STC8H开发(五): SPI驱动nRF24L01无线模块
目录
- STC8H开发(一): 在Keil5中配置和使用FwLib_STC8封装库(图文详解)
- STC8H开发(二): 在Linux VSCode中配置和使用FwLib_STC8封装库(图文详解)
- STC8H开发(三): 基于FwLib_STC8的模数转换ADC介绍和演示用例说明
- STC8H开发(四): FwLib_STC8 封装库的介绍和使用注意事项
- STC8H开发(五): SPI驱动nRF24L01无线模块
nRF24L01模块
- 整体介绍和STM32F1, STM32F4, STC12的代码
https://www.cnblogs.com/milton/p/14999884.html - 2x4pin模块和USB测试板, Arduino配置
https://www.cnblogs.com/milton/p/8807436.html - 利用FIFO队列进行发送速度优化
https://www.cnblogs.com/milton/p/15259485.html
迁移到STC8H
只需要调整SPI发送部分, 为适应nRF24L01的发送方式, 增加了多字节发送方法(节省了字节间拉高拉低CS的GPIO操作)
uint8_t SPI_TxRx(uint8_t dat)
{
SPDAT = dat;
while (!SPI_RxTxFinished());
SPI_ClearInterrupts();
return SPDAT;
}
void SPI_TxRxBytes(uint8_t *pBuf, uint8_t len)
{
while(len--)
{
*pBuf++ = SPI_TxRx(*pBuf);
}
}
对应nRF24L01的SPI通信部分. 这里对发送作了一些优化
- 将命令和后续数据合并为字节数组一并发出, 节约发送开销
- 发送和接收使用同一段内存地址, 节约内存开销
- 每次交互后, 地址的第一个字节都是当前nRF24L01的状态数据, 在某些场景可以避免二次调用
void NRF24L01_WriteReg(uint8_t reg, uint8_t value)
{
NRF_CSN = 0;
xbuf[0] = reg;
xbuf[1] = value;
SPI_TxRxBytes(xbuf, 2);
NRF_CSN = 1;
}
uint8_t NRF24L01_ReadReg(uint8_t reg)
{
NRF_CSN = 0;
xbuf[0] = reg;
xbuf[1] = NRF24_CMD_NOP;
SPI_TxRxBytes(xbuf, 2);
NRF_CSN = 1;
return xbuf[1];
}
void NRF24L01_ReadToBuf(uint8_t reg, uint8_t len)
{
NRF_CSN = 0;
memset(xbuf, NRF24_CMD_NOP, NRF24_PLOAD_WIDTH + 1);
xbuf[0] = reg;
SPI_TxRxBytes(xbuf, len + 1);
NRF_CSN = 1;
}
void NRF24L01_WriteFromBuf(uint8_t reg, const uint8_t *pBuf, uint8_t len)
{
NRF_CSN = 0;
xbuf[0] = reg;
memcpy(xbuf_data, pBuf, len);
SPI_TxRxBytes(xbuf, len + 1);
NRF_CSN = 1;
}
nRF24L01模块演示用例
接线方式
因为使用了20pin的 STC8H1K08, 所以可选的SPI引脚只有P3开头的这组, 连线方式如下
20pin的STC8H3K32S2的接线和这个一样. 如果使用的是32pin或者更多pin的型号, 可以选择其它组的SPI
/**
* Example code of SPI driving NRF24L01 module
*
* Pin connection:
* P35(SS, Ignored) => CSN
* P34(MOSI) => MOSI
* P33(MISO) => MISO
* P32(SPCLK) => CLK
* P36(INT2) => IRQ
* P37(IO) => CE
*
* test-board: Minimum System; test-MCU: STC8H1K08,STC8H3K32S2
*/
配置
接收和发送方的地址配置在 nrf24l01.c, 对于发送方和接收方, 需要将这两个地址互换.
const uint8_t TX_ADDRESS[NRF24_ADDR_WIDTH] = {0x32,0x4E,0x6F,0x64,0x22};
const uint8_t RX_ADDRESS[NRF24_ADDR_WIDTH] = {0x32,0x4E,0x6F,0x64,0x65};
pin脚的配置在 nrf24l01.h, 如果有变化, 这里要相应地调整
#define NRF_CSN P35
#define NRF_MOSI P34
#define NRF_MISO P33
#define NRF_SCK P32
#define NRF_IRQ P36
#define NRF_CE P37
初始化方法
如果只发送, 则只需要进行SPI和GPIO初始化
const NRF24_SCEN CURRENT_SCEN = NRF24_SCEN_HALF_DUPLEX;
extern uint8_t __IDATA xbuf[NRF24_PLOAD_WIDTH + 1];
void SPI_Init(void)
{
// SPI预分频
SPI_SetClockPrescaler(SPI_ClockPreScaler_16);
// 时钟在空闲时保持低电平
SPI_SetClockPolarity(HAL_State_OFF);
// 由拉低SS脚触发数据传输
SPI_SetClockPhase(SPI_ClockPhase_LeadingEdge);
// 数据顺序MSB
SPI_SetDataOrder(SPI_DataOrder_MSB);
// 设定SPI的输出脚
SPI_SetPort(SPI_AlterPort_P35_P34_P33_P32);
// 忽略SS脚, 使用 MSTR 控制主从模式
SPI_IgnoreSlaveSelect(HAL_State_ON);
// 主模式
SPI_SetMasterMode(HAL_State_ON);
// 开启SPI
SPI_SetEnabled(HAL_State_ON);
}
void GPIO_Init(void)
{
// 在配置SPI之前配置GPIO
// MISO(P33) MOSI(P34)
GPIO_P3_SetMode(GPIO_Pin_4, GPIO_Mode_InOut_QBD);
// SCLK(P32) CSN(P35) CE(P37)
GPIO_P3_SetMode(GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7, GPIO_Mode_Output_PP);
// IRQ(P36)
GPIO_P3_SetMode(GPIO_Pin_6, GPIO_Mode_Input_HIP);
}
如果需要接收, 则还需要初始化中断和中断处理方法
void INT_Init()
{
EXTI_Int2_SetIntState(HAL_State_ON);
EXTI_Global_SetIntState(HAL_State_ON);
}
INTERRUPT(Int2_Routine, EXTI_VectInt2)
{
NRF24L01_HandelIrqFlag();
}
接收模式
main()
{
...
NRF24L01_Init(NRF24_MODE_RX);
INT_Init();
while (1);
发送模式
发送部分使用了FIFO队列的快速写入模式
main()
{
...
NRF24L01_Init(NRF24_MODE_TX);
UART1_TxString("NRF24L01 Initialized\r\n");
while (1)
{
if (NRF24L01_WriteFast(tmp) == 0)
{
NRF24L01_ResetTX();
err++;
}
else
{
succ++;
}
if (err >= 255 || succ >= 255)
{
UART1_TxHex(err);
UART1_TxHex(succ);
UART1_TxChar('.');
err = 0;
succ = 0;
}
SYS_Delay(50);
}
半双工模式
在半双工模式下, 使用的还是普通的发送方法. 空闲时处于接收状态, 只有当发送数据时切换到发送状态, 发送后自动回到接收状态.
main()
{
...
NRF24L01_Init(NRF24_MODE_RX);
INT_Init();
while (1)
{
NRF24L01_Tx(tmp);
SYS_Delay(1000);
}
实际测试性能
使用 STC8H1K08 fastwrite发送, STC8H3K32S2 使用中断接收
- 以下都是不带内容输出的测试结果
- 发送间隔1ms时发送速率最高, 能达到720~748个package每秒, 每个package是32字节, 差不多23K字节每秒
- 发送间隔为0ms时速度下降明显, 只有1ms间隔时的80%
完整代码
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