nRF24L01无线射频收发芯片中文资料

zhao123966

单片 2.4G  无线射频收发芯片 nRF24L01
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特性
● 真正的 GFSK 单收发芯片
● 内置链路层
● 增强型 ShockBurst TM
● 自动应答及自动重发功能
● 地址及 CRC 检验功能
● 数据传输率 1 或 2Mbps
● SPI 接口数据速率 0~8Mbps
● 125 个可选工作频道
● 很短的频道切换时间 可用于跳频
● 与 nRF 24XX 系列完全兼容
● 可接受 5V 电平的输入
● 20 脚 QFN 4 4mm 封装
● 极低的晶振要求 60ppm
● 低成本电感和双面 PCB 板
● 工作电压 1.9~3.6V
应用
● 无线鼠标 键盘 游戏机操纵杆
● 无线门禁
● 无线数据通讯
● 安防系统
● 遥控装置
● 遥感勘测
● 智能运动设备
● 工业传感器
● 玩具
概述:
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 SchockBurst TM 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
极低的电流消耗 当工作在发射模式下发射功率为-6dBm时电流消耗为9.0mA 接收模式时为12.3mA
掉电模式和待机模式下电流消耗更低
快速参考数据
参数  数值  单位
最低供电电压  1.9  V
最大发射功率  0  dBm
最大数据传输率  2000  kbps
发射模式下 电流消耗 0dBm 11.3  mA
接收模式下电流消耗 2000kbps 12.3  mA
温度范围  -40~ +85
数据传输率为 1000kbps 下的灵敏度  -85  dBm
掉电模式下电流消耗  900  nA
表 1 nRF24L01 快速参考数据
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引脚及其功能
引脚  名称  引脚功能  描述
1  CE  数字输入  RX 或 TX 模式选择
2  CSN  数字输入  SPI 片选信号
3  SCK  数字输入  SPI 时钟
4  MOSI  数字输入  从 SPI 数据输入脚
5  MISO  数字输出  从 SPI 数据输出脚
6  IRQ  数字输出  可屏蔽中断脚
7  VDD  电源  电源 +3V
8  VSS  电源  接地 0V
9  XC2  模拟输出  晶体震荡器 2 脚
10  XC1  模拟输入  晶体震荡器 1 脚/外部时钟输入脚
11  VDD_PA  电源输出  给 RF 的功率放大器提供的+1.8V 电源
12  ANT1  天线  天线接口 1
13  ANT2  天线  天线接口 2
14  VSS  电源  接地 0V
15  VDD  电源  电源 +3V
16  IREF  模拟输入  参考电流
17  VSS  电源  接地 0V
18  VDD  电源  电源 +3V
19  DVDD  电源输出  去耦电路电源正极端
20  VSS  电源  接地 0V
表 3 nRF24L01 引脚功能
图 2  引脚封装
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术语表
术语  描述
ACK  确认信号 应答信号
ART  自动重发
CE  芯片使能
CLK  时钟信号
CRC  循环冗余校验
CSN  片选非
ESB  增强型 ShockBrust TM
GFSK  高斯键控频移
IRQ  中断请求
ISM  工业 科学 医学
LNA  低噪声放大
LSB  最低有效位
LSByte  最低有效字节
Mbps  兆位/秒
MCU  微控制器
MISO  主机输入从机输出
MOSI  主机输出从机输入
MSB  最高有效位
MSByte  最高有效字节
PCB  印刷电路板
PER  数据包误码率
PID  数据包识别位
PLD  载波
PRX  接收源
PTX  发射源
PWR_DWN  掉电
PWR_UP  上电
RX  接收
RX_DR  接收数据准备就绪
SPI  串行可编程接口
TX  发送
TX_DS  已发送数据
表 5 术语表
功能描述
工作模式
nRF24L01 可以设置为以下几种主要的模式
模式  PWR_UP  PRIM_RX  CE  FIFO  寄存器状态
接收模式  1  1  1  -
发送模式  1  0  1  数据在 TX FIFO 寄存器中
发送模式  1  0  1 0  停留在发送模式 直至数据发送完
待机模式 II  1  0  1  TX FIFO 为空
待机模式 I  1  -  0  无数据传输
掉电模式  0  -  -  -
表 6 nRF24L01 主要工作模式
关于 nRF24L01 I/O 脚更详细的描述请参见下面的表 7
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nRF24L01  在不同模式下的引脚功能
引脚名称  方向  发送模式  接收模式  待机模式  掉电模式
CE  输入  高电平>10us  高电平  低电平  -
CSN  输入  SPI 片选使能 低电平使能
SCK  输入  SPI 时钟
MOSI  输入  SPI 串行输入
MISO  三态输出  SPI 串行输出
IRQ  输出  中断 低电平使能
表 7 nRF24L01 引脚功能
待机模式
待机模式 I 在保证快速启动的同时减少系统平均消耗电流 在待机模式 I 下 晶振正常工作 在待机
模式 II 下部分时钟缓冲器处在工作模式 当发送端 TX FIFO 寄存器为空并且 CE 为高电平时进入待机模式
II 在待机模式期间 寄存器配置字内容保持不变
掉电模式
在掉电模式下,nRF24L01 各功能关闭 保持电流消耗最小 进入掉电模式后 nRF24L01 停止工作
但寄存器内容保持不变 启动时间见表格 13 掉电模式由寄存器中 PWR_UP 位来控制
数据包处理方式
nRF24L01 有如下几种数据包处理方式
? ShockBurst TM 与 nRF2401 nRF24E1 nRF2402 nRF24E2 数据传输率为 1Mbps 时相同
? 增强型 ShockBurst TM 模式
ShockBurst TM 模式
ShockBurst 模式下 nRF24L01 可以与成本较低的低速 MCU 相连 高速信号处理是由芯片内部的射频
协议处理的 nRF24L01 提供 SPI 接口 数据率取决于单片机本身接口速度 ShockBurst 模式通过允许与
单片机低速通信而无线部分高速通信 减小了通信的平均消耗电流
在 ShockBurst TM 接收模式下 当接收到有效的地址和数据时 IRQ 通知 MCU 随后 MCU 可将接收到
的数据从 RX FIFO 寄存器中读出
在 ShockBurst TM 发送模式下 nRF24L01 自动生成前导码及 CRC 校验 参见表格 12 数据发送完毕
后 IRQ 通知 MCU 减少了 MCU 的查询时间 也就意味着减少了 MCU 的工作量同时减少了软件的开发
时间 nRF24L01 内部有三个不同的 RX FIFO 寄存器 6 个通道共享此寄存器 和三个不同的 TX FIFO 寄
存器 在掉电模式下 待机模式下和数据传输的过程中 MCU 可以随时访问 FIFO 寄存器 这就允许 SPI
接口可以以低速进行数据传送 并且可以应用于 MCU 硬件上没有 SPI 接口的情况下
增强型的 ShockBurst TM 模式
增强型 ShockBurst TM 模式可以使得双向链接协议执行起来更为容易 有效 典型的双向链接为 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 增强型的ShockBurst TM 模式可以同时控制应答及重发功能而无需增加MCU
工作量