先简单的介绍下nRF24L01无线模块
(1) 2.4Ghz 全球开放ISM 频段免许可证使用
(2) 最高工作速率2Mbps,高效GFSK调制,抗干扰能力强,特别适合工业控制场合
(3) 126 频道,满足多点通信和跳频通信需要
(4) 内置硬件CRC 检错和点对多点通信地址控制
(5) 低功耗1.9 - 3.6V 工作,待机模式下状态为22uA;掉电模式下为900nA
(6) 内置2.4Ghz 天线,体积小巧15mm X29mm
(7) 模块可软件设地址,只有收到本机地址时才会输出数据(提供中断指示),可直接接各种单片机使用,软件编程非常方便
通过SPI方式完成数据的交换,包括数据的发送,数据的接收。说明一下,单片机中如果没有SPI的硬件电路,我们可以使用单片机的普通IO口进行SPI的时序模拟,只要符合无线模块的时序逻辑,一样能控制无线模块的通信。FPGA是可编程逻辑,最大的特点就是灵活,用户可根据需求加入所需要的逻辑器件,当然它所包含的逻辑单元也是相当的丰富,有SPI硬件模块。这样用户就省去了SPI方式的时序逻辑,可以更好的专注于功能的开发。
下面将详细的介绍下nRF24L01无线模块在单片机与FPGA上的应用
单片机:这里我们使用的单片机型号为PIC16F877。
图1.3 NRF24L01接入PIC的原理图
说明:从图1.3中可以看出,主要是图1.1中的6个信号(还有2个是地与电源)接入单片机中。而那些引脚是普通的IO口,需要用户模仿SPI时序进行控制。
无线模块进行数据的交换就是数据的发送与数据的接收,下面将从这2个方面进行介绍。不管是数据的发送还是数据的接收,要想控制好NRF24L01无线模块,先要通过SPI方式对无线模块进行配置,只需要往它对应的寄存器里写入数值便可。
先定义一下PIC上的宏,下面我们就可以很方便的对PIC的引脚进行操作。
NRF24L01无线模块的寄存器
有2类寄存器是用户可以根据自己的需求所确定的,那就是地址的长度以及内容、发送与接收数据的长度,但无线模块一次最多可以发送32个字节,这两类寄存器一般设置为3~4个字节。
A 模拟SPI方式
B 以SPI方式对寄存器的操作
这样就可以对NRF24L01无线模块进行初始化工作,以及数据发送、数据接收。让无线模块是处于接收状态还是处于发送状态,初始化的工作有所不同,但区别不大,主要是CONFIG寄存器,可详细参考它的datesheet。
NRF24L01发送的初始化以及发送时序
NRF24L01接收的初始化以及接收时序
下面总结一下NRF24L01在FPGA的应用。
由于FPGA自带SPI硬件,只需要在SOPC Bulider中添加SPI模块即可,在顶层图中我们就可以看到图1.4,另外,我们再添加两个IO口,这样我们就不必再模拟SPI方式,在FPGA中,有一个很好的API函数alt_avalon_spi_command();其函数原型为:
1 int alt_avalon_spi_command(alt_u32base,alt_u32slave,
2 alt_u32write_length,
3 constalt_u8*wdata,
4 alt_u32read_length,
5 alt_u8*read_data,
6 alt_u32flags)
该函数执行以下功能:
1、 SPI 从机片选信号有效(拉低) ;
2、 从 wdata 指针读取数据,通过 SPI 接口传输总共 write_length 字节的数据,丢弃 MISO接口输入的数据;
3、 读 read_length 个字节的数据,存储到 read_data 指针指向的地址。读传输过程中 MOSI 被置为 0;
4、 撤销 SPI 从机片选信号(拉高)。
头文件<altera_avalon_spi.h>,该头文件定义了 SPI 核的寄存器映射和访问硬件可用的一些特征常量。
这个函数的最大缺点就是不可以在中断中使用,但这并不影响对它的使用。NRF24L01在单片机和FPGA上的应用的本质是一样的,主要区别就是对上面的A、B SPI方式进行改写。
A 就是用alt_avalon_spi_command();代替,是不是很方便呢。:-D
B 以SPI方式对寄存器的操作
跟单片机相比,是不是觉得看得清晰点呢。这就是这个函数的方便之处了。有一点要注意一下,这个函数的最后一个参数的作用,以前没注意,走过一段弯路,它的作用就是相当于上面单片机中的CSN信号,如果需要对SPI从器件进行连续访问,则不释放该信号可以提高访问速度。
好了,差不多就总结到这里了。无线模块的应用很广泛,可以用作无线遥控器、数据的无线烧写等用途。有想法的可以一起讨论。
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