nRF2401A模塊手冊

1、2.4GHz無線收發(fā)模塊一、 模塊特性· 2.4GHz全球免費開放ISM頻段，符合FCC標(biāo)準(zhǔn)；· 最高1Mbps傳輸速率，GMSK調(diào)制；· 雙通道接收，125頻道，頻道切換時間<200uS，內(nèi)置硬件CRC校驗，· 低功耗1.93.6V供電，PowerDown模式耗電<1uA；· PCB天線，體積小巧，標(biāo)準(zhǔn)接口，方便嵌入式應(yīng)用；· 程序原代碼提供，降低開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期。二、 基本電氣參數(shù)參數(shù)數(shù)值單位最小供電電壓1.9V最大供電電壓3.6V最大發(fā)射功率0dB最高數(shù)據(jù)速率1000Kbps發(fā)射電流( -5dB)10mA接收靈

2、敏度-93dB接收電流18mA使用溫度范圍-4085低功耗掉電電流< 1uA三、 硬件接口1 引腳功能表引腳標(biāo)號名 稱功 能類型1 PINDATA通道1數(shù)據(jù)輸入輸出口I/O2 PINVss電源地3 PINCLK1通道1時鐘輸入口I/O4 PINVss電源地5 PINDR1通道1數(shù)據(jù)接收中斷輸出O6 PINCS工作模式選擇，配置模式與通信模式選擇I7 PINDO2通道2數(shù)據(jù)輸出口O8 PINVss電源地9 PINCLK2通道2時鐘輸入口I/O10 PINVss電源地11 PINDR2通道2數(shù)據(jù)接收中斷輸出O12 PINCE通信使能，高有效I13 PINPWR掉電控制，低電平進(jìn)入掉電狀態(tài)I1

3、4PINVss電源地15PINVdd電源輸入16PINVdd電源輸入注：I 數(shù)字信號輸入端口，O 數(shù)字信號輸出端口，I/O 數(shù)字信號輸入/輸出端口。2 MCU連接圖3 信號參數(shù)表應(yīng)用條件最小正常最大單位電源電壓1.933.6V使用溫度-402785數(shù)字輸入端口最小正常最大單位VIH高電平輸入電壓Vdd-0.3VddVVIL低電平輸出電壓Vss0.3V數(shù)字輸出端口最小正常最大單位VOH高電平輸出電壓Vdd-0.3VddVVOL低電平輸出電壓Vss0.3V四、軟件編程1 器件配置邏輯A、 器件狀態(tài)配置模式配置引腳PWRCECS通信模式110配置模式101待機(jī)模式100掉電模式0XX說明： 待機(jī)模式

4、下，停止收發(fā)數(shù)據(jù)，時鐘正常工作，功耗約為12uA； 掉電模式下，停止收發(fā)數(shù)據(jù)，時鐘停止工作，功耗約為1uA； 配置模式下，對內(nèi)部寄存器進(jìn)行功能配置； 通信模式下，正常收發(fā)數(shù)據(jù)，收發(fā)切換由內(nèi)部寄存器控制； 掉電模式轉(zhuǎn)換到配置模式的最長時間為3mS; 掉電模式轉(zhuǎn)換到通信模式的最長時間為3mS; 從待機(jī)模式轉(zhuǎn)換到ShockBurst 模式（見數(shù)據(jù)通信）最長時間為195uS; 從待機(jī)模式轉(zhuǎn)換到Direct模式（見數(shù)據(jù)通信）最長時間為202uS; 從待機(jī)模式轉(zhuǎn)換到接收模式（見數(shù)據(jù)通信）最長時間為202uS;B、 寄存器配置表配置寄存器是一個144bit的移位寄存器，上電后必須首先通過數(shù)據(jù)通道1配置bit

5、0bit119，在通信過程，更改器件配置，只需要配置bit0至配置內(nèi)容的最高即可，無須全部配置。寄存器位位寬名稱功能14312024TEST保留用于測試119:1128DATA2_W數(shù)據(jù)通道2寬度111:1048DATA1_W數(shù)據(jù)通道1寬度103:6440ADDR2通道2軟件地址63:2440ADDR1通道1軟件地址23:186ADDR_W軟件地址寬度（通道1、2）171CRC_LCRC長度選擇（8bit or 16bit）161CRC_EN硬件CRC使能控制151RX2_EN通道2使能控制141CM通信模式選擇131RFDR_SB數(shù)據(jù)速率選擇12:103XO_F晶振頻率選擇9:82RF_PW

6、R發(fā)射功率選擇7:17RF_CH#通信頻道選擇01RX_EN發(fā)射/接收選擇C寄存器配置操作時序名 稱最小值最大值說 明Td50nSCS變高之前，CLK1與DATA保持為低的最短時間Tcs2data5uSCS有效到DATA有效的最短時間Ts500nSDATA有效到數(shù)據(jù)讀取的最短時間Th500nS數(shù)據(jù)讀取時數(shù)據(jù)保持最短時間Thmin500nSCLK1高電平保持最短時間2 數(shù)據(jù)通信通信模式下有兩中通信方式：ShockBurst 模式及Direct模式。ShockBurst 模式數(shù)據(jù)首先傳送到芯片內(nèi)，然后以設(shè)定的速率將數(shù)據(jù)發(fā)射出去，這樣可以保證較高的數(shù)據(jù)通信速率下使用低速控制器，降低功耗減少受干擾的機(jī)

7、會，同時內(nèi)部集成硬件通信協(xié)議和CRC數(shù)據(jù)校驗，保證了極高的通信穩(wěn)定性。Direct模式數(shù)據(jù)發(fā)送到芯片即通過RF直接發(fā)射出去，所有的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)校驗都由控制器軟件實現(xiàn)。A、 ShockBurst 模式1、 數(shù)據(jù)格式一個完整的數(shù)據(jù)包括如下四個部分，其中2、3、4部分的總長度至多256bits，RF發(fā)射速率固定250Kbps或者1Mbps。1234通信序列地 址數(shù) 據(jù)CRC校驗通信序列：由模塊內(nèi)部自動填加，用戶無須理會；地 址：正式數(shù)據(jù)發(fā)送前先發(fā)送到模塊，地址長度15Byte，必須與接收模塊內(nèi)部配置的軟件地址長度、內(nèi)容相一致； 數(shù) 據(jù)：用戶需要傳送的數(shù)據(jù)，長度最長為30字節(jié)（配置地址長度1字節(jié)，8

8、bits CRC校驗）；CRC校驗：在配置時指定使用硬件CRC或者軟件數(shù)據(jù)校驗，使用硬件CRC時，模塊內(nèi)部自動計算和數(shù)據(jù)加載，用戶無須理會，硬件CRC長度有8bits及16bits可選。2、 發(fā)射數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)射控制引腳包括CE、CLK1、DATA，流程如下：a. 微控制器配置寄存器為ShockBurst 發(fā)射模式，等待最小轉(zhuǎn)換時間；b. 微控制器加載接收目標(biāo)地址及需要傳送的數(shù)據(jù)，模塊自動CRC計算；c. CE置為低，模塊自動填加通信序號后進(jìn)入ShockBurst 發(fā)射模式；d. 模塊返回待機(jī)模式。名 稱最小值最大值說 明Td50nSCS變高之前，CLK1與DATA保持為低的最短時間Tcs2dat

9、a5uSCS有效到DATA有效的最短時間Ts500nSDATA有效到數(shù)據(jù)讀取的最短時間Th500nS數(shù)據(jù)讀取時數(shù)據(jù)保持最短時間Thmin500nSCLK1高電平保持最短時間Tsby2txSB195uS數(shù)據(jù)傳送完畢到發(fā)射的延遲時間3、 接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收控制引腳包括CE、CLK1、DATA、DR1（單通道接收），流程如下：a. 微控制器配置寄存器為ShockBurst 接收模式，等待最小轉(zhuǎn)換時間；b. 模塊接收數(shù)據(jù)包，解碼通信序列及地址；c. 模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)CRC校驗，接收中斷信號DR1/2輸出低；d. 微控制器接收數(shù)據(jù)，接收中斷信號DR1/2返回高，模塊返回接收模式。e. 輸出的數(shù)據(jù)僅僅只有“數(shù)據(jù)

10、段”， 通信序列、地址、CRC自動取消。名 稱最小值最大值說 明Td50nSCS變高之前，CLK1與DATA保持為低的最短時間Tsby2rx202uS系統(tǒng)準(zhǔn)備到數(shù)據(jù)接受的最長時間Tdr2clk50nSDATA讀取有效的最短時間Tclk2data50nSDATA變換的最長時間Thmin500nSCLK1高電平保持最短時間B、 Direct模式1、 數(shù)據(jù)格式一個完整的數(shù)據(jù)包括如下兩個部分，數(shù)據(jù)長度不受具體限制，只需要保證發(fā)射時間在4mS以內(nèi)即可，在1Mbps下可以最大發(fā)送4000bits數(shù)據(jù)，RF發(fā)射速率固定250Kbps±200ppm或者1Mbps±200ppm。12通信序列

11、數(shù)據(jù)通信序列：由微控制器發(fā)出，是一個8bit的信號，固定為0x55(高位在前)或者0xAA(低位在前)，用于時鐘恢復(fù)；數(shù) 據(jù)：數(shù)據(jù)部分應(yīng)該包括通信協(xié)議數(shù)據(jù)（如地址、用戶數(shù)據(jù)、校驗字等信息）。2、 發(fā)射數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)射控制引腳CE、DATA，流程如下：a. 設(shè)置CE為高，等待最小轉(zhuǎn)換時間；b. 數(shù)據(jù)直接調(diào)制載波，所有協(xié)議由微控制器完成。名 稱最小值最大值說 明Td50nSCS變高之前，CLK1與DATA保持為低的最短時間Tsby2txDM202uS系統(tǒng)準(zhǔn)備到數(shù)據(jù)發(fā)射的最大延遲ToaDM4 mSDATA有效發(fā)射的最長時間Tfd1/data rate數(shù)據(jù)發(fā)射完畢CE保持最短時間3、 接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收控制

12、引腳CE、CLK1、DATAa. 設(shè)置CE為高，等待最小轉(zhuǎn)換時間；b. CLK1將隨接收到的數(shù)據(jù)一起發(fā)出，根據(jù)CLK1狀態(tài)即可將數(shù)據(jù)讀入；c. 在Direct模式下無數(shù)據(jù)中斷輸出。名 稱最小值最大值說 明Td50nSCS變高之前，CLK1與DATA保持為低的最短時間Tsby2rx202uS系統(tǒng)準(zhǔn)備到數(shù)據(jù)接收的最大延遲時間Tsdm50nSCLK到有效數(shù)據(jù)讀取的最短時間Thdm300nSCLK高電平保持最短時間Tldm230nSCLK高電平保持最短時間C、 雙通道接收SC2401有兩個接收通道，可以同時接受數(shù)據(jù)而互不干擾。雙通道之間頻率間隔為8MHz，通道一永遠(yuǎn)低于通道二8MHz，接收的具體頻率由

13、配置寄存器（bit8bint1）指定，具體計算公式如下：fCH1 = 2400MHz + RF_CH# × 1MHzfCH2 = FCH1 +8MHzfCH1：通道一工作頻率；fCH2：通道二工作頻率；RF_CH#：配置寄存器bit8bit1指定頻道數(shù) 特別需要注意的地方是fCH1的頻率范圍必須在2400MHz2524MHz之間選擇，fCH2的頻率范圍必須在2408MHz2524MHz之間選擇。四、 封裝尺寸五、 編程實例1、 應(yīng)用范圍工業(yè)控制、計算機(jī)無線外設(shè)、數(shù)據(jù)采集、身份識別、電子標(biāo)簽等點對點通信，略加修改可實現(xiàn)雙通道通信、點對多點通信以及跳頻通信。2、 編程實例發(fā)射頻率：240

14、3M數(shù)據(jù)速率：1Mbps通 道：通道一軟件地址：”sc”數(shù)據(jù)校驗：CRC 16bitRF發(fā)射功率：0dB用戶數(shù)據(jù)：16字節(jié)/* Copyright (c) 2006,成都思誠電子有限公司* All rights reserved.* 文件名稱：nRF2401A.H* 文件標(biāo)識：無* 摘 要：nRF2401A配置頭文件* * 當(dāng)前版本：1.0* 作 者：稅超* 完成日期：2006年8月20日* 取代版本：無* 原 作 者：無* 完成日期：無*/*函數(shù)聲明*/voidSleep_Mode(void);/睡眠模式設(shè)置函數(shù)voidPowOffMode(void);/關(guān)機(jī)模式設(shè)置函數(shù)void RX_Mo

15、de(void);/接收模式設(shè)置函數(shù)void Init2401A(void);/芯片初始化函數(shù)void WriteData(void);/數(shù)據(jù)發(fā)射函數(shù)unsigned char ReadData(void);/數(shù)據(jù)接收函數(shù)/*說明：1。調(diào)用PowOffMode()后重新啟動需調(diào)用Sleep_Mode()后并延遲3mS以 上，以便芯片能正常啟動。2。Init2401A()函數(shù)用于初始化芯片設(shè)置，具體設(shè)置請參見內(nèi)部配置 定義中的選擇項。3。WriteData()函數(shù)用于發(fā)射數(shù)據(jù)。調(diào)用前不需要設(shè)置芯片狀態(tài)，發(fā) 射結(jié)束后芯片進(jìn)入睡眠狀態(tài)，發(fā)送后需要返回接受狀態(tài)時，必須保 證數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后才能轉(zhuǎn)到接收狀

16、態(tài)，否則數(shù)據(jù)發(fā)送失敗。4。ReadData()函數(shù)用于接收數(shù)據(jù)，在準(zhǔn)備接收前需要調(diào)用RX_Mode() 函數(shù)使芯片工作于“接收模式”，接收完數(shù)據(jù)后數(shù)據(jù)存放與指定的緩 沖區(qū)內(nèi)，芯片重新進(jìn)入接收模式。5。使用前需先將端口定義完整。*/*端口定義*/#define RF_PMRA5/電源管理控制#define RF_PM_TTRISA5/電源管理控制方向設(shè)置#define RF_CERA4/使能控制#define RF_CE_TTRISA4/使能控制方向設(shè)置#define RF_CSRC5/片選控制#define RF_CS_TTRISC5/片選控制方向設(shè)置#define RF_DR1RA0/數(shù)據(jù)1

17、準(zhǔn)備好#define RF_DR1_TTRISA0/數(shù)據(jù)1準(zhǔn)備好方向設(shè)置#define RF_CLK1RA1/時鐘輸出#define RF_CLK1_TTRISA1/時鐘方向控制#define RF_DATRA2/數(shù)據(jù)輸出#define RF_DAT_TTRISA2/數(shù)據(jù)方向設(shè)置/*內(nèi)部配置定義*/ /用戶數(shù)據(jù)包長度，（ADDRSIZE+ RFDATASIZE+CRC）<=32#define RFDATASIZE 16 #define ADDRSIZE 2 /地址長度Byte,最大為5/頻段編號,單通道最大124，雙通道最大116#define CH_NO 3/頻道號 #define T

18、X_ADD0x5343/發(fā)送地址，“SC”#define RX_ADD_CH10x5343/通道1接收地址，“SC”#define RX_ADD_CH20/通道2接收地址#define CRC_MODE1/CRC模式選擇，1為16BIT，0為8BIT#define CRC_EN1/CRC使能控制，1使能，0關(guān)閉#define TOW_CH_EN0/雙通道控制，1雙通道，0單通道/工作方式選擇，1 SHOCK方式，0直接方式#define SHOCK_EN1#define BPS1M_EN 1 /速率選擇，1為1M，0為250Kbps/晶振選擇，0為4M，1為8M，2為12M，3為16M，4為2

19、0M#define XT_SEL3/功率選擇，0為-20dB，1為-10dB，2為-5dB，3為0dB#define PA_POW_SEL3#define ADDRESS_WADDRSIZE*8#define TX_ADDR_CODE0(TX_ADD>>32)&0Xff#define TX_ADDR_CODE1(TX_ADD>>24)&0Xff#define TX_ADDR_CODE2(TX_ADD>>16)&0Xff#define TX_ADDR_CODE3(TX_ADD>>8)&0Xff#define TX_A

20、DDR_CODE4TX_ADD&0Xff#define DATA2_W_CODERFDATASIZE*8#define DATA1_W_CODERFDATASIZE*8#defineC2_ADD_CODE0(RX_ADD_CH2>>32)&0xff#defineC2_ADD_CODE1(RX_ADD_CH2>>24)&0xff#defineC2_ADD_CODE2(RX_ADD_CH2>>16)&0xff#defineC2_ADD_CODE3(RX_ADD_CH2>>8)&0xff#defineC2_ADD

21、_CODE4RX_ADD_CH2&0xff#defineC1_ADD_CODE0(RX_ADD_CH1>>32)&0xff#defineC1_ADD_CODE1(RX_ADD_CH1>>24)&0xff#defineC1_ADD_CODE2(RX_ADD_CH1>>16)&0xff#defineC1_ADD_CODE3(RX_ADD_CH1>>8)&0xff#defineC1_ADD_CODE4RX_ADD_CH1&0xff#defineADD_W_CRC_CODE(ADDRESS_W<<

22、;2)|(CRC_MODE<<1)|CRC_EN#define RF_SET_CODE(TOW_CH_EN<<7)|(SHOCK_EN<<6)|(BPS1M_EN<<5)|(XT_SEL<<2)|PA_POW_SEL#define FRE_TX_CODECH_NO<<1#define FRE_RX_CODE(CH_NO<<1)|1/* Copyright (c) 2006,成都思誠電子有限公司* All rights reserved.* 文件名稱：nRF2401A.c* 文件標(biāo)識：無* 摘 要：nRF2401

23、A驅(qū)動程序，* 當(dāng)前版本：1.0* 作 者：稅超* 完成日期：2006年8月20日* 取代版本：無* 原 作 者：無* 完成日期：無*/#include "nRF2401A.h"/*數(shù)據(jù)緩沖區(qū)定義*/unsigned char RF_RX_BuffRFDATASIZE;unsigned charRF_TX_BuffRFDATASIZE;/*2401A單字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸寫入函數(shù)WriteByte2401A() 作用：向2401A寫入單字節(jié)數(shù)據(jù) 入口：待寫入的一字節(jié)數(shù)據(jù) 出口：無*/void WriteByte2401A(unsigned char data) unsigned c

24、har cnt; RF_DAT_T=0;/數(shù)據(jù)端口方向設(shè)置 for(cnt=8;cnt>0;cnt-) if(data&0x80)>0)RF_DAT=1; elseRF_DAT=0; asm("nop"); RF_CLK1=1; asm("nop"); RF_CLK1=0; data<<=1;/*2401A單字節(jié)數(shù)據(jù)讀取函數(shù)ReadByte2401A() 作用：從2401A中讀取單字節(jié)數(shù)據(jù) 入口：無 出口：讀取的單字節(jié)數(shù)據(jù)*/unsigned char ReadByte2401A(void) unsigned char c

25、nt,data; RF_DAT_T=1;/數(shù)據(jù)端口方向設(shè)置 data=0; for(cnt=8;cnt>0;cnt-) data<<=1; if(RF_DAT)data|=0x01; elsedata&=0xfe; asm("nop"); RF_CLK1=1; asm("nop"); RF_CLK1=0; return(data);/*2401A運行模式設(shè)置函數(shù)RunMode() 作用：設(shè)置芯片為睡眠模式 入口：無 出口：無*/void RunMode(void) RF_PM=1; RF_CS=0; RF_CE=1;/*2401

26、A配置模式設(shè)置函數(shù)ConfigMode() 作用：設(shè)置芯片為配置模式 入口：無 出口：無*/void ConfigMode(void) RF_PM=1; RF_CE=0; RF_CS=1; /*2401A睡眠模式設(shè)置函數(shù)SleepMode() 作用：設(shè)置芯片為睡眠模式 入口：無 出口：無*/void SleepMode(void) RF_PM=1; RF_CE=0; RF_CS=0; /*2401A關(guān)機(jī)模式設(shè)置函數(shù)PowOffMode() 作用：設(shè)置芯片為關(guān)機(jī)模式 入口：無 出口：無*/void PowOffMode(void) RF_PM=0; RF_CE=0; RF_CS=0; /*240

27、1A發(fā)送模式設(shè)置函數(shù)TX_Mode() 作用：設(shè)置芯片為發(fā)送模式 入口：無 出口：無*/void TX_Mode(void)/進(jìn)入配置模式 ConfigMode();/配置參數(shù) WriteByte2401A(FRE_TX_CODE);/進(jìn)入收發(fā)模式 RunMode(); /*2401A接收模式設(shè)置函數(shù)RX_Mode() 作用：設(shè)置芯片為接收模式 入口：無 出口：無*/void RX_Mode(void)/進(jìn)入配置模式 ConfigMode();/配置參數(shù) WriteByte2401A(FRE_RX_CODE);/進(jìn)入收發(fā)模式 RunMode(); /*2401A初始化函數(shù)Init2401A()

28、 作用：初始化2401A 入口：無 出口：無*/void Init2401A(void) unsigned int cnt;/設(shè)置端口 RF_CLK1=0; RF_DAT=0; RF_PM_T=0; RF_CE_T=0; RF_CS_T=0; RF_CLK1_T=0; RF_DR1_T=1; RF_DAT_T=0; SleepMode(); for(cnt=500;cnt>0;cnt-);/延時等待上電 ConfigMode();/進(jìn)入配置模式 WriteByte2401A(DATA2_W_CODE); WriteByte2401A(DATA1_W_CODE); WriteByte2401A(C2_ADD_CODE0); WriteByte2401A(C2_ADD_CODE1); WriteByte2401A(C2_ADD_CODE2); WriteByte2401A(C2_ADD_CODE3); WriteByte2401A(C2_ADD_CODE4)