nRF24L01P自学体会

hzeeng

昨天下午终于找出时间把nRF24L01P的数据手册全部看完了。


其实这份文档的编写方式对于初学者尤其我这种外行来说不太友好，而且有些地方的叙述不全面或者太分散，阅读时总要前后反复翻阅甚至还要专门做个笔记。


总的说来，新一代nRF24L01P与上一代nRF24L01相比寄存器没有太大的变化，但是有几个关于通信管道和ACK的寄存器的配置还是与上一代不同的。另外，个人理解shockburst和enhanced shockburst的区别就在于enhanced shockburst可以在接收机回复ACK时挂上1到32字节的数据包，这样就实现了所谓的“全双工”通信。然而实际探查这项功能发现它的作用其实有限，因为是ACK附加数据包，因此它的传输可靠性无法由射频芯片的校验重发机制保证，只能在接收机软件上做改进，而这有时还不如让接收发送机依照发送次序轮流进入发送/接收状态来的方便。只适合回传一些实时性要求高，对传输可靠性要求不严格的数据。


所谓知易行难，在着手做最基础的SPI通信时就接连遇到了问题。首先是AVR的硬SPI无输出。经过查找，最终问题是SPI设定为主机时，SS口要么设置为输出，要么设置为输入时接上拉，否则当SS为输入又悬空或者低电平就会进入从机模式，自然没有输出。这个问题解决了，接下来遇到了一个更基本的问题，SPI的通信机制。一般说来另外两种常见的通信方式中，UART是有收、发两个数据寄存器，I2C则是通过数据包头来区分接收和发送的数据。而SPI只有一个SPDR寄存器，而且只有写入的时候启动SPI产生SCK信号，怎么去读MISO的数据?要自己做外部中断读取吗？后来才明白，SPI的主机和从机各自的一个SPDR通过MOSI和MISO串联成一个类似环形的大移位寄存器。主机的SPDR中的数据从MOSI每移除一位，从机就在相同的SCK上升沿或下降沿通过MISO将一位数据发送给主机。这样，当SCK八个周期后，主机中的SPDR的数据全部移出了而被从机发送来的数据填充，从机则反之，这样，在一字节的通信结束后再读取SPDR，所返回的数据也就是从机发送来的数据。


解决了这个问题后与nRF24L01P的通信也就变得简单了，先将SS拉低，告知nRF24L01P即将启动SPI通信，当通过MOSI第一次向射频芯片写入任何字节时，MISO上都会有一个字节传送给主机，这个就是芯片默认的0X07状态寄存器里的数据，如果我们在第一次写入读取0X01寄存器的数据，那么0X01寄存器的数据只有在下一字节的通信中才会通过MISO回传给主机，而发起下一轮字节通信就需要主机继续发送数据，那么问题来了，读命令已经发送了，那么接下来我该发送什么。在nRF24L01P的数据手册中给出的建议是发送0XFF，这个命令对射频芯片没有任何意义，其实也可以再随便发送其他任意一个数，只是为了避免产生不必要的麻烦而发送0XFF.发送0X00也可以，而且网上的绝大多数例程都是这样用的，但是这实际上是读0X00寄存器指令。读取完毕后，将SS拉高，本轮通信结束。当下一次SS再次拉低时，一切又重新开始。也就是如果上一轮通信的最后MOSI上发送的是0X00，在这一轮第一次发送指令时MISO上移入的并不是0X00寄存器的状态，而依旧是默认的0X07状态寄存器的状态。


有些绕，但是仔细看手册就会发现原来规则很简单。学习就是一个先将书本学厚，再将书本学薄的过程。


此外，MISO和IRQ信号虽然理论上和实际试验都可以达到AVR的0.7VDD的高电平检测电压，但是在实际应用时必须要做3.3V到5V的电平转换，否则极容易被干扰。而且对芯片的初始化也要等到开机后500毫秒在进行，以免因为芯片上电后还未稳定工作而配置不正常，事实也的确证明，芯片从上电到稳定的确存在一个比较长的时间。
但近年来国产芯片的替代品出来后，有理由项目国产芯片在支持产品本身需求的前提下，的却能降低成本。NRF24L01P的国产替代SI24R1也是有一同测试，确实是还可以