nRF2401应用

关键 词 ： 能 家居 ： ＲＦ ４ １； Ｒ ； 智 ｎ ２ ０ ＤＳ 自组 织 路 由 中 图分 类 号 ： ＴＰ１ ８ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０ ９ ３ ４ （ ０ ００ —１ ９ — １ ０ — ０ ４２ １ ）７ ６ ３ ３
Ａ ｅ ｆ ｒ ａ ｉｉ ｔ ｒ ｄ ｓｇ ｆＳ ａ ｔＨｏ ｅ ｏ ＲＦ２ ０ Ｓｌ －ｏ ｇ ｎ ｚｎｇ Ｎｅ ｗｏ ｋ Ｎｏ ｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｍ ｒ ｍ ｎ ｎ ４１
ｌ； ０ — ０ ４ ＳＳＮ １ ９ ３ ４ ０
Ｅ－ｍａｉ： ｄｕ ＠ Ｃ Ｃ ． ｔｃ ｌ ｅ ｆ Ｃ Ｃｎｅ．ｎ
Ｃ ｍｐ ￣ ｎ ｗｅ ｇ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ ｏ ｕ ｒ ｏ ｌ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ电脑 知识 与技术 Ｋ ｄ ｏ
Ｖｏ ． ， ． Ｍａ ｃ ０１ ， ．６ —１ ９ １ Ｎｏ７， ｒ ｈ ２ ０ ＰＰ １ ９３ ６ ５ ６
Ａｂｓｒ ｔ Ｉ ｔ ｓ ｈｅｉ．ａ ｋ ｎ ｏ ｄｅ ｍ ａ ｔＨ ｏｍ ｅ ｅｗ ｏｒ ａ ｄ ｓｇ ｄ ｗ ｉｈ Ｍ Ｃ Ｕ Ａｔ ｅ ａ ａ ａ ｉ ｆｅ ｕｅ ｙ ｔａ ｃ ｉ ｒ ｔａｃ ： ｎ ｈｉ ｔ ｓｓ ｉ ｄ ｆｎｏ ｓｏｆＳ ｒ ｎ ｔ ｋ ｗ ｓ ｅ ｉｎｅ ｔ ｍ ｇｌ ６１ ｎｄ ｒ ｄ ｏ ｒ ｑ ｎｃ ｒｎｓ ｅｖｅ ｎＲ Ｆ２ ０１ｗ ａ ｔ ｄ ｅ ．Ａｎｄ ｔ ｅ ｗ ｉｅｅｓｓｌ－ｏｒ ｎ ｚｎ ｅ ｈ ｌ ｇ ａ ｐ ｌｅ ｎ ｈ ｙｓｅ ．Ａｃ ｏ ｄｉ Ｏ ｔ Ｓ ｏｕ ｅ ｐ ｏｔ ｏ ｐ ｃ ４ ｓｓｕ ｉ ｄ ｈ ｒ ｌｓ ｅｆ ｇａ ｉ ｉｇ ｔｃ ｎｏ ｏ ｙ ｗ ｓａ ｐ ｉｄ ｉ ｔ ｅ ｓ ｔｍ ｃ ｒ ｎｇ ｔ ｈｅ Ｄ Ｒ Ｒ ｔ ｒ ｏｃ ｌｓ ｅ —

１１ 概 述 ．
ｎ Ｆ ４ １芯片 的用户接 口电路 如 图 １所示 ， 需 少数几个 Ｒ ２０ 仅 外 围元 件就可 以使用 ， 足球 机器 人小车的设计 中 ， 以节省空 在 可 问， 同时 ， 高度集 成还 能提高芯片 的抗干扰 能力 ， 保证通 信 的稳
定 可靠 。
人比赛 能够顺 利 、 畅进行 ， 流 因此要求无线通信系统必须要有抗
摘要 ： 点对 多点无线通信子 系统是半 自主足球 机 器人 系统 的关键 组成部 分 。在 介绍 了 ｎ Ｆ ４ １的特 点和 性 能的基础 上 ， Ｒ ２０
分 别 设 计 了无 线 通 信 数 据 收 发 端 的硬 、 件 ， 软 并且 在 Ｍ ｒｓｔ ｉ ｏ 大场 地 足 球 机 器 人 的 具 体 应 用环 境 下得 到 了应 用 ， 系 统提 供 ｏ 为
ｆ ｃｉ ｅ ａ ｄ ｒｌａ ｌ ｏ ｅ ｔｖ ｎ ｅｉｂ ｅ ｃ ｍｍ ｕ ｉ ａｉｎ ｉ ｅ ｆｃ ｓｐｒｖ ｄ ｄ． ｎ ｃ ｔ ｎｔｒａ ｅ ｉ ｏ ｉ ｅ ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ ｒｂ ｔｓ ｃ ｅ ； ｉｅｅ ｓ ｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ｎ ２ ０１ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｏ ｏ ｃ ｒ ｗ ｒｌ ｓ ｏ ｎｃ ｔ ； ＲＦ ４ ｏ
了高效 、 可靠 、 稳定的通信平 台。
关 键 词 ： 球 机 器人 ； 线 通 信 ；Ｒ ２ ０ 足 无 ｎ Ｆ４ １
中图分 类号 ：Ｄ ５ Ｔ ６
பைடு நூலகம்
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：００— ８９ ２ ０ ） ７— ０ ４— ２ １０ ８ ２ （ ０ ８ ０ ０ ９ ０
ｎ ＲＦ２ ０１ Ｂａ ｅ ｏ ｃ ｒ Ｒｏ ｔ Ｓ Ｌｅ ｄ—ｎ Ｃｏ ｒ ｓ ｎ ｎ ｅ Ｓ ｓ ｅ ４ 一 ｓ ｄ Ｓ ｃ ｅ ｂｏ ’ ａ ｉ ｒ ｅ ｐｏ ｄｅ ｃ ｙ ｔ ｍ

h 2 = a1 ⊕ a2 ⊕ a3 （５） 即 h1 = a0 ⊕ a2 ⊕ a3 h0 = a0 ⊕ a1 ⊕ a3
接收端收到每个编码后，按式（１） （２）和（３）计算出校正 子和对应位做比对，如值非零，则表明存在错码情况，查表１判断出 相应错误位。 具体应用中， 可先取一字节数据分两部分传输，取数据信息 的低四位， 用汉明码对其进行编码，根据数据位由监督关系计算 监督位，我们用ａ３ ａ２ ａ１ ａ０表示数据的低四位，ｈ２ ｈ１ ｈ０分别表 示相应的校验，这样对应的有七位数据，为了让其以字节的方式传 输，需补充一位数据，现在我们以Ｋ表示补充位。 实际传输中按ａ３ ａ２ ａ１ ａ０ ｈ２ ｈ１ ｈ０ ｋ （最低位补ｋ） 设置编码；在解码端接） 、 （２） 和 （３） 计算校正子ｓ１ 、 ｓ２ 和ｓ３
２ 基于传输速率切换的控制
ｎＲＦ２４０１ 支持两种速率 １Ｍｂｐｓ 和 ２５０ｋｂｐｓ，因此可以在两种 速率之间进行切换。１Ｍｂｐｓ 速率下，抗干扰能力强，但传输距离 近，在较大距离下容易丢包；２５０Ｋｂｐｓ速率下，抗干扰能力弱，容易 受干扰，传输距离远
[1 ]
图 １ nRF２４０１ 基于速率切换流程图 首先发送接收双方均以 １Ｍｂｐｓ 的传输速率配置 ｎＲＦ２４０１ 芯 片，并同样配置一个试验包。 首先发送方发送试验包后，接收端接 收，验证副本并以此判读误码和丢包率Ｋ１ （初始值为０） ，并判读 是否小于系统规定的门限 （这里的门限指系统所能允许的误码率
３ nRF２４０１ 信道转换控制
ｎＲＦ２４０１ 具有双通道，信道一既可以发送和接收数据，信道 二只具有接收数据的功能， 并且信道二默认频率比信道一高 ８ＭＨＺ。 无线传输过程中，可能会因为通道的原因造成误码或丢包 的现象产生，针对这一故障，可以在程序设计的时候，选择频道切 换的方式，解决针对通道的干扰。 同样，接收双方预先配置一个相同的试验包，发送方发送试验 包后，接收方接收试验包，并验证试验包副本以此判读误码和丢包 率 Ｋ１ （Ｋ１ 初始值为 ０） ，小于系统传输所要求的门限 Ｎ （这里的门

真正的单芯片GFSK收发small24-pin包(QFN24 5 x5mm)•无线鼠标,键盘,操纵杆•无钥匙入住•无线数据通信数据率0 to1Mbps••只有2外部组 件•多通道操作••报警和安全系统125个频道< 200µs•频道切换时间。•支持跳频•家庭自动化•家庭自动化汽车•••监测数据切片机/时钟恢复 的数据•遥测•地址和CRC计算•智能运动器材•DuoCeiver 为同步双receivertopology•ShockBurst 模式超低poweroperation和放松单片机性 能••玩具•工业传感器供电范围:1.9到3.6 V•低电源电流(TX),典型的10.5 ma peak@ 5 dbm输出功率•低电源电流(RX),典型的射频测试•马18 inreceive峰值模式•100%不需要外部看到过滤器•世界广泛使用*(1(5美元/(6和5,37岁,21 nrf2401是万维网的单片机无线收发机2.4 - 2.5 GHz ISMband。该收发信机由一个完全集成的频率合成器、一个功率放大器、一个晶体振荡器和一个调制器组成。输出功率和频率通道易于 编程使用的3线串行接口。电流消耗非常低，只有10.5mA在输出功率为-5dBm和18mA在接收模式。内置电源关闭模式，使节能容易实 现。48，&。5()(5(1)&(' 7美元3美元dudphwhu9doxh8qlwminimum供应voltage1.9VMaximum输出power0dBmMaximum数据 rate1000kbpsSupply电流传输@ 5 dbm的输出power10.5mASupply电流接收mode18mATemperature range-40 + 85°csensitivity断电 mode1µΑTable 1 - 90 dbmsupply当前nRF2401快速参考数据ShockBurst 技术使用片上先进先出(FIFO)以较低的数据速率来记录数据，并 以非常高的速率进行传输，因此可以极大地降低功耗。在ShockBurst 中操作nRF2401时，您可以获得2.4GHz频段提供的高数据速率 (1mbps)，而不需要昂贵的高速微控制器(MCU)进行数据处理。通过把射频协议相关的所有高速信号处理芯片上,thenRF2401提供了以下 好处:•高度减少当前消费•降低系统成本(便于使用更便宜的微控制器)•大大减少由于短的实况转播的碰撞的传播风险timeThe nRF2401可 以使用一个简单的电话接口编程数据速度由微控制器的速度决定。通过允许应用程序的数字部分以低速运行，同时最大化RF链路上的 数据速率，nRF ShockBurst 模式大大降低了应用程序中的平均电流消耗。6krfn % XUVWSULQFLSOHWhen 作conductedin以下方式(10 kbps仅为示例)

2.4GHz射频收发芯片nRF2401应用电路图器件配置1. 引言nRF2401是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHz ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。

芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。

其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。

nRF2401适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、无线鼠标、遥控开锁、遥控玩具等。

2. 芯片结构、引脚说明2.1 芯片结构nRF2401内置地址解码器、先入先出堆栈区、解调处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器，功率放大器等功能模块，需要很少的外围元件，因此使用起来非常方便。

QFN24引脚封装，外形尺寸只有5×5mm。

nRF2401的功能模块如图1所示。

图２nRF2401引脚图2.2 引脚说明表1：nRF2401引脚（附：此处引脚11和12有误。

2006.6.30）3. 工作模式nRF2401有工作模式有四种：收发模式、配置模式、空闲模式和关机模式。

nRF2401的工作模式由PWR_UP 、CE、TX_EN和CS三个引脚决定，详见表2。

表2：nRF2401工作模式3.1 收发模式nRF2401的收发模式有ShockBurstTM收发模式和直接收发模式两种，收发模式由器件配置字决定，具体配置将在器件配置部分详细介绍。

3.1.1 ShockBurstTM收发模式ShockBurstTM收发模式下，使用片内的先入先出堆栈区，数据低速从微控制器送入，但高速(1Mbps)发射，这样可以尽量节能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。

与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行，这种做法有三大好处：尽量节能；低的系统费用(低速微处理器也能进行高速射频发射)；数据在空中停留时间短，抗干扰性高。

单片2.4GHz无线收发一体芯片nRF2401及其应用nRF2401是挪威Nordic公司推出的单片2.4GHz无线收发一体芯片。

它将射频、8051MCU、9通道１２位ADC、外围元件、电感和滤波器全部集成到单芯片中，并采用２.４GHz频带和０.18μｍ工艺，可提供ShockBurst、DuoCeiver、片上CRC以及地址计算编码等功能。

文章详细介绍了nRF2401的结构特点、引脚功能和工作原理，给出了它的典型应用电路。

nRF2401无线收发一体芯片和蓝牙一样,都工作在2.4GHz自由频段,能够在全球无线市场畅通无阻.nRF2401支持多点间通信,最高传输速率超过1Mbit/S,而且比蓝牙具有更高的传输速度.它采用SoC方法设计,只需少量外围元件便可组成射频收发电路.与蓝牙不同的是,nRF2401没有复杂的通信协议,它完全对用户透明,同种产品之间可以自由通信.更重要的是,nRF2401比蓝牙产品更便宜.所以nRF2401是业界体积最小、功耗最少、外围元件最少的低成本射频系统级芯片.2 主要特点和引脚功能nRF2401的引脚排列如图1(顶视图)所示.它采用5mm×5mm的24引脚QFN封装.nRF2401的主要特点如下:●采用全球开放的2.4GHz频段,有125个频道,可满足多频及跳频需要;●速率(1Mbps)高于蓝牙,且具有高数据吞吐量;●外围元件极少,只需一个晶振和一个电阻即可设计射频电路;●发射功率和工作频率等所有工作参数可全部通过软件设置;●电源电压范围为1.9～3.6V,功耗很低;●电流消耗很小,-5dBm输出功率时的典型峰值电流为10.5mA;●芯片内部设置有专门的稳压电路,因此,使用任何电源(包括DC/DC开关电源)均有很好的通信效果;●每个芯片均可以通过软件设置最多40bit地址,而且只有收到本机地址时才会输出数据(提供一个中断指示),同时编程也很方便;●内置CRC纠检错硬件电路和协议;●采用DuoCeiver技术可同时接收两个nRF2401的数据;●采用ShockBurstTM模式时,能适用极低的功率操作和不严格的MCU执行;●带有集成增强型8051内核、9路10bitADC、UART异步串口、SPI串口和PWM输出;●内置看门狗;●无需外部SAW滤波器;●可100%RF检验;●带有数据时隙和数据时钟恢复功能.3 工作原理nRF2401的内部结构原理及外部组成框图如图2所示,下面介绍其工作原理.3.1 ShockBurstTM模式nRF2401的ShockBurstTM RX/TX模式采用片上先进先出(FIFO)来进行低数据率的时钟同步和高数据率的传输,因此极大的降低了功耗.ShockBurstTM发射主要通过MCU接口引脚CE、CLK1和DATA来完成.当MCU请求发送数据时,置CE为高电平,此时的接收机地址和有效载荷数据作为nRF2401的内部时钟,可用请求协议或MCU将速率调至1Mbps;置CE为低电平可激活ShockBurstTM发射.ShockBurstTM接收主要使用MCU接口引脚CE、DR1、CLK1和DATA来实现.当正确设置射频包输入载荷的地址和大小后,置CE为高电平可激活RX.此后便可在nRF2401监测信息输入200μs,若收到有效数据包,则给MCU一个中断并置DR1为高电平,以使MCU 以时钟形式输出有效载荷数据,待系统收到全部数据后nRF2401再置DR1为低此时如果CE保持高电平,则等待新的数据包.若CE置低电平,则开始接收新的序列.3.2 DuoCeiverTM的双信道接收模式nRF2401的DuoCeiverTM技术为RX提供了两个独立的专用数字信道,因而可代替两个单独接收系统.图3所示是DuoCeiverTM同时双接收信道结构图.nRF2401 可以通过一个天线接口从相隔8MHz的两个1Mbps接收机上接收数据.同时将两个数字信道的输出反馈到两个单独的MCU接口.具体的两个信道如下:数字信道1:CLK1,DATA,DR1;数字信道2:CLK2,DOUT2,DR2;应当说明的是,数字信道2的频率只有在比数字信道1的频率高出8MHz时,才能保证正常接收.4 典型应用nRF2401的电源电压范围为1.9～3.6V,可工作在-40～+85℃的温度范围内.灵敏度为-90dbm.图4是nRF2401的一个典型应用电路.该电路由50V陶瓷电容器(C1～C9)、nRF2401无线电收发器(U1)以及一个晶振组成,由图可见,该电路外围元件很少.。

nrf2401引脚定义nRF2401是一款低功耗无线收发器，广泛应用于无线通信领域。

它具有丰富的引脚定义，下面将逐一介绍这些引脚的功能和用途。

1. VCC：这个引脚用于连接芯片的电源正极，通常连接到3.3V电源引脚上。

2. GND：这个引脚用于连接芯片的地，通常连接到电源的负极或地线上。

3. CE（Chip Enable）：这个引脚用于使能或禁用芯片，控制芯片的工作状态。

当CE为高电平时，芯片处于工作状态；当CE为低电平时，芯片处于停止工作状态。

4. CSN（Chip Select Not）：这个引脚用于选择芯片，控制芯片与其他设备之间的通信。

当CSN为低电平时，芯片处于选中状态；当CSN为高电平时，芯片处于非选中状态。

5. SCK（Serial Clock）：这个引脚用于控制数据的传输速度，通过时钟信号同步数据传输。

6. MOSI（Master Out Slave In）：这个引脚用于从主设备向从设备传输数据。

7. MISO（Master In Slave Out）：这个引脚用于从从设备向主设备传输数据。

8. IRQ（Interrupt Request）：这个引脚用于检测中断请求，当芯片有中断事件发生时，IRQ引脚会产生相应的信号。

通过对nRF2401芯片的引脚定义的了解，我们可以看出，这些引脚在芯片的工作中起到了关键的作用。

通过合理地使用这些引脚，我们可以实现无线通信的功能。

同时，我们还可以根据具体的需求，选择合适的引脚来连接其他外部设备，实现更多的功能扩展。

总结起来，nRF2401的引脚定义为VCC、GND、CE、CSN、SCK、MOSI、MISO和IRQ。

每个引脚都有自己的功能和用途，在设计应用时需要根据具体的需求进行合理的配置和连接。

通过充分理解和利用这些引脚，我们可以实现丰富多样的无线通信功能。

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低 压 电 器 （０７￣１ ） ２ ０ １ ４
现代建筑电气 篇
・ 智能家居 ・
基 于 ｎ Ｆ ４ １的智 能 家居 Ｒ ２０ 无 线 网络 节点 设 计 水
郑 君 刚 ， 吴成 东 ， 韩 中华 ， 杨英 翔
（ 阳建 筑大 学 ， 宁 沈 阳 沈 辽
ｄ ｓｇ ｆｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｄ ｓｆｗ ｅ ｏ ｒ ｌｓ ｅｗｏｋ ｎ ｄ ａ ｅ ｎ ｎ ２ ０ ｈ ｐ ｗｅｅ ｍａ ｎｙ ｓｕ ｉｄ ｅ ｉｎ ｏ ａ ｄ ｒ ｎ ｏｔ ａ ｆ ｅｅ ｓ ｎ ｔ ｒ ｏ ｅｂ ｓ ｄ ｏ ＲＦ ４ １ ｃ ｉ ｒ ｉ ｌ ｔ ｄｅ ．Ｔ ｅ ｌ ｅ ｓ ｒ ｗｉ ｈ ｉ ｎ ｅ ｃ
摘
１０ ６ １ １８）
要： 将无线 网络技术应用于家居 网络 已成 为智 能家居领域研究 的热点 。智 能
郑 君 刚 （ ９ ３ ） １７ 一 ，
家居无线 网络主要 包括 家居 网关和 无线 网络节 点等 部分 。主要 研究 了基 于 ｎ Ｆ ４ １ Ｒ ２０
芯片无线 网络 节点 的硬件和软件设计 ， 采用 了一种许 可证 技术 ， 提高 了网络节 点无线 通
信 的安全性和抗干扰能力 。经测试表 明 ， 无线 网络 节点在 无线 通信和控 制 中工作稳 该
定、 可靠 。 关键词 ：智能家居 ； 无线 网络节点 ； ＲＦ ４ １芯片 ；许可证技术 ；家居网关 ｎ ２０ 中图分类号 ：Ｔ ２ ３ ５ Ｔ ９ 文献标 识码 ： 文 章编 号 ：０ １ ５ １ ２０ ） ４ Ｐ ７ ．： Ｎ ２ Ｂ １０ － ３ （ ０ ７ １－ ５
关键。 本 文 根 据 ｎ Ｆ ４ １芯 片 和 无 线 网 络 节 点 Ｒ ２０
地满足用户对家居 网络 的灵活性 、 可靠性以及便 捷性等方面需求 。它不但克服了有线系统的高成 本和不方便等缺点 ， 而且还可 以使用户方便、 快捷 地管理家务 、 监测家居环境 、 遥控家用电器等。智 能家居 无线 网络 主要 包括 家居 网关 和无 线 网络节 点等部分。无线网络节点是一种嵌入式无线通信 接 口， 是连接家居 内各种传感器和被控制设备的

４ ５ ３ ＿ ｏ ７ Ｐ ． ３
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摘 要 ： 出 了一种基 于ｎ ２ ０ 的 Ｌ Ｄ点阵信 息显 示 系统 的设计 方法和 电路 。 提 ＲＦ ４ １ Ｅ 系统使 用Ｓ Ｃ ９ ５ＲＣ和Ｓ Ｃ ９ ５６ Ｔ ８Ｃ ２ Ｔ ８Ｃ １ＲＤ单 片机 作为控 制 器 ， 采 用ｎ ２ ０ 进 行数 据 无线传 输 ， ＲＦ ４ １ 外部 存储 器使 用Ｍ２ Ｐ ０ ５ Ｓ 进行 存储 。 实验 结 果表 明 ， 系统 能够 实现 点 阵信 息无线 传输 和稳 定显 示 ， 该 具有较 高
Ｐ ２ ． ０
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经殓
机为控制器，组 成远程录 音盒 系统 。 系统主要有 Ｃ８５ Ｆ ２ ０ １ ０ ０单片 机 、 ＭＳ ５０语音编码 器模块 、 Ｃ Ｌ 复杂可编 程逻辑 器件 、 Ｍ７ ７ ＰＤ Ｒ ８ １ＡＳ以太网控制器 、 Ｉ６ Ｌ ５ ＴＬ ０９ Ｓ ２ Ｖ２ ６ＲＡＭ 、网络变压器等组
和特 点。给 出了利用 ｎ Ｆ ４ １单片无线收发一体芯 片实现远距离高速无线 Ｒ ２０
８ ＥＩ ４ Ｃ Ｖｏ１ ２ ０ Ｎｏ． ．４ １ ０ ７ ３
欢 迎光临本 刊 网站 ｈｔ：ｗｗ ｅｃｃ ｍ．ａ ｔ ／ ｗ．ｉ．ｏ ｃ ｐ／
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进 行 总调 。 软件模块的设 计丰要有： － 序 ： 对以太网控制器 中寄存器 卜
究。
作者 简介：孙莹．女．教授 ．从事电子技 术 、交换技 术教 学及单 ，机应用研 ｆ
文章编号 ： １ ７ — ０ １２ ０ ） ３０ ８ — ３ ６ １ １ ４ （０ ７０ — ０ ４ ０
基于 ｎ ２ ０ ＲＦ ４ １实现远距离高速无线通 信方案
北 京 ： 北 京 航 空航 天 大 学 出版 社 、 ２０ ０２
【１童长飞 ． ０ １ ３ Ｃ８ ５ Ｆ系列单片机开发与Ｃ 语言编程 【 ． Ｍ１北京：北京航
空 航 天 大 学 出版 社 ． ２０ ０ ５。
件划分成若一 个功能相对独立的模块．为每 个模块程序流程，根 Ｉ 。 据流程编制程序，将 各个模块 序调试成功以后，最后联接在一起
曲 晖 ，田燕妮 ，崔连华２
（ ． 军 航宅 工程学 院 科 研部 ，烟 台 ２ ４ ｏ ；２ 秦皇 岛 ９ ６ ９部 队 ，秦皇 岛 ０ ６ ０ ） １海 ６０ １ ． １１ ６ ０ ０
摘要 ：从应用 的角度 出发 ．阐述了 ｎ ２ ０ 单片 无线 收发一体芯 片的功能 ＲＦ ４ １

NRF24L01高速嵌入式无线数传模块说明书2008年12月20日一、产品特性2.4GHz全球开放ISM频段，最大0dBm发射功率，免许可证使用支持六路通道的数据接收低工作电压：1.9～3.6V低电压工作高速率：2Mbps，由于空中传输时间很短，极大的降低了无线传输中的碰撞现象（软件设置1Mbps或者2Mbps的空中传输速率）多频点：125频点，满足多点通信和跳频通信需要超小型：内置2.4GHz天线，体积小巧，15x29mm（包括天线） 低功耗：当工作在应答模式通信时，快速的空中传输及启动时间，极大的降低了电流消耗。

低应用成本：NRF24L01集成了所有与RF协议相关的高速信号处理部分，比如：自动重发丢失数据包和自动产生应答信号等，NRF24L01的SPI接口可以利用单片机的硬件SPI口连接或用单片机I/O口进行模拟，内部有FIFO可以与各种高低速微处理器接口，便于使用低成本单片机。

便于开发：由于链路层完全集成在模块上，非常便于开发。

自动重发功能，自动检测和重发丢失的数据包，重发时间及重发次数可软件控制自动存储未收到应答信号的数据包自动应答功能，在收到有效数据后，模块自动发送应答信号，无须另行编程载波检测—固定频率检测内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制数据包传输错误计数器及载波检测功能可用于跳频设置可同时设置六路接收通道地址，可有选择性的打开接收通道 标准插针Dip2.54MM间距接口，便于嵌入式应用二、基本电气特性三、引脚说明说明：1)VCC脚接电压范围为1.9V~3.6V之间，不能在这个区间之外，超过3.6V将会烧毁模块。

推荐电压3.3V左右。

(2)除电源VCC和接地端，其余脚都可以直接和普通的5V单片机IO口直接相连，无需电平转换。

当然对3V左右的单片机更加适用了。

(3)硬件上面没有SPI的单片机也可以控制本模块，用普通单片机IO口模拟SPI不需要单片机真正的串口介入，只需要普通的单片机IO口就可以了，当然用串口也可以了（a:与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K的上拉电阻,与其余口连接不需要。

业界体积最小、功耗最少、外围元件最少的
2.4GHz无线单片收发芯片nRF2401
♦全球开放的2.4GHz频段，125个频道，满足多频及跳频需要
♦高速率1Mbps，高于蓝牙，具有高数据吞吐量
♦极少的外围元件，只需一个晶振和一个电阻
♦发射功率、工作频率等所有工作参数全部通过软件设置完成
♦ 1.9～3.6V低功耗，满足低功耗设计需要
♦独特设计：芯片内部设置了专门的稳压电路，使用各种电源包括DC/DC开关电源均有很好的通信效果
♦独特设计：每个芯片可以通过软件设置最多40bit地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供一个中断指示），编程很方便
独特设计：纠检错是无线通信设计的难点，nRF2401内置了CRC纠检错硬件电路和协议，对于软♦
件开发人员太方便了。

♦独特设计：nRF2401的DuoCeiver技术可以同时接收两个nRF2401的数据。

♦广泛适用于手持终端PDA、无线耳机、数字视频、无线鼠标、无线键盘以及其他短距离高速无线应用♦nRF2401-Quick-DEV快速开发系统，含开发板、源代码、原理图等详细资料
♦nRF2401-Quick-Kit快速开发套件，含各芯片和主要配套器件，方便开发
♦可供即插即用的嵌入式2.4Ghz无线模块，提供领先的2.4GHz无线光电鼠标，2.4G无线键盘参考设计。

常见问题解答1 问：2.4G模块的距离有多远？答：空旷距离下内置PCB天线比如我们的NF-02 NF-03 系列，最远无障碍在240米处还能收到信号。

但是有遮挡的情况比较难说，还有附近的WIFI干扰也会严重影响传输距离，因此我们的+7DB输出功率，若做遥控用，空旷距离最好距离在200米左右。

2 问：同样的NF-03为什么有两种价格，一款4.5的一款6.5?答：一款原产台湾，一款原产品挪威，随着众多IC晶圆厂自己无线IC的推出，兼容模块的价格从2008年的20元左右一直跌落到目前的4.5，利润由当初的10元降到现在的0.5元以下，其中挪威版的出的最早，价格虽然猛降，但是始终拼不过台产芯片。

3问：挪威版本的NRF24L01+和台产版的哪个使用效果会更好？答：台产版的完全克隆挪威版的，并在以前的基础上加了+7DB的功放电路，使之距离上是挪威版本的2倍还多。

4 问：挪威版最大可编程发射功率是0DBM 台产版的是+7DBM。

是个什么概念？？答：每增加+3DBM 发射功率增加一倍，+7DB M就是0DBM发射功率的四倍。

在最大发射功率下，台产版的电流在40MA 左右。

挪威版在0DB时12MA左右5 问：同问题4，那是否说明台产版的比挪威版的耗电？？？答：在同样发射功率下，功耗一样，比如在0DBM下，电流都是12MA。

6 问内置PCB天线和外置鞭状天线，效果对比如何？答：发射功率基本相当，但是实地测试空旷距离，外置天线距离比PCB天线远25%-30%左右。

7 问：我想用来传输语音或图像信号可以吗？答：这个传输的是数字信号，要传输语音和图像信号也可以完成，只是要先进行数模转化，数据压缩算法，以及出错重传，防碰撞处理和时效性问题，是个不小的工程！8 你们公司的两大类型无线产品SI4432模块和NRF24L01模块我选哪一个好？答：先从关注的传输距离上说，SI4432是一款相当不错的芯片，内置—+20DBM功放，可谓是所有315M-433M中最强悍的一款，距离上再1200波特率下，能传输1公里左右，在家居安防与小区组网上非常有用，NRF24L01+外置功放的情况下距离和SI4432相当，但穿透性和绕射性能比SI4432差，与SI4432比较最大的优点是：传输速率比较快，最大能到2M适合传输大批量数据，要求或者持续时间比较短的应用。

功能 。
近１ Ｏ多年 来 ， 来 越 多 的个 人 数 字设 备 比如 电 越 脑 、 机 、Ｄ （ 手 Ｐ Ａ 个人 数字 助 理 ） 等进 入 了人们 的 生活 。 这些设 备 大多数是 靠 电缆 相连 的 。而大量 的 电缆给人 们 的生活带 来 了很 多 的不 便 ， 于是很 多 代替 电缆 的技
据 发送 时 ， Ｃ 其 Ｅ置 高 ， ｎ Ｆ４ １工 作 ， 接 收机 的 使 Ｒ ２０ 把 地址 和要 送 的 数据 按 时序送 入 ｎ Ｆ４ １微 处 理器 ， Ｒ ２０ 然 后把 Ｃ Ｅ置低 ， 激活 ｎ Ｆ４ １ Ｒ ２０ 进行 Ｓｏｋ ｕｓ Ｍ 发射 。 ｈｃＢ ｒＴ ｔ
１ １２ Ｓ ｏｋ ｕｓ Ｍ 接收流 程 ． ． ｈ ｃ Ｂ ｒ Ｔ ｔ
程 。系统 框 图如图 １所示 。
接 口引脚 为 Ｃ Ｃ Ｋ 、 Ａ Ａ。配 置 本 机 地 址 和 Ｅ、 Ｌ １ Ｄ Ｔ
接 收 的数 据包 大小 ， 入 接 收状 态把 Ｃ 进 Ｅ置 高 ，０ ｓ ２０ 后 ｎ Ｆ４ １ 入监视 状 态 ， Ｒ ２０ 进 等待 数 据包 的到来 。 当接
（ ｉ ｃ Ｍｏ ｅ 两种激 活模式 。 Ｄｒ ｔ ｄ ） ｅ
收 稿 日期 ： Ｏ ７ ２ ２ ０ ２ 。
ｎ Ｆ４ １的所 有 配 置 工 作都 是 通过 Ｃ 、 Ｌ １和 Ｒ ２０ ＳＣＫ
ＤＴ Ａ Ａ这 ３ 个引脚完成 ， 其配置为突发模式需要 １ 字 ５
节 的配置 ， 直接模 式 只需要 ２字 节的配 置 。
产 品 中去 。
率 。与射频协议相关 的所有高速信号处理在 片内进 行 ， 样做 的好处 是 ： 的 系统 费 用 （ 速 微 处理 器也 这 低 低 能进行 高速 射频 发射 ） 数据 在 空 中停 留时 间短 ， 干 ； 抗

基于NRF2401和MSP430F149实现无线通信一、实验目的：1、掌握无线通信模块NRF2401的使用方法，学会用此模块实现数据传输；2、进一步了解MSP430F149单片机的编程语言和环境.二、实验功能：本实验完成无线通信功能，具体是通过NRF2401实现一个发送数据一个接受数据，发送端实现0～99循环发送,接收端接受数据并显示在数码管上。

注意：由于NRF2401价格不菲且易坏,所以将此模块插入到最小系统板上的插槽时应注意师父查反,正确的方向是天线端向外，且插拔时一定要断电.三、实验原理：NRF2401是单片射频收发一体芯片，工作于2.4—2。

5GHz ISM频段，适用于多种无线通信场合,如无线遥控器、无线鼠标等，且传输数据稳定,这种无线通信解决方案适合传输距离较近的无线控制项目，它只需要和处理器配合使用便能实现可靠的数据传递。

下面详细介绍如何运用MSP430单片机控制NRF2401完成无线通信。

1、RT2411模块按照设计流程,应该是根据NRF2401的datasheet搭建硬件电路，但是为了使用方便，我们使用了模块电路RT2411，RT2411是NRF2401的典型应用电路（如图1所示）,使用此模块电路的好处是我们只需要将各个引脚连到单片机对应管脚，配合正确的程序就可实现无线通信功能。

相关的两个文档是《NRF2401A..pdf》和《RT2411使用手册》，尤其要注意RT2411模块价格昂贵且容易损坏,使用前一定要认真阅读《RT2411使用手册》第二页的五个注意事项，要尽量避免由于使用不当造成芯片损坏。

图1. RT2411模块实物图（左）和原理图（右）2、实验说明和硬件连接我们将做一个简单实验,由发送机连续循环发送数字1—99，接收机接收数据并将其显示到数码管上，这样可以看到实验效果:接收机数码管上循环显示数值1-99。

发送机和接收机都是由一块MSP430F149最小系统板和一个RT2411模块组成，共需两套MSP430F149最小系统板和两个RT2411模块。

nrf2401介绍nrf2401是一款低功耗无线通信模块，采用2.4GHz频段进行通信。

该模块非常适用于需要远距离无线通信的应用，如物联网设备、无线传感器网络、遥控器等。

特性• 2.4GHz全向射频模块•内置射频前端和调制解调器•最大传输距离可达100米•工作频率范围为2.400-2.525GHz•最大发射功率为0dBm•支持多通道通信•低功耗设计，适合电池供电设备•强大的抗干扰能力•简单易用的SPI接口硬件规格•工作电压：3.3V•工作温度范围：-40°C 到 +85°C•尺寸：15mm x 29mm连接方式nrf2401模块采用SPI接口进行与主控芯片的通信。

需要连接如下几个引脚：•MOSI：主控芯片的SPI信号输出引脚•MISO：主控芯片的SPI信号输入引脚•SCK：主控芯片的SPI时钟引脚•CSN：片选引脚，用于使能模块•CE：片选引脚，用于控制模块的工作模式应用示例以下是一个基本的nrf2401模块应用示例：```c #include <SPI.h>// 定义连接nrf2401模块的引脚 #define MOSI 11 #define MISO 12 #define SCK 13 #define CSN 10 #define CE 9void setup() { SPI.begin(); SPI.setDataMode(SPI_MODE0); SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV4);pinMode(CSN, OUTPUT); digitalWrite(CSN, HIGH);pinMode(CE, OUTPUT); digitalWrite(CE, LOW); }void loop() { // 选择通信通道 selectChannel(2);// 发送数据 sendData(。

在短距离的通信中，无线技术被普遍看好，其中射频技术因其功耗低和无方向性等优点而受到青睐。

通信频率为2.4GHz的频段是全球开放的ISM(工业、科学和医学)频段，人们无需申请许可证即可使用，给开发者和用户带来了很大方便；同时，该频率又可以有效地避免低频段信号、各类电火花以及家用电器等的干扰。

由于这一频段具有的优点，其他的一些应用，例如蓝牙(BlueTooth)、无线局域网(WLAN)也在这一频段；但蓝牙和无线局域网对于工业控制、医疗传感器、智能自动化装置等设备来说，过于复杂，其成本也过高，很难满足快速开发和低成本的要求。

因此，目前迫切需要一种低成本、低功耗、能够快速开发应用的方案，实现设备的无线连接。

本文结合无线片上系统NRF24El芯片的具体系统开发实例，研究一种无线组网技术。

1 无线片上系统NRF24E1NRF24E1 是一种工作频率可达到2.4GHz的无线射频收发芯片。

内部嵌有与8051 兼容的微处理器和10位9路A/D转换器，可以在 1.9～3.6V电压下稳定工作。

其内部还有电压调整器和VDD电压监视，通道转换时间小于200微秒，数据速率1Mbps，不需要外接SAW 滤波器。

NRF24E1是目前首次推出的全球2.4GHz通用的、完整低成本射频系统级芯片。

无线收发部分有与nRF2401同样的功能。

该功能由外部并行口和外部SPI 启动，每一个待发信号对于处理器来讲都可以作为中断来编程，或者通过GPIO端口实现。

NRF24E1是一个可以在全球公用的频段范围(2.4～2.5 GHz)内实现无线通信的芯片。

收发机包含 1 个完全集成的分频器、放大器、调节器和 2 个收发单元。

输出能量、频段等射频参数，可通过射频寄存器方便地编程调节。

在发送模式下，电流消耗只有10.5mA；在接收模式下，只有18mA，所以功耗相当低。

图1是NRF24E1芯片示意图。

从图中看到，NRF24E1由一个8051微控制器内核和一个NRF2401 无线收发器组成，芯片包括：增强型8051 内核、无线收发器NRF2401、9路100ksps的10位模数转换器、UART 异步串口、SPI 接口、PWM 输出、RC振荡器、看门狗和唤醒定时器以及内置的专用稳压电路等。