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如何在Arduino中使用NRF24L01模块

消耗积分:3 | 格式:zip | 大小:0.11 MB | 2022-10-19

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描述

主条目:如何在 Arduino 中使用 NRF24L01 模块

拥有两个或多个 Arduino 板能够在一定距离内以无线方式相互通信打开了许多可能性,例如远程监控传感器数据、控制机器人、家庭自动化等等。NRF24L01 是一种良好、可靠且廉价的解决方案。

NRF24L01+ 是 NRF24L01 的更新版本,能够额外提供 250kbps 的空中数据速率,而没有“+”的只有 1Mbps 和 2Mbps。只要使用 1 或 2 MBps 作为数据速率,两个版本都可以混合使用。

NRF24L01 与 NRF24L01+PA+LNA

NRF24L01 模块严格需要 3.3V,但逻辑引脚可承受 5V。这就是为什么我们推荐使用 NRF24L01 适配器作为稳压器,保持电压稳定,应用滤波和降低噪音。

 
NRF24L01模块的不同版本
 

第一个版本(左侧)使用板载天线。这允许更紧凑的突破版本。使用此版本,您将能够在 100 米的距离内进行通信(室内范围,尤其是穿过墙壁,将略微减弱)。我们将它用于接收器。

第二个版本(右侧)集成了 PA、LNA 和收发切换威廉希尔官方网站 。该范围扩展芯片与外部天线一起帮助模块达到约 1000m。我们将它用于发射器。

该适配器对两个版本的工作方式相同,并且具有与原始板相同的引脚排列。

接线图

NRF24L01 模块使用 SPI 协议与 Arduino 通信。该模块充当 SPI 从机,这意味着它只能与具有专用 SPI 通信线路的设备一起使用。这意味着MOSI MISOSCK引脚必须连接到微控制器上相应的引脚。我们使用了 Arduino Nano,这些引脚如下:

  • MOSI :Arduino Nano D11
  • 味噌:Arduino Nano D12
  • SCK : Arduino Nano D13

CECSN引脚可以分别连接到 Arduino Nano D9 和 D10(您可以使用任何引脚)但是,D10 引脚是一个特殊引脚,必须将其设置为OUTPUT才能使Arduino Nano作为 SPI 主机运行。如果您使用不同的 Arduino 板,建议在继续之前查看Arduino 官方文档。

pYYBAGNOS62ABhi0AAExjoMJUAU947.png
带有 NRF24L01 的 Arduino Nano 接线
 

注意:您需要制作两个这样的威廉希尔官方网站 。一个充当发射器,另一个充当接收器。两者的接线是相同的。

为 nRF24L01 安装 Arduino 库

该库将为您提供与模块进行通信的接口,从而为您节省大量时间,并提供经过社区多年测试和改进的强大代码库。您可以从我们的官方存储库下载该库。

要导入它,请打开 Arduino IDE,转到 Sketch > Include Library > Add.ZIP Library,然后选择刚刚下载的文件。

poYBAGNOS6-AXK2tAABgOEnpXcY744.png
 

然后你可以简单地使用include语句:

#include "RF24.h"
#include "nRF24L01.h"

它将包含具有与模块交互的预定义函数的库。

发射器 Arduino 代码

我们定义了一个结构(称为payload ),它将每INTERVAL_MS_TRANSMISSION毫秒发送一次。

  • setup()函数使用提供的配置启动模块作为发送器。
  • loop()函数将负责更新有效负载值并发送它们。
#include "SPI.h"
#include "RF24.h"
#include "nRF24L01.h"

#define CE_PIN 9
#define CSN_PIN 10

#define INTERVAL_MS_TRANSMISSION 250

RF24 radio(CE_PIN, CSN_PIN);

const byte address[6] = "00001";

//NRF24L01 buffer limit is 32 bytes (max struct size)
struct payload {
  byte data1;
  char data2;
};

payload payload;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);

  radio.begin();

  //Append ACK packet from the receiving radio back to the transmitting radio
  radio.setAutoAck(false); //(true|false)
  //Set the transmission datarate
  radio.setDataRate(RF24_250KBPS); //(RF24_250KBPS|RF24_1MBPS|RF24_2MBPS)
  //Greater level = more consumption = longer distance
  radio.setPALevel(RF24_PA_MAX); //(RF24_PA_MIN|RF24_PA_LOW|RF24_PA_HIGH|RF24_PA_MAX)
  //Default value is the maximum 32 bytes
  radio.setPayloadSize(sizeof(payload));
  //Act as transmitter
  radio.openWritingPipe(address);
  radio.stopListening();
}

void loop()
{
  payload.data1 = 123;
  payload.data2 = 'x';

  radio.write(&payload, sizeof(payload));

  Serial.print("Data1:");
  Serial.println(payload.data1);

  Serial.print("Data2:");
  Serial.println(payload.data2);

  Serial.println("Sent");

  delay(INTERVAL_MS_TRANSMISSION);
}

接收器 Arduino 代码

我们将监听发送器中定义的结构(称为payload )。在INTERVAL_MS_SIGNAL_LOST毫秒后,连接将被视为丢失。

  • setup()函数使用提供的配置启动模块作为接收器。
  • loop()函数将负责侦听有效负载并进行处理。
  • lostConnection()函数将处理丢失的连接以防止不必要的行为。
#include "SPI.h"
#include "RF24.h"
#include "nRF24L01.h"

#define CE_PIN 9
#define CSN_PIN 10

#define INTERVAL_MS_SIGNAL_LOST 1000
#define INTERVAL_MS_SIGNAL_RETRY 250

RF24 radio(CE_PIN, CSN_PIN);

const byte address[6] = "00001";

//NRF24L01 buffer limit is 32 bytes (max struct size)
struct payload {
  byte data1;
  char data2;
};

payload payload;

unsigned long lastSignalMillis = 0;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);

  radio.begin();

  //Append ACK packet from the receiving radio back to the transmitting radio
  radio.setAutoAck(false); //(true|false)
  //Set the transmission datarate
  radio.setDataRate(RF24_250KBPS); //(RF24_250KBPS|RF24_1MBPS|RF24_2MBPS)
  //Greater level = more consumption = longer distance
  radio.setPALevel(RF24_PA_MIN); //(RF24_PA_MIN|RF24_PA_LOW|RF24_PA_HIGH|RF24_PA_MAX)
  //Default value is the maximum 32 bytes1
  radio.setPayloadSize(sizeof(payload));
  //Act as receiver
  radio.openReadingPipe(0, address);
  radio.startListening();
}

void loop()
{
  unsigned long currentMillis = millis();

  if (radio.available() > 0) {
    radio.read(&payload, sizeof(payload));

    Serial.println("Received");

    Serial.print("Data1:");
    Serial.println(payload.data1);

    Serial.print("Data2:");
    Serial.println(payload.data2);

    lastSignalMillis = currentMillis;
  }

  if (currentMillis - lastSignalMillis > INTERVAL_MS_SIGNAL_LOST) {
    lostConnection();
  }
}

void lostConnection()
{
  Serial.println("We have lost connection, preventing unwanted behavior");

  delay(INTERVAL_MS_SIGNAL_RETRY);
}

测试

请记住,我们必须构建两个具有相同接线的威廉希尔官方网站 。

一方面,我们将上传发射器代码。它将生成消息有效负载并在每个INTERVAL_MS_TRANSMISSION发送它

另一方面,我们将上传接收方代码。它将侦听消息有效负载并进行处理。串行监视器将输出类似于:

pYYBAGNOS7GAYZXjAAAZOAHAt5o744.png
 

最后一行表示连接丢失(在没有信号的INTERVAL_MS_SIGNAL_LOST毫秒之后)。在我们的例子中,这是一种预期的行为。在现实生活中,由于许多已知和未知的原因,信号可能会丢失,我们应该能够控制它并采取纠正措施(在lostConnection()函数中)。


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