בחינת היכולות והיישומים של שבב התקשורת NRF24L01
2024-04-25 2457

NRF24L01 הוא שבב תקשורת 2.4 גרם שפותח על ידי חברת נורדי.יש לו מאפיינים של צריכת חשמל נמוכה, עלות נמוכה ומהירות גבוהה, ויכול לספק פתרונות טובים יותר ליישום מוצרי מחשב שולחניים ומכשירים חכמים.מאמר זה יציג אותו מהיצרן, המבנה, היישומים, מצבי העבודה ועקרון העבודה.

ה- NRF24L01 הוא משדר RF מונוליטי חדש שתוכנן במיוחד עבור פס תדר ISM מ- 2.4 ג'יגה הרץ ל -2.5 ג'יגה הרץ.זה משלב מודולים פונקציונליים מרובים כמו מתנד קריסטל, סינתיסייזר תדרים, מגבר כוח ומודולטור ומאמץ טכנולוגיית זעזועים מתקדמת.דרך ממשק ה- SPI, NRF24L01 יכול לתקשר עם בקר המיקרו 5V, כך שניתן יהיה להגדיר את הגדרות כוח הפלט, בחירת הערוץ והפרוטוקול דרך ממשק ה- SPI.המשמעות היא שניתן לחבר NRF24L01 כמעט לכל מיני שבבי מיקרו -בקר כדי להשיג פונקציות העברת נתונים אלחוטיות.

- NRF24L01P-R7

- NRF24L01P-T

- SI4455-C2A-GM

- SI4455-B1A-FMR

- SI4455-B1A-FM

ה- NRF24L01 מיוצר על ידי מוליכים למחצה נורדי.מוליך למחצה נורדי, שנקרא במקור Nordic VLSI, הוא חברת מוליכים למחצה חסרי חצי מוליכים למחצה.החברה מתמחה במכשירי מערכות אלחוטיות של מערכות אלחוטיות וקישוריות עבור פס ISM 2.4 ג'יגה הרץ, כאשר צריכת חשמל ועלות הם תחומי המיקוד העיקריים.יישומי משתמש הקצה של נורדי-מוליך נורדי הם אביזרי טלפונים ניידים אלחוטיים, עכברים ומקלדות, רפואה אלחוטית, אלקטרוניקה צרכנית, מכשירי ספורט חכמים, שליטות מרחוק, בקרי משחק אלחוטיים, יישומי שמע קול אלחוטי (כגון קולג 'IP), אבטחה וצעצועים.

תרשים החסימה של NRF24L01 מוצג למעלה.מנקודת המבט של בקרת מיקרו -בקר, עלינו לשים לב רק לשש יציאות אותות בקרה, כלומר CSN, SCK, MISO, MOSI, IRQ ו- CE.

- אוזניות VoIP

- RFID פעיל

- בקרי משחק

- ציוד היקפי מחשב אלחוטי

- שעוני ספורט וחיישנים

- מערכות מעקב אחר נכסים

- עכבר, מקלדות ומרחקים

- רשתות חיישני חשמל אולטרה-נמוכות

- אוטומציה ביתית ומסחרית

- שלט מרחוק של מרכז מדיה מתקדם

- שלט רחוק של RF עבור אלקטרוניקה צרכנית

שני תקשורת NRF24L01 צריכה לעמוד בשלושת התנאים הבאים:

- הערוצים זהים (הגדר את רישום הערוץ RF_CH).

- הכתובות זהות (הגדר TX_ADDR ו- RX_ADDR_PO זהה).

- מספר הבתים שנשלחו והתקבלו בכל פעם זהה (אם רוחב הנתונים האפקטיבי של הערוץ מוגדר ל- N, אז מספר הבתים שנשלח בכל פעם חייב להיות גם n, כמובן, n<=32).

ניתן להגדיר את מודול התקשורת האלחוטית NRF24L01 למגוון מצבי עבודה שונים, כולל מצב ההפעלה, מצב המתנה ומצב עיבוד מנות נתונים.הפונקציות והתפעול של כל מצב הן כדלקמן.

במצב Power-Down, כל פונקציה של NRF24L01 כבויה כדי לשמור על הצריכה הנוכחית במינימום.לאחר הכניסה למצב ההפעלה, NRF24L01 מפסיק לעבוד, אך תכולת הרשמה נשארת ללא שינוי.מצב ההפעלה נשלט על ידי סיביות PWR_UP בפנקס.

מצב המתנה I מצמצם את זרם צריכת המערכת הממוצע תוך הבטחת הפעלה מהירה.במצב המתנה I, הקריסטל פועל כרגיל.במצב המתנה II, חלק ממאגר השעון נמצא במצב ההפעלה.כאשר מרשם ה- FIFO של TX בצד המשדר ריק ו- CE גבוה, הוא נכנס למצב המתנה II.במהלך מצב המתנה, תוכן מילות התצורה של הרשמה נותר ללא שינוי.

מצבי עיבוד מנות NRF24L01 כוללים מצב זעזוע ומצב זעזוע משופר.

במצב Shockburst, ניתן לחבר את NRF24L01 ל- MCU במהירות נמוכה יותר.עיבוד אותות במהירות גבוהה מטופל על ידי פרוטוקול ה- RF הפנימי של השבב, ואילו העברת נתונים מתבצעת דרך ממשק ה- SPI בקצב נתונים התלוי במהירות הממשק של ה- MCU עצמו.מצב ההלם מצמצם את הצריכה הנוכחית הממוצעת לתקשורת על ידי מתן תקשורת במהירות נמוכה עם ה- MCU תוך שמירה על תקשורת במהירות גבוהה בסעיף האלחוטי.

מצב ההלם המשופר הופך את ביצוע פרוטוקול הקישור הדו-כיווני לפשוט ויעיל יותר.בקישור דו כיווני טיפוסי, השולח מבקש את מכשיר הסיום לשלוח אות תשובה לאחר קבלת נתונים כך שהשולח יוכל לגלות אם נתונים אבודים.אם מתרחש אובדן נתונים, הנתונים האבודים מתאוששים על ידי פונקציית REPRANSMIT.מצב Shockburstttm המשופר שולט הן בתשובה והן בתפקודים מחדש מבלי להגדיל את עומס העבודה של ה- MCU.

בעת העברת נתונים, אנו מגדירים תחילה את התצורה של NRF24L01 למצב שידור.בשלב הבא אנו כותבים את כתובת הצומת המקבלת TX_ADDR ואת הנתונים התקפים TX_PLD לאזור החיץ של NRF24L01 דרך יציאת ה- SPI ברצף.יש לכתוב את TX_PLD ברציפות ואילו CSN נמוך, ואילו TX_ADDR צריך להיות כתוב רק פעם אחת בעת השידור.לאחר מכן, אנו מגדירים את CE High ומחזיקים אותה גבוהה לפחות עבור 10 מיקרו -שניות, ואז מתחילים להעביר נתונים לאחר עיכוב של 130 מיקרו -שניות.אם תשובת אוטומטית מופעלת, NRF24L01 יזין את מצב הקבלה מייד לאחר העברת נתונים כדי לקבל את אות האישור (כתובת הקבלה של Auto-Artwer צריכה להיות תואמת את כתובת הצומת המקבלת TX_ADDR).אם מתקבלת תגובה, התקשורת נחשבת כמוצלחת, דגל TX_DS יוגדר גבוה, ו- TX_PLD יינקה מ- TX FIFO.אם לא מתקבלת תשובה, NRF24L01 ישתמש מחדש באופן אוטומטי את הנתונים (אם הפעלה מחדש אוטומטית מופעלת).אם מספר ההספקות מחדש (ARC) יגיע לגבול העליון, דגל MAX_RT יוגדר גבוה והנתונים ב- TX FIFO ישמרו לצורך העברה מחדש.כאשר דגל MAX_RT או TX_DS מוגדר גבוה, ה- IRQ יפונה ותיווצר הפרעה כדי להודיע ​​ל- MCU.לבסוף, אם ההעברה מצליחה ו- CE נמוכה, NRF24L01 נכנס למצב סרק 1. אם יש נתונים בערימת השידור ו- CE גבוה, הזן את השידור הבא.אם אין נתונים בערימת השידור ו- CE גבוה, הוא נכנס למצב סרק 2.

בעת קבלת נתונים, אנו מגדירים תחילה את התצורה של NRF24L01 למצב קבלה.ואז זה מעכב עבור 130 מיקרו -שניות להזין את המצב המקבל ולחכות להגעת הנתונים.כאשר המקלט מזהה כתובת תקפה ו- CRC, הוא מאחסן את חבילת הנתונים ב- RX FIFO ומגדיר את דגל ההפרעה Bit RX_DR גבוה, מה שהופך את ה- IRQ לנמוך, מייצר הפרעה ומודיע ל- MCU לקרוא את הנתונים.אם פונקציית התשובה האוטומטית מופעלת בשלב זה, המקלט יזין את המצב המשדר בו זמנית ויחזיר לאות תגובה.לבסוף, אם קבלת הפנים מצליחה ו- CE יורד, ה- NRF24L01 נכנס למצב סרק 1.

ראשית, יש להגדיר מודול A ומודול B באותו ערוץ, ולוודא שאורך הנתונים של השידור של המודול A שווה לאורך הנתונים של המודול B. לאחר מכן, אנו מגדירים כתובת קבלת addr_b עבור מודול B.בשלב הבא, קבע את התצורה של כתובת השידור של מודול A להיות ADDR_B, כך שמודול B יכול לקבל את הנתונים בצורה נכונה כאשר מודול A שולח אותם.

למעשה, כתובת הקבלה addr_b המוגדרת עבור מודול B היא רק אחד מערוצי הנתונים המקובלים המרובים שלה.למודול יש בדרך כלל שישה ערוצי קבלה, מה שאומר שמודול B יכול לקבל נתונים משש מודולים שונים בו זמנית.כמובן שמודול B יכול לשלוח נתונים רק בו זמנית מכיוון שליחת נתונים באותו ערוץ בו זמנית עלולה לגרום להפרעה.

לסיכום, NRF24L01 הוא פיתרון אמין אם ברצונך לבנות מודול RF משדר משדר בעלות נמוכה לפרויקט שלך.צור איתנו קשר אם אתה זקוק להבהרה נוספת במכשיר או כיצד לשלב אותו בפרויקט שלך.

הוא משתמש בלהקה של 2.4 ג'יגה הרץ והיא יכולה לפעול עם שיעורי Baud של 250 Kbps עד 2 מגהביט לשנייה.אם משתמשים בהם בשטח פתוח ועם קצב Baud נמוך יותר, הטווח שלו יכול להגיע עד 100 מטר.

ה- NRF24L01 הוא משדר שבב 2.4GHz יחיד עם מנוע פרוטוקול בסיס משובץ (משופר Shockburst ™), המיועד ליישומים אלחוטיים של כוח נמוך במיוחד.NRF24L01 מיועד להפעלה ברצועת תדר ISM העולמית בטלפון 2.400 - 2.4835GHz.

הם למעשה דומים, NRF24L01+ היא גרסה משודרגת של שבב NRF24L01.NRF24L01 תומך רק בקצב ההעברה של 1 מגהביט לשנייה ו -2 מגהביט לשנייה, ואילו NRF24L01+ תומך גם בקצב ההעברה של 250kbpps.

אבל לפעמים אולי תרצה רק להיות מסוגל לשלוח או לקבל מבלי שתצטרך להשתמש ב- WiFi או Bluetooth, ובכן, NRF24L01 יהיה בחירה טובה.בניגוד לאחרים הוא משתמש בגל רדיו כדי לתקשר בין מודולים, אותו סוג המשמש בטלפונים אלחוטיים בביתך.