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。