對(duì)于初學(xué)者來說，最痛苦的莫過于看英文技術(shù)手冊(cè)，所以當(dāng)初小白的自己就會(huì)想，要是有人將這些手冊(cè)翻譯成中文就好了。但是對(duì)于高手而言，他又不屑于翻譯手冊(cè)，因?yàn)樗苯泳湍芸炊?，根本不需要翻譯。所以在尋找 NRF24L01+ 的中文手冊(cè)無果之后，萌生了翻譯這篇文章的想法。首先無線數(shù)據(jù)傳輸這個(gè)技術(shù)我很感興趣，其次這個(gè)芯片非常適合初學(xué)者去掌握模塊的使用方法，這個(gè)模塊的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，所以歷經(jīng)一星期的時(shí)間將其翻譯成了中文，方便他人，亦是方便自己。

nRF24L01 +是一款帶有嵌入式基帶協(xié)議引擎（Enhanced ShockBurst?）的單芯片 2.4GHz 收發(fā)器，適用于超低功耗無線應(yīng)用。 nRF24L01 +設(shè)計(jì)用于 2.400-2.4835GHz的全球 ISM 頻段。要用 nRF24L01 +設(shè)計(jì)無線電系統(tǒng)，您只需要一個(gè)MCU（微控制器）和一些外部無源組件。您可以通過串行外設(shè)接口（SPI）來操作和配置 nRF24L01 +。寄存器映射可通過 SPI 訪問，其中包含 nRF24L01 +中的所有配置寄存器，并且可在芯片的所有操作模式下訪問。嵌入式基帶協(xié)議引擎（Enhanced ShockBurst?）基于數(shù)據(jù)包通信，支持從手動(dòng)操作到高級(jí)自治協(xié)議操作等各種模式。內(nèi)部 FIFO 確保無線電前端和系統(tǒng) MCU 之間的數(shù)據(jù)流暢通。 Enhanced Shock Burst?通過處理所有高速鏈路層操作來降低系統(tǒng)成本。無線電前端使用 GFSK 調(diào)制。它具有用戶可配置的參數(shù)，如頻道，輸出功率和空中數(shù)據(jù)速率。nRF24L01 +支持 250 kbps，1 Mbps 和 2Mbps 的空中數(shù)據(jù)速率。高空中數(shù)據(jù)速率與兩種省電模式相結(jié)合，使 nRF24L01 +非常適合超低功耗設(shè)計(jì)。nRF24L01 +與 nRF24L01 直接兼容，并與 nRF2401A，nRF2402，nRF24E1 和 nRF24E2 在空中兼容。 nRF24L01 +中的互調(diào)和寬帶阻塞值與 nRF24L01相比有了很大的改進(jìn)，并且 nRF24L01 +的內(nèi)部濾波功能增加了滿足 RF 監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)的余量。內(nèi)部穩(wěn)壓器確保高電源抑制比（PSRR）和寬電源范圍。

nRF24L01 +的特點(diǎn)包括：

?信號(hào)

• X 全球 2.4GHz ISM 頻段操作
• X 126 個(gè) RF 通道
• X 公共 RX 和 TX 接口
• X GFSK 調(diào)制
• X 250kbps，1 和 2Mbps 空中數(shù)據(jù)速率
• X 1MHz 非重疊信道間隔，1Mbps
• X 2MHz 非重疊信道間隔，2Mbps

?發(fā)射機(jī)

• X 可編程輸出功率：0，-6，-12 或-18dBm

輸出功率為 0dBm 時(shí) X 11.3mA

?接收器

• X Fast AGC 改善動(dòng)態(tài)范圍
• X 集成通道過濾器

在 2Mbps 時(shí) X 13.5mA

2Mbps 時(shí)靈敏度為-82dBm

在 1Mbps 時(shí)X-85dBm 靈敏度

250kbps 時(shí)靈敏度為-94dBm

?RF 合成器

• X 完全集成的合成器
• X 無需外部回路濾波器，VCO 變?nèi)?a target="_blank">二極管或諧振器
• X 接受低成本±60ppm 16MHz 晶振

?增強(qiáng) ShockBurst?

• X 1 到 32 個(gè)字節(jié)的動(dòng)態(tài)凈荷長度
• X 自動(dòng)數(shù)據(jù)包處理
• X 自動(dòng)數(shù)據(jù)包事務(wù)處理
• X 6 數(shù)據(jù)管道 MultiCeiver?用于 1：6 星形網(wǎng)絡(luò)

? 能源管理

• X 集成穩(wěn)壓器
• X 1.9 至 3.6V 電源范圍
• X 具有快速啟動(dòng)時(shí)間的空閑模式，用于高級(jí)電源管理
• X26μA 待機(jī) I 模式，900nA 掉電模式
• X 最大 1.5ms 從掉電模式啟動(dòng)
• X Max 130us 從待機(jī)I 模式啟動(dòng)

?主機(jī)接口

• X 4 針硬件 SPI
• X 最大 10Mbps
• X 3 級(jí) 32 個(gè)字節(jié)的 TX 和 RX FIFO
• X 5V 寬容輸入

?緊湊型 20 引腳 4x4mm QFN 封裝

1.1 無線電控制

本章介紹 nRF24L01 +無線電收發(fā)器的工作模式和用于控制無線電的參數(shù)。nRF24L01 +內(nèi)置狀態(tài)機(jī)，用于控制芯片工作模式之間的轉(zhuǎn)換。 狀態(tài)機(jī)從用戶定義的寄存器值和內(nèi)部信號(hào)中獲取輸入。

1.1.1 操作模式

您可以在掉電，待機(jī)，RX 或 TX 模式下配置 nRF24L01 +。 本節(jié)詳細(xì)介紹這些模式。

1.1.1.1 狀態(tài)圖

圖 4 中的狀態(tài)圖顯示了操作模式及其功能。 狀態(tài)圖中突出顯示了三種不同的狀態(tài)：

?推薦的操作模式：是正常操作期間使用的推薦狀態(tài)。

?可能的操作模式：可能的操作狀態(tài)，但在正常操作期間不使用。

?過渡狀態(tài)：在振蕩器啟動(dòng)和 PLL 建立期間使用的時(shí)間限制狀態(tài)。

當(dāng) VDD 達(dá)到 1.9V 或更高時(shí)，nRF24L01 +進(jìn)入上電復(fù)位狀態(tài)，保持復(fù)位狀態(tài)直到進(jìn)入掉電模式。

1.1.1.2 掉電模式

在掉電模式下，nRF24L01 +使用最小電流消耗來禁用。 所有可用的寄存器值都將保持不變，并且 SPI 保持活動(dòng)狀態(tài)，從而可以更改配置以及數(shù)據(jù)寄存器的上載/下載。 關(guān)于啟動(dòng)時(shí)間，請(qǐng)參見第 16 頁的表 16.通過將 CONFIG 寄存器中的 PWR_UP 位設(shè)置為低電平來進(jìn)入掉電模式。

1.1.1.3 待機(jī)模式

1.1.1.3.1 待機(jī) I 模式

通過將 CONFIG 寄存器中的 PWR_UP 位設(shè)置為 1，器件進(jìn)入待機(jī) I 模式。 待機(jī) I 模式用于在保持較短的啟動(dòng)時(shí)間的同時(shí)將平均電流消耗降至最低。 在這種模式下，只有部分晶體振蕩器處于活動(dòng)狀態(tài)。 只有在 CE 設(shè)置為高電平且 CE 設(shè)置為低電平時(shí)，才會(huì)切換到活動(dòng)模式，nRF24L01 將從 TX 和 RX 模式返回到待機(jī) I 模式。

1.1.1.3.2 待機(jī) II 模式

在備用-II 模式下，額外的時(shí)鐘緩沖器處于活動(dòng)狀態(tài)，與待機(jī) I 模式相比，使用更多的電流。如果 CE 在具有空 TX FIFO 的 PTX 器件上保持高電平，則 nRF24L01 +進(jìn)入待機(jī) II 模式。 如果一個(gè)新的數(shù)據(jù)包上傳到 TX FIFO，PLL 會(huì)立即啟動(dòng)并在正常的 PLL 建立延遲（130μs）后發(fā)送數(shù)據(jù)包。寄存器值保持不變，并且在兩種待機(jī)模式下均可激活 SPI。 有關(guān)啟動(dòng)時(shí)間，請(qǐng)參閱第 24 頁上的表 16。

1.1.1.4 接收模式

RX 模式是將 nRF24L01 +無線電用作接收器的主動(dòng)模式。要進(jìn)入該模式，nRF24L01 +必須將 PWR_UP 位，PRIM_RX 位和 CE 引腳設(shè)置為高電平。在接收模式下，接收器解調(diào)來自 RF 信道的信號(hào)，不斷向基帶協(xié)議引擎提供解調(diào)數(shù)據(jù)?；鶐f(xié)議引擎不斷搜索有效的數(shù)據(jù)包。如果找到了有效的數(shù)據(jù)包（通過匹配的地址和有效的 CRC），數(shù)據(jù)包的有效負(fù)載將顯示在 RX FIFO 的空閑時(shí)隙中。如果 RX FIFO 已滿，則接收的數(shù)據(jù)包將被丟棄。 nRF24L01 +保持在 RX 模式，直到 MCU 將其配置為待機(jī) I 模式或掉電模式。但是，如果基帶協(xié)議引擎中的自動(dòng)協(xié)議功能（Enhanced ShockBurst?）已啟用，nRF24L01 +可以進(jìn)入其他模式以執(zhí)行協(xié)議。在接收模式下，接收功率檢測(cè)器（RPD）信號(hào)可用。 RPD 是在接收頻道內(nèi)檢測(cè)到高于-64 dBm 的 RF 信號(hào)時(shí)設(shè)置為高電平的信號(hào)。內(nèi)部 RPD 信號(hào)在提供給 RPD 寄存器之前被過濾。在 RPD 設(shè)置為高電平之前，RF 信號(hào)必須至少存在 40μs。第 25 頁第 6.4 節(jié)描述了如何使用 RPD

1.1.1.5 發(fā)送模式

TX 模式是傳輸數(shù)據(jù)包的主動(dòng)模式。 要進(jìn)入該模式，nRF24L01 +必須將 PWR_UP 位設(shè)置為高電平，將 PRIM_RX 位設(shè)置為低電平，TX FIFO 中的有效負(fù)載和 CE 上的高電平脈沖超過 10μs。 nRF24L01 +一直處于 TX 模式，直到完成發(fā)送數(shù)據(jù)包。 如果 CE = 0，則 nRF24L01 +返回待機(jī) I 模式。 如果 CE = 1，則 TX FIFO 的狀態(tài)決定下一個(gè)操作。 如果 TX FIFO 不為空，則 nRF24L01 +將保持在 TX 模式并發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包。 如果 TX FIFO 為空，則 nRF24L01 +進(jìn)入待機(jī) II 模式。 處于 TX 模式時(shí)，nRF24L01 +發(fā)送器 PLL 工作在開環(huán)狀態(tài)。 重要的是，一次不要將 nRF24L01 +保持在 TX 模式下的時(shí)間超過 4ms。 如果啟用增強(qiáng) ShockBurst?功能，則 nRF24L01 +絕不會(huì)在 TX 模式下長于 4ms。

（譯者注：測(cè)試連續(xù)往 TX FIFO 中傳輸數(shù)據(jù)，看接收端是否能正確接收數(shù)據(jù)。并觀察狀態(tài)。猜測(cè)：空中發(fā)送數(shù)據(jù)比 SPI 傳輸速度更快，接收端能正確接收數(shù)據(jù)）

1.1.1.6 操作模式配置

A．如果 CE 保持高電平，則所有 TX FIFO 都清空，并執(zhí)行所有必要的 ACK 和可能的重傳。 只要 TX FIFO 被重新填充，傳輸就會(huì)繼續(xù)。 如果 CE 仍為高電平時(shí) TX FIFO 為空，則 nRF24L01 +進(jìn)入待機(jī) II 模式。 在這種模式下，只要在將數(shù)據(jù)包上載（UL）到 TX FIFO 后 CSN 置為高電平，數(shù)據(jù)包的傳輸就會(huì)開始。

B．該工作模式將 CE 脈沖至少持續(xù) 10μs。 這允許傳送一個(gè)分組。這是正常的操作模式。 數(shù)據(jù)包傳輸完成后，nRF24L01 +進(jìn)入待機(jī) I 模式。

1.1.1.7 時(shí)間信息

本節(jié)中的時(shí)序信息涉及模式之間的轉(zhuǎn)換和 CE 引腳的時(shí)序。 如表 16 所述，從 TX 模式到 RX 模式或反向模式的轉(zhuǎn)換與從待機(jī)模式到 TX 模式或 RX 模式（最大 130μs）的轉(zhuǎn)換相同。

為使 nRF24L01 +從掉電模式進(jìn)入 TX 模式或 RX 模式，必須首先通過待機(jī)模式。在 CE 設(shè)置為高電平之前，nRF24L01 +離開掉電模式后，必須延遲 Tpd2stby（見表 16）。

注：如果 VDD 關(guān)閉，寄存器值將丟失，您必須在進(jìn)入 TX 或 RX 模式之前配置 nRF24L01 +。

1.1.2 空中數(shù)據(jù)速率空中數(shù)據(jù)速率是 nRF24L01 +在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)使用的調(diào)制信號(hào)速率。 它可以是 250kbps，1Mbps 或 2Mbps。 使用較低的空中數(shù)據(jù)速率比較高的空中數(shù)據(jù)速率提供更好的接收器靈敏度 但是，空中數(shù)據(jù)傳輸速率較高，平均電流消耗較低，并且可減少空中碰撞的可能性。 空中數(shù)據(jù)速率由 RF_SETUP 寄存器中的 RF_DR 位設(shè)置。 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)必須以相同的空中數(shù)據(jù)速率進(jìn)行編程才能相互通信。 nRF24L01 +與 nRF24L01 完全兼容。 為了與 nRF2401A，nRF2402，nRF24E1 和 nRF24E2 兼容，空中數(shù)據(jù)速率必須設(shè)置為 250kbps 或 1Mbps。

1.1.3 射頻頻道頻率

RF 信道頻率決定了 nRF24L01 +使用的信道的中心。該信道在 250kbps 和 1Mbps 的帶寬下占用帶寬小于 1MHz，在 2Mbps 帶寬下帶寬小于 2MHz。 nRF24L01 +可以在 2.400GHz 至 2.525GHz 的頻率下工作。 RF 信道頻率設(shè)置的編程分辨率為 1MHz。 在 2Mbps 時(shí)，信道占用比 RF 信道頻率設(shè)置的分辨率更寬的帶寬。 為確保 2Mbps 模式下不重疊的通道，通道間隔必須為 2MHz 或更高。 在 1Mbps 和 250kbps 時(shí)，信道帶寬與 RF 頻率的分辨率相同或更低。

RF 通道頻率由 RF_CH 寄存器根據(jù)以下公式設(shè)置：

F0= 2400 + RF_CH ［MHz］

您必須使用相同的 RF 信道頻率編程發(fā)射機(jī)和接收機(jī)才能彼此通信。

1.1.4 接收功率檢測(cè)器測(cè)量

位于寄存器 09 中的接收功率檢測(cè)器（RPD）位 0 觸發(fā)接收的功率電平高于-64 dBm，這些功率電平出現(xiàn)在您接收的 RF 信道中。 如果接收功率小于-64 dBm，則 RDP = 0。當(dāng) nRF24L01 +處于接收模式時(shí)，可以隨時(shí)讀出 RPD。 這提供了該頻道當(dāng)前接收功率電平的快照。 接收到有效數(shù)據(jù)包后，RPD 狀態(tài)將被鎖存，然后指示來自您自己的發(fā)射機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度。 如果沒有收到數(shù)據(jù)包，RPD 在接收周期結(jié)束時(shí)被鎖存，因?yàn)橹鳈C(jī) MCU 設(shè)置 CE 低或 RX 超時(shí)由 Enhanced ShockBurst?控制。 當(dāng)接收模式啟用且等待時(shí)間 Tstby2a + Tdelay_AGC = 130us + 40us 后，RPD 狀態(tài)正確。 RX 增益隨溫度變化，這意味著 RPD 閾值也隨溫度而變化。 在 T = -40°C 時(shí)，RPD 閾值降低了-5dB，并在 85°C 時(shí)增加了+ 5dB。

1.1.5 PA 控制

PA（功率放大器）控制用于設(shè)置 nRF24L01 +功率放大器的輸出功率。 在 TX 模式下，PA 控制有四個(gè)可編程步驟，參見表 17. PA 控制由 RF_SETUP 寄存器中的 RF_PWR 位設(shè)置

1.1.6 RX/TX 控制

RX / TX 控制由 CONFIG 寄存器中的 PRIM_RX 位置 1，并將 nRF24L01 +設(shè)置為發(fā)送/接收模式。
編輯：hfy