TX_PLD时，CSN必须一直置低。置CE为高，启动发射。CE高电平持续时间至少为10us。ShockBurstTM发射模式：系统上电启动内部16MHz时钟数据打包数据发射若启动了自动应答模式（ENAA_P0=1），则模块立即进入接收模式（NO_ACK已设 置）。如果接收到应答信号，则表示发射成功，TX_DS置高且TX FIFO中的有效数据被移 出；如果没有接收到应答信号，则自动重发（自动重发已设置）；如果自动重发次数超过最 大值（ARC），MAX_RT置高，在

20、TX FIFO中的数据不被移出。当MAX_RT和TX_DS置 高时，IRQ激活。只有重新写状态寄存器（STATUS）才能关闭IRQ。如果重发次数达到最 大后，仍没有接收到应答信号，在MAX_RT中断清除之前，不会再发射数据。PLOS_CNT 计数器会增加，每当有一个MAX_RT中断产生。如果CE置低，则系统进行待机模式I，否则发送TX FIFO寄存器中的下一个数据包。 当TX FIFO中的数据发射完，CE仍为高时，系统进入待机模式II。在待机模式II下，CE置低，则进入待机模式I。2. ShockBurstTM接收模式设置PRIM_RX为高，配置接收数据通道（EN_RXADDR）、自动应答寄存

21、器（EN_AA） 和有效数据宽度寄存器（RX_PW_PX）。置CE为高，启动接收模式。130us后，模块检测空中信号，接收到有效的数据包后（地址匹配、CRC检验正确），数据储存在RX FIFO中，RX_DR 置高。如果启动了自动应答功能，则发送应答信号。MCU置CE为低，进入先机模式I。MCU可通过SPI接口将数据读出模块准备好进入发射模式或接收模式或待机模式。Start PrimaryShosk 日 urst QprtianRX Serti-ngRXmodeD 导taE p-asketTX SettlingTX SettlingTX modeTransmit ACKPut payload i

22、n-RXFIFO 的d Erst ES I RQ.-as there paylo-, aftsched wlh the last 、 ACK? /Put In RCFFO 3rd smt咄琮IRQTX rrode Trans-mit ACK witn 网用0k is Auto r Acknowledgernen enabled? /九、RF通道频率RF通道频率指的是 nRF24L01所使用的中心频率，该频率范围从2.400GHz到2.525GHz，以1MHz区分一个频点，故有125个频点可使用。由参数 RF_CH 确定，公式为：F0 = 2400 + RF_CH（MHz）十、示例程序接收模块与

23、发射模块大部分程序代码相同，如下：1. SPI命令和寄存器配置头文件API.h （根据第六、七两点编写）#ifndef _BYTE_DEF_#define _BYTE_DEF_typedef unsigned char BYTE;#endif/ SPI命令#define READ_REG0 x00读第0个寄存器#define WRITE_REG0 x20写第0个寄存器#define RD_RX_PLOAD0 x61在接收模式下使用，读有效数据#define WR_TX_PLOAD0 xA0在发送模式下使用，写有效数据#define FLUSH_TX0 xE1在发送模式下使用，清TX FIFO寄

24、存器#define FLUSH_RX0 xE2在接收模式下使用，清RX FIFO寄存器#define REUSE_TX_PL0 xE3发送方使用，重复发送最后的数据#define NOP0 xFF空操作，用于读状态寄存器STATUS的值/ nRF24L01寄存器地址#define CONFIG0 x00配置寄存器,8bit#define EN_AA0 x01自动应答设置寄存器,8bit#define EN_RXADDR0 x02接收地址设置寄存器,8bit#define SETUP_AW0 x03地址宽度设置寄存器,8bit#define SETUP_RETR0 x04/自动重复发送设置寄存器

25、,8bit#define RF_CH0 x05/RF通道寄存器,8bit#define RF_SETUP0 x06/RF设置寄存器,8bit#define STATUS0 x07状态寄存器,8bit#define OBSERVE_TX0 x08发送观测寄存器,8bit#define CD0 x09载波检测寄存器,8bit,#define RX_ADDR_P00 x0A接收地址数据通道0,40bit#define RX_ADDR_P10 x0B#define RX_ADDR_P20 x0C#define RX_ADDR_P30 x0D#define RX_ADDR_P40 x0E#define

26、RX_ADDR_P50 x0F#define TX_ADDR0 x10发送地址.发送方使用,40bit#define RX_PW_P00 x11通道0接收的有效数据字节长度（1-32字节）,8bit#define RX_PW_P10 x12#define RX PW P20 x13#define RX_PW_P30 x14#define RX_PW_P40 x15#define RX_PW_P50 x16#define FIFO_STATUS0 x17 /FIFO状态寄存器,8bit#define#defineuchar unsigned charTX ADR WIDTH#defineTX P

27、LOAD WIDTH5地址长度为5个字节20 数据长度为20个字节2. SPI操作头文件(与单片机的接口设置在此头文件中)uchar const TX_ADDRESSTX_ADR_WIDTH = 0 xE7,0 xE7,0 xE7,0 xE7,0 xE7;charrx_bufTX_PLOAD_WIDTH; 接收缓冲区ucharflag;标志位int test12;#defineCEP0_0芯片使能:Chip Enable#defineCSNP0_1片选信号:Chip Select Not#defineSCKP1_2串行时钟信号:Serial Clock#defineMOSIP0_3主发从收:M

28、aster In Slave Out#defineMISOP0_4主收从发:Master Out Slave In#defineIRQP3_2中断查询:Interrupt Requestucharbdata sta;sbitRX_DR=sta6;sbitTX_DS=staA5;sbitMAX_RT=staA4;uchar SPIRW(uchar byte)/写一个字节到nRF24L01,并返回此时nRF24L01的状态及数据uchar bit_ctr;for(bit_ctr=0;bit_ctr8;bit_ctr+)先写字节的高位，再写低位MOSI = (byte & 0 x80);byte =

29、 (byte 1);SCK = 1;/MOSI取byte最高位/byte左移一位/SCK从高到低时开始写入byte 1= MISO;获取MISO位.从MOSI写命令的同时,MISO返回nRF24L01的状态及数据SCK = 0;return(byte); uchar SPI_RW_Reg(BYTE reg, BYTE value)/将字节 value 写入寄存器 reg uchar status;CSN = 0;status = SPI_RW(reg);SPI_RW(value);/CSN为0时，才能进行SPI读写选择寄存器reg写字节value到该寄存器CSN = 1;终止SPI读写retu

30、rn(status);BYTE SPI_Read(BYTE reg)/读寄存器 reg 状态字BYTE reg_val;CSN = 0;/CSN为0时，才能进行SPI读写SPI_RW(reg);选择寄存器regreg_val = SPI_RW(0);写0,什么操作也不进行，仅仅为了读寄存器状态CSN = 1;终止SPI读写return(reg_val);uchar SPI_Read_Buf(BYTE reg, BYTE *pBuf, BYTE bytes)从寄存器reg读出数据,典型应用是读RX数据或RX/TXF地址 uchar status,byte_ctr;CSN = 0;/CSN为0时，

31、才能进行SPI读写status = SPI_RW(reg);选择寄存器reg并返回其状态字for(byte_ctr=0;byte_ctrbytes;byte_ctr+) pBufbyte_ctr = SPI_RW(0);/从寄存器读数据CSN = 1;终止SPI读写return(status);返回状态值uchar SPI_Write_Buf(BYTE reg, BYTE *pBuf, BYTE bytes)/将数据写入寄存器,如 TX 数据,RX/TX 地址等. uchar status,byte_ctr;CSN = 0;/CSN为0时，才能进行SPI读写status = SPI_RW(re

32、g);选择寄存器reg并返回其状态字for(byte_ctr=0; byte_ctrbytes; byte_ctr+)SPI_RW(*pBuf+);写数据到寄存器CSN = 1;终止SPI读写return(status);返回状态值 /接收模式初始化:设置RX地址,RX数据宽度,RF通道，速率，低噪声放大器增益 设置完之后，将CE置高，准备好接收数据 void RX_Mode(void) SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH);SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_W

33、IDTH);/ 写 TX_Address 至U nRF24L01 SPI_RW_Reg(WRITE_REG + SETUP_RETR, 0 x1a); / 自动重发延时：500us + 86us；重发次数：10 次SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH);将地址TX_ADDRESS写入寄存器0的数据通道0SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0 x01);/ENAA_P0=1,数据通道 0 自动应答SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0 x01); /ER

34、X_P0=1,使能SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40);/40 个通信频段SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH);数据通道0的RX数据长度为TX_PLOAD_WIDTH,要与发送的一致SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0 x0F);速率为2Mbps，发送功率为0dBm,低噪声放大器增益为1SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG，0 x0f);/PRIM_RX=1,接收方;PWR_UP=1;CRC检验字为2字节；发送模式初始化:设置发送地址，设置发送的数据，

35、设置接收方地址,RF通道,速率等，与接收类似void TX_Mode(void)SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH);SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0 x0e);SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH);SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH);SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD, tx_buf, TX_PLOAD_WIDT

36、H);SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0 x01);SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0 x01);SPI_RW_Reg(WRITE_REG + SETUP_RETR, 0 x1a);SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40);SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0 x0f);显示状态寄存器的值/0 x01/0 x01/0 x03,5个字节/0 x1a/0 x28/0 x0f/0 x14void show_status(void)test0 = SPI_Read(EN_AA);t

37、est1 = SPI_Read(EN_RXADDR);test2 = SPI_Read(SETUP_AW);test3 = SPI_Read(SETUP_RETR);test4 = SPI_Read(RF_CH);test5 = SPI_Read(RF_SETUP);test6 = SPI_Read(RX_ADDR_P2);test7 = SPI_Read(RX_ADDR_P3);test8 = SPI_Read(RX_ADDR_P4);test9 = SPI_Read(RX_ADDR_P5);test10 = SPI_Read(RX_PW_P0);test11 = SPI_Read(STATUS);void init_io(void)CE = 0;待机CSN = 1;/SPI禁止读写SCK = 0; void Inituart(void)/设置串口工作模式 定时器1工作在方式2,8位自动重装模式波特率为9600模式1，8位数据启动定时器1TMOD |= 0 x20;TL1 = 0 xfd;TH1 = 0 xfd;SCON = 0 x50;TR1 = 1;TI=1; void init_int0(void