基于nRF24L01的无线数据传输系统设计

近年来 ， 随着射频技术、 集成 电路、 自动控制、 无线
为现实。这 款新 品数 据 传输 率 为 １ ｂｓ或 ２ ｂｓ Ｍｐ Ｍ ｐ，
Ｍ Ｕ通过 Ｓ Ｉ Ｃ Ｐ 与该芯片进行通讯 。
ｎ Ｆ ４ Ｏ 内 置 Ｓ ｏｋ ｕｓ Ｒ ２Ｌ １ ｈｃＢ ｒ ｔ和 Ｅ ｈ ｎｅ ｈ ｃ — ｎ ａ ｃｄ Ｓ ｏｋ
图 １ ｎ Ｆ４ ０ Ｒ ２ Ｌ １内部 结 构 图
的中断。
ｎＦ４０ 功耗低 ， Ｒ ２Ｌ１ 在以 一 Ｂ 的功率发射时 ， ６ｄｍ 工作电流也只有 ９ ｍ 接 收时 ， Ａ； 工作 电流 只有 ｌ ． ２３ ｍ 。这款芯片拥有掉电模式和空闲模式 ， 电电压为 Ａ 供 １９ ３ ６ 通过模式 的切换 ， 以使得低功耗设计成 ． — ．Ｖ， 可
数据通信技术的迅速发展 ， 无线传输 技术 已经被广泛 应 用 于实 际 中。 本 文设 计 了一种 以 ｎ Ｆ４ ０ ¨ Ｒ ２ Ｌ １和低
功耗单片机为核心组成 的点对点高速无线传输系统。 该系统具有工作稳定可靠 、 传输 速率高、 体积小、 成本
Ｂ ｒ 两种工作模式 。工作 于 Ｓｏｋ ｕ ｔ ｕｓ ｔ ｈｃＢ ｒ 模式下 ， ｓ 当接
基金项 目： 湖北第二 师范 学院重 点学科 建设 项 目； 湖北第二 师范学院青年－ （００ ０２ ； 北第二师 范学院青年课题 ； ￣ ２１Ｃ １ ）湖
作者简介 ： 李 莎（ ９３ 一 ） 女 ， １８ ， 湖南娄底人 ， 讲师 ， 士生 ， 究方向为 自动化控制技 术 。 博 研
谭 永丽（ ９３ 一 ） 女 ， 北武汉１ ， １７ ， 湖 人 讲师 ， 士生 ， 究方向为多机 器人 系统。 博 研
１ ｎ Ｆ４ ０ Ｒ ２ Ｌ １介 绍
ｎ Ｆ ４ ０ 是一款新型单片射频收发器件 ， Ｒ ２Ｌ１ 工作于
２ ４Ｇ－ 一 ． Ｈ Ｍ频段 。内置频率合成器、 ． Ｉ ２５Ｇ ｚ Ｓ Ｉ ｚ Ｉ 功率 放大器、 晶体振荡器、 调制器等功能模块 （ 见图 １ ， ）并 融合 了增强型 Ｓｏｋ 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 。
了 Ｍ Ｕ的工作量 。而工作于 Ｅ ｈ ｃｄＳｏｋ ｕｓ模 Ｃ ｎａ ｅ ｈｃＢ ｒ ｎ ｔ 式下 ， 以使得双 向链路协 议执行起来更为容易、 可 有
效。发送方要求终端设 备在接 收到数据后 有应答 信
号， 以便于发送方检测有无数据丢失 ， 一旦数据丢失 ， 则通过重新发送功能将丢失的数据恢复。这样可以不 需要外界微控制器 的介入 ， 极大地 降低系统功耗和提 高系统的工作效率。当设置为接收模式的 ｎ Ｆ４ ０ Ｒ ２Ｌ１ 可以从 ６个数据通道 接收数据 （ 见图 ２ 每个数据 ）， 通道都有唯一 的地址 ，同时使用一个相同的频道 ， 这
收到有效地址和数据 时， Ｑ通知 Ｍ Ｕ， Ｉ Ｒ Ｃ 随后 Ｍ Ｕ可 Ｃ 低 、 功耗低、 软硬件设计简单等特点 ， 于短距离 的无 将接收到的数据从 Ｒ ＩＯ中读出 ， Ｓｏｋ ｕｓ模 对 Ｘ ＦＦ 在 ｈｃＢ ｒ ｔ 线数据传输很有应用价值 。 式下 ， Ｒ ２ Ｌ １自动生成前 导码 和 Ｃ Ｃ校 验， ｎ Ｆ４ ０ Ｒ 减少
李 莎 ２谭永 丽 ，
（ ．湖 北 第二 师范 学 院 机 械 与 电气工程 系 ， 汉 ４００ ； １ 武 ３２ ５ ２ 汉 大 学 测 绘遥 感信 息 工程 国 家重 点 实验 室 ， 汉 ４０７ ） ．武 武 ３０ ２
摘 要 ： 学工作者应 用 Ｃ ０ １ ３ ０和 ｎ Ｆ ４ ０ 科 ８５ Ｆ １ Ｒ ２ Ｌ １集成电路设计 了一种无线数据 传输 系统 ； 本文介绍 了该 系统 的硬件 组
本系统选 用 的 Ｍ Ｕ为 Ｃ ０ １３０ 是完全集 成 Ｃ ８ ５Ｆ １ ， 的混合信号片上系统 型 Ｍ Ｕ芯片。它主要有 以下特 Ｃ 点： 高速、 流水线结构的 ８５ 兼容 ＣＰ一 １ ０１ Ｉ ５ 内核（ 可达
收稿 日期 ：０ ０—１ ０ ２１ ２— ８
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ＭＣ Ｕ通 过 Ｓ Ｉ ｎ Ｆ４＿１进 行 通讯 ， 先 需 要 Ｐ 与 Ｒ ２Ｉ Ｄ 首
成 结构和软件 实现 流程 ， 出 了部 分 实现 程序 。经过 试验表 明 ， 系统误码 率低 ， 输速 率快 ， 给 该 传 能实现 可靠 的无线数据
传输 。
关键词 ：Ｒ ２Ｌ １单 片机 ； ｎ ＿４ Ｏ ； ￣ 无线数据传输
中图分类号 ： Ｎ ９ ． Ｔ ３１８ （０ ８ ０ ） ２０ Ｃ ２ ０ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ４３ ４ ２ １ ｌ ２０ ０ －３ １７ －４ Ｘ（ ０ １ ０ －１９０
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对 ｎ Ｆ４ ０ 进行配置 ， Ｒ ２Ｌ １ 发送端配置为发送模式 ， 接收
端 配置 为接 收模式 。
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３ １ 发送端配置 ． 将发送部分写成一个子程序 ， 当需要发送数据 的 数， 就可以将数据发送 出去。程序如下 ： ＴＸ Ｍｏ ｅ ｕ ｈｒ ｈ ｖ ｉ ＲＦ ４ Ｏ ｏｄｎ ２ Ｌ １ ｄ （ ｃ ａ ） ｏ
２１ ０ １年 ２月
湖北第 二师范学院学 报
Ｊｕｎ ｌｏ ｂ ｉＵ ｉｅｓｔ ｆ ｕ ａｉｎ ｏ ｒａ ｆＨｕ ｅ ｎｖ ｒｉ ｏ ｃｔｏ ｙ Ｅｄ Ｖ０ ２ Ｎｏ ２ １ ８ ．
．
第２ ８卷第 ２期
基 于 ｎ Ｆ ４ ０ 的无 线数 据 传 输 系统 设 计 Ｒ ２ Ｌ１
意味着 ６个设置为发送模 式的 ｎ Ｆ４ ０ 可 以同时与 Ｒ ２Ｌ１
一Байду номын сангаас
个设置为接收 的 ｎ Ｆ ４ ０ 通信 ， Ｒ ２Ｌ １ 接收方通过数据
通道地址来区别不 同的发送方 。而设置为发送模式 的 ｎ Ｆ４ ０ ， Ｒ ２ Ｌ １ 只有 Ｍ Ｕ有数 据 发送 ， 会启 动 Ｓｏｋ Ｃ 则 ｈｃ－ Ｂ ｒ 模式 ， ｕｓ ｔ 来发送数 据。当发送完毕后 ， 会产生相应