目录
前言：
1. nRF24L01无线模块简介
2. nRF24L01状态机
3. nRF24L01模式
4. nRF24L01的SPI配置
4.1 nRF24L01 Rx 和 Tx 的初始化配置
4.2 nRF24L01相关寄存器
5. 硬件连接
6. 实验程序
6.1 main.c
6.2 NRF24L01.c
6.3 NRF24L01.h
前言：
STM32F4开发板带有一个无线模块WIRELESS接口，采用8脚插针方式和开发板连接，可以用来连接NRF24L01/RFID等无线模块。本节，我们将使用NRF24L01模块在STM32F4开发板上实现无线通信。
1. nRF24L01无线模块简介
nRF24L01是一款工作在 2.4~2.5GHz 世界通用 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 模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、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。
nRF24L01是NORDIC公司最近生产的一款无线通信芯片，采用FSK调制，内部集成NORDIC自己的Enhanced Short Burst协议。可以实现点对点或是1对6的无线通信。（一个发送六个接收）
无线通信速度可以达到 2M（bps）。NORDIC 公司提供通信模块的GERBER文件，可以直接加工生产。嵌入式工程师或者是单片机爱好者只需要为单片机系统预留5个GPIO，1个中断输入引脚，就可以很容易实现无线通信的功能，非常适合用来为MCU系统构建无线通信功能。
该芯片的主要特点如下：
- 2.4G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个可选的频道，满足多点通讯和调频通讯的需要
- 内置CRC检错和点对多点的通信地址控制
- 低工作电压（1.9~3.6V）
- 可设置自动应答，确保数据可靠传输
该芯片通过 SPI 与外部 MCU 通信，最大的 SPI 速度可以达到10MHz。
2. nRF24L01状态机
nRF24L01 的状态机主要有以下5种状态：
- Power Down Mode：掉电模式
- Tx Mode：发射模式
- Rx Mode：接收模式
- Standby-1Mode：待机1模式
- Standby-2mOde：待机2模式
对 nRF24L01 的固件编程的基本思路是：
1. 置 CSN 片选信号线为低电平，使能芯片，配置芯片的各个参数。（主要是 Tx 和 Rx 的配置过程）配置参数在Power Down Mode掉电模式下进行。
2. 如果是 Tx 模式，填充 Tx FIFO。
3. 配置完成以后，通过 CE 引脚和 CONFIG 中的 PWR_UP 与 PRIM_RX 参数确定 nRF24L01要切换到的状态。
Tx Mode：PWR_UP=1；PRIM_RX =0；CE=1（保持超过10us就可以）
Rx Mode：PWR_UP=1；PRIM_RX=1；CE=1；
4. IRQ引脚会在以下三种情况变低：
Tx FIFO发完并且收到ACK（使能 ACK 的情况下）
Rx FIFO 收到数据
达到最大重发次数
将 IRQ 接到外部中断输入引脚，通过中断程序进行处理。
nRF24L01工作模式：
其工作模式由CE引脚和配置寄存器内部的PWR_UP、PRIM_RX共同控制。
配置寄存器：CONFIG
寄存器地址：0x00
- 位7：保留
- 位6 MASK_RX_DR：可屏蔽中断RX_RD，1：IRQ引脚不显示RX_RD中断 ；0：RX_RD中断产生时IRQ引脚电平为低
- 位5 MASK_TX_DS：可屏蔽中断TX_DS，1：IRQ引脚不显示TX_DS中断；0：TX_DS中断产生时IRQ引脚电平为低
- 位4 MASK_MAX_RT：可屏蔽中断MAX_RT，1：IRQ引脚不显示TX_DS中断；0：MAX_RT中断产生时IRQ引脚电平为低
- 位3 EN_CRC：CRC校验使能。如果EN_AA中任意一位为高则EN_CRC强迫为高
- 位2 CRCO：CRC模式。“0” ：8位CRC校验位；“1” ：16位CRC校验位
- 位1 PWR_UP：nRF24L01上电/掉电模式设置位。1：上电 0：掉电
- 位0 PRIM_RX：nRF24L01接收/发射模式设置位。1：接收模式 0：发射模式
状态寄存器：STATUS
- 位7：保留
- 位6 RX_DR：接收数据中断位。当接收到有效数据后置 1 ，写 “1” 清除中断
- 位5 TX_DS：数据发送完成中断。当数据发送完成后产生中断。如果工作在自动应答模式下，只有当接收到应答信号后此位置 “1” 。写 1 清除中断。
- 位4 MAX_RT：达到最多次重发中断。写 “1” 清除中断。如果MAX_RT中断产生则必须清除后系统才能进行通讯。
- 位[3:1] RX_P_NO：接收数据通道号位。000-101：数据通道号 110：未使用 111：RX FIFO寄存器为空
- 位0 TX_FULL：TX FIFO寄存器满标志。1：TX FIFO寄存器满。0：TX FIFO寄存器未满，有可用空间。
3. nRF24L01模式
收发模式有Enhanced ShockBurstTM收发模式、ShockBurstTM收发模式和直接收发模式三种，收发模式由器件配置字决定。
Enhanced ShockBurstTM收发模式：
Enhanced ShockBurstTM收发模式下，使用先入先出堆栈区，数据低速从微控制器送入，但高速（1Mbps）发射，这样可能尽量节能。因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发送速率。
在 Enhanced ShockBurstTM收发模式下，nRF24L01自动处理字头和CRC校验码。在接收数据时，自动把字头和CRC校验码移去。在发送数据时，自动加上字头和CRC校验码，在发送模式下，置CE为高，至少10us，将使发送过程完成。
Enhanced ShockBurstTM发射流程：
A：把接收机的地址和要发送的数据按时序送入nRF24L01
B：配置CONFIG寄存器，使之进入发送模式
C：微控制器把CE置高至少10us，激发nRF24L01进行Enhanced ShockBurstTM发射
D：nRF24L01的Enhanced ShockBurstTM发射 1. 给射频前端供电；2. 射频数据打包(加字头、CRC校验码)；3. 高速发射数据包； 4. 发射完成，nRF24L01进入空闲状态
Enhanced ShockBurstTM接收流程：
A：配置本机地址和要接收的数据包大小
B：配置CONFIG寄存器，使之进入接收模式，把CE置高
C：130us后，nRF24L01进入监视状态，等待数据包的到来
D：当接收到正确的数据包(正确的地址和CRC校验码)，nRF24L01自动把字头、地址和CRC校验码移去
E：nRF24L01通过把STATUS寄存器的RX_DR置位(STATUS一般引起微控制器中断)通知微控制器
F：微控制器把数据从NewMsg_RF2401读出
G：所有数据读取完毕后，可以清除STATUS寄存器。nRF24L01可以进入四种主要的模式之一
ShockBurstTM收发模式：
ShockBurstTM收发模式可以与nRF24L01a，02，E1及E2兼容。
空闲模式：
nRF24L01的空闲模式是为了减小平均工作电流而设计，其最大的优点是，实现节能的同时，缩短芯片的起动时间。在空闲模式下，部分片内的晶振仍在工作，此时的工作电流跟外部晶振的频率有关。
关机模式：
在关机模式下，为了得到最小的工作电流，一般此时的工作电流为900nA左右。关机模式下，配置字的内容也会被保持在nRF24L01片内，这是该模式和断电状态最大的区别。
增强型的ShockBurst TM模式：
增强型ShcokBurst TM典型的双链方式为：发送方要求终端设备在接收到数据后有应答信号，以便发送方检测有无数据丢失，一旦丢失则重发数据。重发数据设置在地址为0x04的数据重发设置寄存器，用于设置其重发次数及设置在未收到应答信号后等待重发的时间。
nRF24L01在接收模式下可以接收6路不同通道的数据。每一个数据通道使用不同的地址，但是共用相同的频道。也就是说6个不同的nRF24L01设置为发送模式后可以与同一个设置为接收模式的nRF24L01进行通讯，而设置为接收模式的nRF24L01可以对这6个发射端进行识别。数据通道 0 是唯一的一个可以配置为40位自身地址的数据通道。1~5 数据通道都为8位自身地址和32位共用地址。所有的数据通道都可以设置为增强型 ShockBurst 模式。
nRF24L01 在确认收到数据后记录地址，并以此地址给目标地址发送应答信号，在发送端，数据通道 0 被用作接收应答信号，因此属通道 0 的接收地址要与发送地址端地址相等，以确保接收到正确的应答信号。
当MCU控制nRF24L01发送数据时，nRF24L01就会启动发送数据，发送完后nRF24L01就会转到接收模式并等待终端的应答信号。如果没有收到应答信号，nRF24L01就会重发数据包，直到收到应答信号，或达到重发次数寄存器设定的最大值为止，如果重发次数超过了设定值则产生MAX_RT（最大重发次数中断）（产生该中断的前提条件是该中断没有被屏蔽）
只要收到确认信号，nRF24L01就认为最后一包数据已经发送成功（接收方已经收到了数据），把TX FIFO中的数据清除掉并产生TX_DS中断（数据发送完中断）（IRQ引脚置高）
增强型ShockBurst TM发送模式：
1. 配置寄存器位PRIM_RX为低
2. 当MCU有数据要发送时，接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD通过SPI接口不断写入nRF24L01。发送数据的长度以字节计数从MCU写入TX FIFO。当CSN为低时数据被不断的写入。发送端发送完数据后，将通道0设置为接收模式来接收应答信号，其接收地址RX_ADDR_P0与接收端地址TX_ADDR相同。
例：数据通道5 的发送端(TX5)及接收端(RX)地址设置如下：
TX5：TX_ADDR=0xB3B4B5B605
TX5：RX_ADDR_P0=0xB3B4B5B605
RX：RX_ADDR_P5=0xB3B4B5B605
3. 设置CE为高，启动发射。CE高电平持续时间最小为10us
4. 如果启动了自动应答模式，无线芯片立即进入接收模式。如果在有效应答时间范围内收到应答信号，则认为数据成功发送到了接收端，此时状态寄存器的TX_DS位置高并把数据从TX FIFO中清除掉。如果在设定时间范围内没有接收到应答信号，则重新发送数据。如果自动重发计数器ARC_CNT溢出（超过编程设定的值），则状态寄存器的MAX_RT位置高。不清楚TX FIFO中的数据，当 MAX_RT 或 TX_DS 为高电平时IRQ引脚产生中断。
5. 如果CE置低，则系统进入待机模式 I。如果不设置CE为低，则系统会发送TX FIFO寄存器中下一包数据。如果TX FIFO寄存器为空并且CE为高则系统进入待机模式 II。
6. 如果系统在待机模式II，当CE置低后系统立即进入待机模式 I。
增强型ShockBurstTM接收模式：
1. ShockBurstTM 接收模式是通过设置寄存器中PRIM_RX 位为高来选择的。准备接收数据的通道必须被使能（EN_RXADDR寄存器），所以工作在增强型ShockBurstTM 模式下的数据通道的自动应答功能是由EN_AA寄存器来使能的，有效数据宽度是由RX_PW_Px 寄存器来设置的。
2. 接收模式由设置CE为高来启动。
3. 130us后nRF24L01开始检测空中信息。
4. 接收到有效的数据包后（地址匹配、CRC校验正确），数据存储在RX_FIFO中，同时RX_DR位置高，并产生中断。状态寄存器中RX_P_NO位显示数据是由哪个通道接收到的。
5. 如果使能自动确认信号，则发送确认信号。
6. MCU设置CE脚为低，进入待机模式 I（低功耗模式）。
7. MCU将数据以合适的速率通过SPI口将数据读出。
8. 芯片准备好进入发送模式、接收模式或掉电模式。
注：
只有Enhanced ShockBurstTM收发模式支持自动ACK和自动重发。开启自动ACK，则默认选择Enhanced 模式。
数据通道：
nRF24L01配置为接收模式时可以接收6路不同地址相同频率的数据。每个数据通道拥有自己的地址，并且可以通过寄存器来进行分别配置。
数据通道是通过寄存器EN_RXADDR来设置的，默认状态下只有数据通道 0 和数据通道 1 是开启状态的。
每一个数据通道的地址是通过寄存器RX_ADDR_Px来配置的。通常情况下不允许不同的数据通道设置完全相同的地址。
数据通道0 有40位可配置地址。数据通道1-5 的地址为：32位共用地址+各自的地址（最低字节）。
当从一个数据通道接收到数据，并且此数据通道设置为应答方式的话，则在nRF24L01收到数据后产生应答信号，此应答信号的目标地址为接收通道地址。
4. nRF24L01的SPI配置
SPI指令设置：
当SCN片选信号线为低时，SPI接口开始等待一条指令，任何一条新指令均由SCN由高到底的转换开始。
SPI时序图：
4.1 nRF24L01 Rx 和 Tx 的初始化配置
Tx模式初始化：
1. 写Tx节点的地址 Tx_ADDR
用函数SPI_Write_Buf(WRITE_REG+TX_ADDR，TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH)；
函数有三个参数，第一个是寄存器指令参数，给出写寄存器指令并且向TX_ADDR寄存器写入
TX_ADDR寄存器是发送地址寄存器，装入发送地址，在增强型ShockBrustTM模式下RX_ADDR_P0与此地址相等
第二个参数TX_ADDRESS是一个要写入的发送地址，通常设置为一个数组
第三个参数TX_ADR_WIDTH指定通常为40位地址
2. 写Rx节点的地址（主要是为了使能自动应答Auto Ack）RX_ADDR_P0
用函数SPI_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0，TX_ADDRESS，TX_ADR_WIDTH)；
第一个参数WRITE_REG+RX_ADDR_P0是写寄存器命令然后 频道0接收数据地址（RX_ADDR_P0）
3. 使能AUTO ACK EN_AA
用函数SPI_RW_Reg(WRITE_REG+EN_AA，0x01)；
第一个参数是写寄存器 指令EN_AA是自动应答功能寄存器地址
第二个参数表示要向寄存器写入的数值，此处为0x01，即允许接收通道0自动应答
4. 使能PIPE 0 EN_RXADDR
用函数Write_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01)；
第一个参数是写寄存器指令 EN_RXADDR为接收地址允许寄存器 0-5表示ERX_P0-ERX_P5接收数据通道，1为允许，0为不允许 6-7为保留位，默认为0
第二个参数0x01表示允许通道接收数据
5. 配置自动重发次数 SETUP_RETR
用函数 SPI_RW_Reg(WRITE_REG + SETUP_RETR, 0x0a); 主要操作自动重发配置寄存器SETUP_RETR
6. 选择通信频率 RF_CH
函数Write_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40);
RF_CH工作频率设置寄存器
7. 配置发射参数（低噪放大器增益、发射功率、无线速率） RF_SETUP
Write_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07);
RF_SETUP为发射参数设置寄存器
8. 选择通道0 有效数据宽度Rx_Pw_P0
函数Write_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH);
RX_PW_P0表示数据通道0数据宽度设置寄存器
9. 配置nRF24L01的基本参数以及切换工作模式CONFIG
函数 Write_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0f);
CONFIG为基本参数设置寄存器
Rx模式初始化：
1. 写 Rx 节点的地址 RX_ADDR_P0
用函数SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, RX_ADDRESS, RX_ADR_WIDTH);
第一个参数WRITE_REG + RX_ADDR_P0是写寄存器命令然后RX_ADDR_P0频道0接收数据地址
最大长度:5 个字节（先写低字节，所写字节数量由 RX_ADR_WIDTH 设定）
2. 使能AUTO ACK EN_AA
用函数SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x01);
第一个参数是写寄存器 指令EN_AA是自动应答功能
第二个参数是要向寄存器写入的数值，此处是0x01，即允许通道0自动应答
3. 使能PIPE 0 EN_RXADDR
用函数 Write_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR , 0x01); 该函数为写寄存器函数
EN_RXADDR 是接收地址允许寄存器，是一个8位的可读写寄存器
4. 选择通信频率 RF_CH
函数Write_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40);
RF_CH是工作频率设置寄存器
5. 选择通道0 有效数据宽度 Rx_Pw_P0
函数Write_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH);
RX_PW_P0 是数据通道0数据宽度设置寄存器
6. 配置发射参数（低噪放大器增益、发射功率、无线速率）RF_SETUP
用函数 Write_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07);
RF_SETUP为发射参数设置寄存器
7. 配置nRF24L01的基本参数以及切换工作模式CONFIG
用函数 Write_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0f);
CONFIG为nRF24L01的基本参数设置寄存器
NRF24L01 的控制程序主要包括以下几个函数
uchar SPI_RW(uchar byte);
uchar SPI_RW_Reg(uchar reg, uchar value);
uchar SPI_Read(uchar reg);
uchar SPI_Read_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar bytes);
uchar SPI_Write_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar bytes);
void RX_Mode(void);
void TX_Mode(void);4.2 nRF24L01相关寄存器
nRF24L01地址宽度设置寄存器：SETUP_AW
寄存器地址：0x03 8位寄存器
位[1:0] 接收/发射地址宽度：00：无效；01：3字节宽度；10：4字节宽度；11：5字节宽度；
位[7:2] ：保留位
nRF24L01发射检测寄存器：OBSERVE_TX
寄存器地址：0x08 8位寄存器
位[7:4] PLOS_CNT：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。复位值为0
位[3:0] ARC_CNT：重发计数器 发送新数据包时此寄存器复位
nRF24L01载波检测寄存器：CD
寄存器地址：0x09 8位寄存器
位[7:1] ：保留位
位0：载波检测位 复位值为0
nRF24L01 FIFO检测寄存器：FIFO_STATUS
寄存器地址：0x17 8位寄存器
位7：保留位
位6 TX_REUES：若TX_REUES=1，则当CE位为高电平状态时不断发送上一个数据包。TX_REUES通过SPI 指令REUES_TX_PL设置，通过W_TX_PALOAD或FLUSH_TX 复位。
位5 TX_FULL：TX FIFO寄存器满标志。 1：TX FIFO寄存器满；0：TX FIFO寄存器未满；
位4 TX_EMPTY：TX FIFO寄存器空标志。1:TX FIFO 寄存器空；0: TX FIFO 寄存器非空；
位[3:2] ：保留位
位1 RX_FULL：RX FIFO寄存器满标志。1：RX FIFO寄存器满；0：RX FIFO寄存器未满
位0 RX_EMPTY：RX FIFO寄存器空标志。1：RX FIFO寄存器空；0：RX FIFO寄存器非空
5. 硬件连接
这里找了一个nRF24L01芯片的原理图，介绍一下该芯片的引脚功能：
- CE：芯片使能引脚 芯片的模式控制线，当CSN为低的情况下，CE协同 nRF24L01 的CONFIG寄存器共同决定 nRF24L01 的状态
- CSN：片选引脚 CSN为低电平芯片工作
- SCK：时钟信号引脚
- MOSI：主机输出从机输入引脚
- MISO：主机输入从机输出引脚
- IRQ：中断请求引脚 无线通信过程中MCU主要是通过 IRQ 与 nRF24L01 进行通信的 中断时变为低电平，即nRF24L01内部发生中断时IRQ引脚从高电平变为低电平
- VDD：外接电源
- VSS：接地
- XC2：晶振引脚
- XC1：晶振引脚
中断：
nRF24L01 的中断引脚 IRQ 为低电平触发，当状态寄存器中Tx_DS（数据发送完成中断位）、Rx_DR（接受数据中断位）或MAX_RT（达到最多次数重发中断位）为高时触发中断。当 MCU 给中断源写 “1” 时，中断引脚被禁止。可屏蔽中断可以被 IRQ 中断屏蔽。通过设置可屏蔽中断位为高，则中断响应被禁止。默认状态下所有的中断源是被禁止的。
在写寄存器之前一定要进入待机模式或掉电模式。
NRF24L01也是使用的SPI1，和W25Q128共用一个SPI接口，所以在使用的时候，需要分时复用SPI1。需要把W25Q128的片选信号线置高，以防止这个器件对NRF24L01的通信造成干扰。
6. 实验程序
实验功能：
开机的时候先检测 NRF24L01 模块是否存在，在检测到 NRF24L01模块之后，根据KEY0和KEY1的设置来决定模块的工作模式，设定好模式后，就不停的发送/接收数据。
6.1 main.c
#include "stm32f4xx.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "LED.h"
#include "lcd.h"
#include "Key.h"
#include "usmart.h"
#include "MyI2C.h"
#include "AT24C02.h"
#include "NRF24L01.h"
//LCD状态设置函数
void led_set(u8 sta)//只要工程目录下有usmart调试函数，主函数就必须调用这两个函数
{
LED1=sta;
}
//函数参数调用测试函数
void test_fun(void(*ledset)(u8),u8 sta)
{
led_set(sta);
}
//要写入W25Q128的字符串数组
const u8 TEXT_Buffer[]={"Explorer STM32F4 SPI TEST"};
#define SIZE sizeof(TEXT_Buffer)
int main(void)
{
u8 key,mode;
u16 t=0;
u8 Temp_Buffer[33];
delay_ms(168);
uart_init(115200);
LED_Init();
LCD_Init();
Key_Init();
NRF24L01_Init();
POINT_COLOR=RED;
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"NRF24L01 TEST");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2023/20/23");
while(NRF24L01_Check()) //该函数返回1表示开发板没有检测到NRF24L01模块
{
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"NRF24L01 Error");
delay_ms(200);
LCD_Fill(30,130,239,130+16,WHITE);
delay_ms(200);
}
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"NRF24L01 OK"); //开发板检测到了NRF24L01模块
while(1)
{
key=KEY_Scan(0);
if(key==1) //KEY0按下
{
mode=0;
break;
}
else if(key==2) //KEY1按下
{
mode=1;
break;
}
t++;
if(t==100)
LCD_ShowString(10,150,230,16,16,"KEY0:RX_Mode KEY1:TX_Mode"); //闪烁显示提示信息
if(t==200)
{
LCD_Fill(10,150,230,150+16,WHITE); //清屏上述显示的提示信息
t=0; //也就是提示信息随着计数器t的浮动，显示出该无线通信模块是接收模式还是发送模式
}
delay_ms(5);
}
LCD_Fill(10,150,240,166,WHITE);//清空上面的显示 也就是在选择模式的时候会有闪烁的提示信息，一旦选择完模式，就清空提示信息
POINT_COLOR=BLUE;
if(mode==0) //RX模式
{
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"NRF24L01 RX_Mode");
LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Received DATA:");
NRF24L01_Rx_Mode(); //初始化进入接收模式
while(1) //在接收模式下，不断的进行数据的接收
{
if(NRF24L01_RxPacket(Temp_Buffer)==0)//一旦接收到信息,则显示出来.
{
Temp_Buffer[32]=0;//加入字符串结束符
LCD_ShowString(0,190,lcddev.width-1,32,16,Temp_Buffer);
}
else
delay_us(100);
t++;
if(t==10000)//大约1s钟改变一次状态
{
t=0;
LED0=!LED0;
}
}
}
else //TX模式
{
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"NRF24L01 TX_Mode");
NRF24L01_TX_Mode(); //初始化进入发送模式
mode=' '; //从空格键开始
while(1)
{
if(NRF24L01_TxPacket(Temp_Buffer)==TX_OK)
{
LCD_ShowString(30,170,239,32,16,"Sended DATA:");
LCD_ShowString(0,190,lcddev.width-1,32,16,Temp_Buffer);
key=mode;
for(t=0;t<32;t++)
{
key++;
if(key>('~'))
key=' ';
Temp_Buffer[t]=key;
}
mode++;
if(mode>'~')
mode=' ';
Temp_Buffer[32]=0;//加入结束符
}else
{
LCD_Fill(0,170,lcddev.width,170+16*3,WHITE);//清空显示
LCD_ShowString(30,170,lcddev.width-1,32,16,"Send Failed ");
};
LED0=!LED0;
delay_ms(1500);
}
}
}
6.2 NRF24L01.c
#include "stm32f4xx.h"
#include "NRF24L01.h"
#include "LCD.h"
#include "delay.h"
#include "SPI.h"
const u8 TX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01}; //发射地址
const u8 RX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01}; //发射地址 使用P0通道的话，发射地址和接收地址是一样的
//nRF24L01的SPI初始化
void NRF24L01_SPI_Init(void)
{
SPI_Cmd(SPI1,DISABLE); //失能SPI外设 在设置SPI外设时，必须先失能再使能
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler=SPI_BaudRatePrescaler_256; //定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256
SPI_InitStructure.SPI_CPHA=SPI_CPHA_1Edge; //串行同步时钟的第1个跳变沿（上升或下降）数据被采样
SPI_InitStructure.SPI_CPOL=SPI_CPOL_Low; //串行同步时钟的空闲状态为低电平
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial=7; //CRC值计算的多项式
SPI_InitStructure.SPI_DataSize=SPI_DataSize_8b; //设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_Direction=SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit=SPI_FirstBit_MSB; //指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始
SPI_InitStructure.SPI_Mode=SPI_Mode_Master; //设置SPI工作模式:设置为主SPI
SPI_InitStructure.SPI_NSS=SPI_NSS_Soft; //NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制
SPI_Init(SPI1,&SPI_InitStructure);
SPI_Cmd(SPI1,ENABLE); //使能SPI
}
//初始化nRF24L01的IO口
void NRF24L01_Init(void)
{
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB|RCC_AHB1Periph_GPIOG,ENABLE); //使能GPIOG和GPIOB时钟
//之所以使能GPIOB时钟是因为SPI1是nRF24L01和W25Q128所共用的，所以在使用nRF24L01的时候，将W25Q128的片选信号线置高，防止影响通讯
//PG6 PG7
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT; //普通输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
//PG8
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN; //输入模式
GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
//PB14
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_14;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_14); //PB14片选信号线输出高电平，防止干扰
SPI1_Init(); //初始化SPI1
NRF24L01_SPI_Init(); //针对nRF24L01修改SPI的设置
NRF24L01_CE=0; //使能nRF24L01
NRF24L01_CSN=1; //SPI片选取消
}
//检测nRF24L01是否存在
//返回值：0，成功；1，失败
u8 NRF24L01_Check(void)
{
u8 buf[5]={0xA5,0xA5,0xA5,0xA5,0xA5};
u8 i=0;
SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_8); //SPI速度为10.5Mhz(nRF24L01的最大SPI时钟为10Mhz)
NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,buf,5); //写入5个字节的地址到buf里 该函数第一个参数是寄存器的位置，头文件中定义的地址+低五位所要写入的地址
NRF24L01_Read_Buf(TX_ADDR,buf,5); //读出写入的地址 第一个参数是寄存器的位置
for(i=0;i<5;i++)
{
if(buf[i]!=0xA5)
{
break; //如果收到的数据不是0xA5，就停止读取数据
}
}
if(i!=5) //读到的数据个数和存储数据的buf区大小不等
{
return 1; //检测到nRF24L01错误
}
return 0;
}
//SPI写寄存器
//Register：指定的寄存器地址
//Value：写入的值
u8 NRF24L01_Write_Reg(u8 Register,u8 Value)
{
u8 Status;
NRF24L01_CSN=0; //使能nRF24L01的片选信号线
Status=SPI1_ReadWriteByte(Register); //发送寄存器的地址,SPI1_ReadWriteByte的返回值是SPI1读到的字节，这里发送的是寄存器的地址，所以读取到的就是寄存器的地址
SPI1_ReadWriteByte(Value); //写入寄存器的值
NRF24L01_CSN=1; //取消nRF24L01的片选信号
return(Status); //返回读到的寄存器地址
}
//读取SPI寄存器值
//Register：要读的寄存器
u8 NRF24L01_Read_Reg(u8 Register)
{
u8 Register_Value; //定义一个变量记录读取到的值，用于返回
NRF24L01_CSN=0; //使能nRF24L01的片选信号线
SPI1_ReadWriteByte(Register); //把要读的寄存器号写入
Register_Value=SPI1_ReadWriteByte(0XFF); //读取寄存器的内容
//0XFF在头文件中已经定义
//#define NOP 0xFF //空操作,可以用来读状态寄存器
NRF24L01_CSN=1; //失能nRF24L01的片选信号线
return(Register_Value);
}
//在指定位置上读出指定长度的数据
//Register：寄存器的位置
//*pBuffer：数据指针
//Length：数据长度
//返回值：此次读到的状态值
u8 NRF24L01_Read_Buf(u8 Register,u8 *pBuffer,u8 Length)
{
u8 Status,i;
NRF24L01_CSN=0;
Status=SPI1_ReadWriteByte(Register); //发送寄存器的地址，得到其状态值
for(i=0;i<Length;i++)
{
pBuffer[i]=SPI1_ReadWriteByte(0XFF); //读出数据
}
NRF24L01_CSN=1;
return Status; //返回读到的状态值
}
//在指定位置上写指定长度的数据
//Register：寄存器的位置
//*pBuffer：数据指针
//Length：数据长度
//返回值：此次读到的状态寄存器的值
u8 NRF24L01_Write_Buf(u8 Register,u8 *pBuffer,u8 Length)
{
u8 Status,i;
NRF24L01_CSN=0;
Status=SPI1_ReadWriteByte(Register); //发送寄存器的地址，得到其状态值
for(i=0;i<Length;i++)
{
SPI1_ReadWriteByte(*pBuffer++); //写入数据 后置++ 每写入一次数据指针指向的地址后移一位
}
NRF24L01_CSN=1;
return Status;
}
//启动NRF24L01发送一次数据
//TX_Buffer：待发送数据的首地址
//返回值：发送完成状况
u8 NRF24L01_TxPacket(u8 *TX_Buffer)
{
u8 Status;
SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_8);//spi速度为10.5Mhz（24L01的最大SPI时钟为10Mhz）
NRF24L01_CE=0; //把CE置低是因为只有处于掉电模式或者待机模式才可以写寄存器，这里CE置低表示进入待机模式1
NRF24L01_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,TX_Buffer,TX_PLOAD_WIDTH); //写数据到定义的缓存区中，WR_TX_PLOAD是头文件定义的写TX有效数据
NRF24L01_CE=1; //启动发送 在增强型ShockBurstTM模式下，置CE为高，至少10us，将使能发送过程
//也就是说，只是将CE置1，并不会立即进入发送过程，这也是为什么紧接着要立刻判断是否发送完成
while(NRF24L01_IRQ!=0); //等待发送完成 IRQ在三种情况下变为低电平，其中之一是Tx FIFO发送完并且收到应答ACK 所以NRF24L01_IRQ=0时，代表发送完成
Status=NRF24L01_Read_Reg(STATUS); //读取状态寄存器的值，STATUS在头文件中已经定义
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+STATUS,Status); //清除TX_DS或MAX_RT中断标志
if(Status&MAX_TX) //达到最大重发次数 MAX_TX是0x10 所以的状态寄存器的位4必须是1，也就是达到最多次数
{
NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_TX,0xFF); //清除FIFO寄存器
return FLUSH_TX;
}
if(Status&TX_OK) //发送完成 TX_OK是OX20，将状态寄存器的第6位置1，表示发送完成中断
{
return TX_OK;
}
return 0xff; //其他原因，发送失败
}
//启动NRF24L01接收一次数据
//TX_Buffer：待接收数据的首地址
//返回值：0，接收完成；其他，错误
u8 NRF24L01_RxPacket(u8 *TX_Buffer)
{
u8 Status;
SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_8); //spi速度为10.5Mhz（24L01的最大SPI时钟为10Mhz）
Status=NRF24L01_Read_Reg(STATUS); //读取状态寄存器的值
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+STATUS,Status); // 清除TX_DS或MAX_RT中断标志
if(Status&RX_OK) //接受到数据 RX_OK是0x40，状态寄存器第6位是1，也就是接收数据中断
{
NRF24L01_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,TX_Buffer,RX_PLOAD_WIDTH); //读取数据
NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_RX,0xFF); //清除RX FIFO寄存器
return 0;
}
return 1; //没收到任何数据
}
//初始化NRF24L01到Rx模式
//设置RX地址,写RX数据宽度,选择RF频道,波特率和LNA HCURR
//当CE变高后,即进入RX模式,并可以接收数据了
void NRF24L01_Rx_Mode(void)
{
NRF24L01_CE=0;
NRF24L01_Write_Buf(NRF_READ_REG+RX_ADDR_P0,(u8*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH); //写RX节点地址
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x01); //使能通道0的自动应答, 只有通道0才有自动应答功能
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01); //使能通道0接收地址
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,40); //设置RF通信频率
//射频RF计算公式：2400+RF_CH(Mhz) 给的40，也就是2440Mhz
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH); //选择通道0有效数据宽度
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f); //设置TX发射参数,0db增益,2Mbps,低噪声增益开启
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+CONFIG,0x0f); //配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,接收模式
NRF24L01_CE=1; //CE为高，进入接收模式
}
//初始化NRF24L01到Tx模式
//该函数初始化NRF24L01到TX模式
//设置TX地址,写TX数据宽度,设置RX自动应答的地址,填充TX发送数据,选择RF频道,波特率和LNA HCURR
//PWR_UP,CRC使能
//当CE变高后,即进入RX模式,并可以接收数据了
//CE为高大于10us,则启动发送，到发送模式
void NRF24L01_TX_Mode(void)
{
NRF24L01_CE=0;
NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,(u8*)TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH); //写TX节点地址
NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(u8*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH); //设置RX节点地址，主要是为了使能ACK
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x01); //使能通道0的自动应答
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01); //使能通道0的接收地址
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a);//设置自动重发间隔时间:500us + 86us;最大自动重发次数:10次
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,40); //设置RF通道为40
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f); //设置TX发射参数,0db增益,2Mbps,低噪声增益开启
NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+CONFIG,0x0e); //配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,接收模式,开启所有中断
NRF24L01_CE=1; //CE为高，10us后启动发送
}
6.3 NRF24L01.h
#ifndef _NRF24L01__H_
#define _NRF24L01__H_
#include "sys.h"
//
//NRF24L01寄存器操作命令 同博客中SPI指令设置的表格
#define NRF_READ_REG 0x00 //读配置寄存器,低5位为寄存器地址(在使用的时候进行或操作，或上读操作的寄存器地址)
#define NRF_WRITE_REG 0x20 //写配置寄存器,低5位为寄存器地址(在使用的时候同样进行或操作，或上写操作的寄存器地址)
#define RD_RX_PLOAD 0x61 //读RX有效数据,1~32字节 当读RX有效数据完成后，FIFO寄存器中有效数据被清除
#define WR_TX_PLOAD 0xA0 //写TX有效数据,1~32字节
#define FLUSH_TX 0xE1 //清除TX FIFO寄存器.发射模式下用
#define FLUSH_RX 0xE2 //清除RX FIFO寄存器.接收模式下用 在传输应答信号过程中不应执行此指令。也就是说，若传输应答信号过程中执行此指令的话将使得应答信号不能被完整的传输
#define REUSE_TX_PL 0xE3 //重新使用上一包数据,CE为高,数据包被不断发送. 在发射数据包过程中必须禁止数据包重利用功能
#define NOP 0xFF //空操作,可以用来读状态寄存器
//SPI(NRF24L01)寄存器地址
#define CONFIG 0x00 //配置寄存器地址;bit0:1接收模式,0发射模式;bit1:电选择;bit2:CRC模式;bit3:CRC使能;
//bit4:中断MAX_RT(达到最大重发次数中断)使能;bit5:中断TX_DS使能;bit6:中断RX_DR使能
#define EN_AA 0x01 //使能自动应答功能 bit0~5,对应通道0~5
#define EN_RXADDR 0x02 //接收地址允许,bit0~5,对应通道0~5
#define SETUP_AW 0x03 //设置地址宽度(所有数据通道):bit1,0:00,3字节;01,4字节;02,5字节;
#define SETUP_RETR 0x04 //建立自动重发;bit3:0,自动重发计数器;bit7:4,自动重发延时 250*x+86us
#define RF_CH 0x05 //RF通道,bit6:0,工作通道频率;
#define RF_SETUP 0x06 //RF寄存器;bit3:传输速率(0:1Mbps,1:2Mbps);bit2:1,发射功率;bit0:低噪声放大器增益
#define STATUS 0x07 //状态寄存器;bit0:TX FIFO满标志;bit3:1,接收数据通道号(最大:6);bit4,达到最多次重发
//bit5:数据发送完成中断;bit6:接收数据中断;
#define MAX_TX 0x10 //达到最大发送次数中断
#define TX_OK 0x20 //TX发送完成中断
#define RX_OK 0x40 //接收到数据中断
#define OBSERVE_TX 0x08 //发送检测寄存器,bit7:4,数据包丢失计数器;bit3:0,重发计数器
#define CD 0x09 //载波检测寄存器,bit0,载波检测;
#define RX_ADDR_P0 0x0A //数据通道0接收地址,最大长度5个字节,低字节在前
#define RX_ADDR_P1 0x0B //数据通道1接收地址,最大长度5个字节,低字节在前
#define RX_ADDR_P2 0x0C //数据通道2接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define RX_ADDR_P3 0x0D //数据通道3接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define RX_ADDR_P4 0x0E //数据通道4接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define RX_ADDR_P5 0x0F //数据通道5接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define TX_ADDR 0x10 //发送地址(低字节在前),ShockBurstTM模式下,RX_ADDR_P0与此地址相等
#define RX_PW_P0 0x11 //接收数据通道0有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P1 0x12 //接收数据通道1有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P2 0x13 //接收数据通道2有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P3 0x14 //接收数据通道3有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P4 0x15 //接收数据通道4有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P5 0x16 //接收数据通道5有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define NRF_FIFO_STATUS 0x17 //FIFO状态寄存器;bit0,RX FIFO寄存器空标志;bit1,RX FIFO满标志;bit2,3,保留
//bit4,TX FIFO空标志;bit5,TX FIFO满标志;bit6,1,循环发送上一数据包.0,不循环;
//
//NRF24L01操作线
#define NRF24L01_CE PGout(6) //nRF24L01片选信号
#define NRF24L01_CSN PGout(7) //SPI片选信号
#define NRF24L01_IRQ PGin(8) //IRQ主机数据输入 无线通讯过程中MCU是通过IRQ引脚和nRF24L01进行通信的
//NRF24L01发送/接收数据宽度定义
#define TX_ADR_WIDTH 5 //5字节的地址宽度
#define RX_ADR_WIDTH 5 //5字节的地址宽度
#define TX_PLOAD_WIDTH 32 //32字节的用户数据宽度
#define RX_PLOAD_WIDTH 32 //32字节的用户数据宽度
void NRF24L01_SPI_Init(void);
void NRF24L01_Init(void);
u8 NRF24L01_Check(void);
u8 NRF24L01_Write_Reg(u8 Register,u8 Value);
u8 NRF24L01_Read_Reg(u8 Register);
u8 NRF24L01_Read_Buf(u8 Register,u8 *pBuffer,u8 Length);
u8 NRF24L01_Write_Buf(u8 Register,u8 *pBuffer,u8 Length);
u8 NRF24L01_TxPacket(u8 *TX_Buffer);
u8 NRF24L01_RxPacket(u8 *TX_Buffer);
void NRF24L01_Rx_Mode(void);
void NRF24L01_TX_Mode(void);
#endif
