STM32 + 无线通信模块 NRF24L01 数据收发
NRF24L01的模塊資料，網上已很詳盡了，在這不再重復描述知識點了。
這篇文章的目的，旨在把主要知識點膠接起來，梳理成一套完整的步驟，使器件快速上手匯入工作使用。
將按操作順序，拆分成7個步驟，注解重點、暗坑。以方便自己進行知識管理，亦方便同行兄弟查閱。
代碼方面，盡量做到一行代碼一行解釋。（如有訂正和疑問，可留言交流，將迅速回復。）
目錄
一、思維導圖
二、 引腳連接，解釋
三、SPI初始化、函數封裝
四、NRF24L01參數寫入
五、中斷處理函數
六、發送數據
七、接收數據
八、代碼下載
一、思維導圖
3種主要工作模式、8個命令字、每包32字節有效數據，等等這些，直接思維導圖更有效，不用文字啰嗦。
對主要點進行了組織，包括了工作模式、命令字等圖例，認真過一遍，心里馬上就能有個框框。
點擊一下圖片能變成清晰的大圖。當然，右擊保存就更方便查看了。
二、 引腳連接，解釋
明確一個，NRF24L01和SI24R1的引腳、程序是通用的，無需任何修改，市面上大部份的NRF24L01模塊，用的是SI24R1的芯片。兩者間通信也互通，已測試確認！
下面是一個通用模塊的引腳，以安信可的SI24R1模塊為例：
共8個引腳：
三、SPI初始化、函數封裝
NRF的配置，就是把各種參數(數值)，如頻道，速率，目標地址等，用SPI方式寫到指定地址(芯片的寄存器).
?這個寫入配置的動作，拆分開來看，理解為兩部分，是在操作兩種通信，別混亂。
首先主機按NRF datasheet的要求，設置和通過SPI通信，向NRF芯片特定地址(寄存器)寫入參數值；
而這些寫入的數值，就是用于控制NRF與別一個NRF的通信參數。
這兩個通信，理解一下~
1：主機和NRF間的通信：? ? ? ?
- 使用SPI，主機完成對NRF操控，所有操控其實就是4個操作：寫參數、讀參數、寫要發送的數據，讀出收到的數據;?
- 上面的操控，分拆到SPI的操作上，就是常用的6個函數：SPI初始化、字節收發、寫1字節，讀1字節，寫N字節，讀N字節;
- 寫入參數：是NRF與NRF間通信的參數值, 如頻道 ，速率，CRC校檢，自動回答，自動重發，目標地址....
- 讀取參數，主要是STATUS狀態寄存器的值，用于判斷中斷源；
- 寫入發送數據，把待發送的數據寫到TX_FIFO. NRF按包發送數據，包中有效數據最大32字節；要手動做分包處理；
- 讀出收到數據，檢測到RX_DR中斷發生后（IRQ引腳被拉低)，用SPI把RX_FIFO緩沖區的值，讀取存放到指自已的緩沖區；
- NRF的SPI通信速度可達10MHz,但為保證數據傳輸的完整不掉包，盡量不要超過8MHz;
- NRF要求SPI通信時，在上升沿采樣數據，要注意時序。
2：NRF和NRF間的收發通信：
- NRF按主機剛才寫到芯片的參數值開始工作(手動)，通過電波傳輸到另一個芯片中或接收別一芯片的數據(自動)。
- 這部份通信我們要做的，僅是控制CE引腳的高低電平，配合CONFIG寄存器，使NRF在接收、發送、待機三種狀態切換。
- NRF間的無線通信，基本沒我們什么事。
編程順序：? GPIO配置? >? SPI配置? >? SPI(5個小函數)? >? 寫NRF配置? >? NRF中斷處理(3種情況)? >? NRF收、發(2個主函數)
GPIO初始化代碼：
/*** SPI通信引腳, CS, SCK, MOSI, MISO ***/ GPIOSet (NRF24L01_SPI_CSN_GPIO, NRF24L01_SPI_CSN_PIN, G_MODE_OUT , G_OTYPE_PP, G_OSPEED_25M, G_PUPD_UP , 0); // cs GPIOSet (NRF24L01_SPI_CLK_GPIO , NRF24L01_SPI_CLK_PIN , G_MODE_AF , G_OTYPE_PP , G_OSPEED_25M , G_PUPD_DOWN , G_AF_SPI2 ); // sck GPIOSet (NRF24L01_SPI_MOSI_GPIO ,NRF24L01_SPI_MOSI_PIN , G_MODE_AF , G_OTYPE_PP , G_OSPEED_25M , G_PUPD_DOWN , G_AF_SPI2 ); // mosi GPIOSet (NRF24L01_SPI_MISO_GPIO ,NRF24L01_SPI_MISO_PIN , G_MODE_AF , G_OTYPE_PP , G_OSPEED_25M , G_PUPD_DOWN , G_AF_SPI2 ); // miso /*** NRF控制引腳, CE, IRQ ***/ GPIOSet (NRF24L01_CE_GPIO , NRF24L01_CE_PIN , G_MODE_OUT , G_OTYPE_PP , G_OSPEED_25M , G_PUPD_DOWN , 0); // CE GPIOSet (NRF24L01_IRQ_GPIO , NRF24L01_IRQ_PIN , G_MODE_IN , G_OTYPE_PP , G_OSPEED_25M , G_PUPD_UP , 0); // IRQ NRF24L01芯片的IRQ引腳下拉能力很弱，注意外部上拉電阻大小，及MCU的上下拉GPIOSet是個自己封裝的初始化函數，不用管，重點看其中的參數就好，注意各上下拉。
SPI 初始化代碼：
/*** SPI通信部分 ***/ CSN_HIGH; //失能NRF NRF24L01_SPI_EN_CLOCK ; // 時鐘 NRF24L01_SPIX->CR1 = 0; // 清0 NRF24L01_SPIX->CR1 |= 0<<0; // 采樣沿數, NRF要求上升沿采樣 CPHA:時鐘相位,0x1=在第2個時鐘邊沿進行數據采樣， NRF24L01_SPIX->CR1 |= 0<<1; // 時鐘線閑時極性, CPOL:時鐘極性,0x1=空閑狀態時，SCK保持高電平 NRF24L01_SPIX->CR1 |= 1<<2; // 主從模式, 0=從，1=主 NRF24L01_SPIX->CR1 |= 2<<3; // 波特率控制[5:3], 0=fPCLK/2, 1=/4倍 2=/8 3/16 NRF24L01_SPIX->CR1 |= 0<<7; // LSB先行， 0=MSB, 1=LSB NRF24L01_SPIX->CR1 |= 1<<8; // 內部從器件選擇,根據9位設置(失能內部NSS) NRF24L01_SPIX->CR1 |= 1<<9; // 軟件從器件管理 : 0=禁止軟件管理從設備， 1=使能軟件從器件管理(軟件NSS) NRF24L01_SPIX->CR1 |= 0<<11; // 數據幀格式, 0=8位, 1=16位 NRF24L01_SPIX->CR1 |= 1<<6; // 使能SPI 初始化重點：
- NRF要求在上升沿時采集數值。這就要閑時電平和采樣沿要配合好。
- NRF的SPI可達10MHz, 但實際使用時，不要超過8MHz。這個在SPI的波特率中可控制，因為SPI通信速率受限低速一方。
- 重要：如果多個設備共用同一SPI，把各自的SPI配置封裝成函數，每次使用SPI通信前各自調用一次，以使用自己的配置。
插個話題，為什么使用寄存器操作編程？因為：使用寄存器=簡單+清晰，你看，不是嗎？
SPI收發函數
/***************************************************************************** *函 數： u8 SPI_RW(u8 Data) *功 能： SPI寫入一個字節，并返回一個字節 *參 數： 要寫入的一字節 *返回值： 返回一字節數據 *****************************************************************************/ u8 SPI_SendByte(u8 Data) {u8 retry =0;while((NRF24L01_SPIX ->SR & 2) == 0){ // 理解方式，應該把前式的結果理解為一個寄存器位值，如果這個位值是等號后面的值，就等待retry++;if(retry>200) return 0;}NRF24L01_SPIX ->DR = Data;retry=0;while((NRF24L01_SPIX->SR & 1) == 0 ){retry++;if(retry>200) return 0;}return NRF24L01_SPIX->DR ; }/***************************************************************************** *函 數：u8 Nrf24l01_WriteReg(u8 reg,u8 value) *功 能：向指定寄存器地址，寫一個字節數據 *參 數：reg： 寄存器地址 * val: 要寫入的值 *返回值：status *****************************************************************************/ u8 Nrf24l01_WriteReg(u8 reg,u8 value) {u8 status; CSN_LOW;status = SPI_SendByte(reg) ;SPI_SendByte(value);CSN_HIGH; return status; }/***************************************************************************** *函 數：u8 NRF24l01_read_reg(u8 reg) *功 能：向指定寄存器地址，讀出一字節數據 *參 數：reg： 寄存器地址 *返回值：reg_val(第二個讀取到的字節) *****************************************************************************/ u8 Nrf24l01_ReadReg(u8 reg) {u8 reg_val; CSN_LOW;SPI_SendByte(reg);reg_val = SPI_SendByte(0xFF);CSN_HIGH; return reg_val; }/***************************************************************************** *函 數：u8 Nrf24l01_WriteBuf(u8 reg, u8 *pBuf, u8 len) *功 能：寫一組數據到寄存器 *參 數：reg： 寄存器地址 * pBuf： 要寫入數據的地址 * len: 要寫入的數據長度 *返回值：status *備 注：NRF2401代碼移植只需把SPI驅動修改成自己的即可 *****************************************************************************/ u8 Nrf24l01_WriteBuf(u8 reg, u8 *pBuf, u8 len) {u8 status; CSN_LOW;status = SPI_SendByte(reg);for(u8 i=0; i<len; i++) {SPI_SendByte(pBuf[i]); }CSN_HIGH; return status; }/***************************************************************************** *函 數： u8 vNrf24l01_ReadBuf(u8 reg, u8 *pBuf, u8 len) *功 能： 向指定寄存器地址，讀出指定長度的數據 *參 數： reg : 寄存器地址 * pBuf : 數據存放緩沖區 * len : 讀取的字節數量 *返回值： status : 設備狀態字 *****************************************************************************/ u8 Nrf24l01_ReadBuf(u8 reg, u8 *pBuf, u8 len) {u8 status; CSN_LOW;status = SPI_SendByte(reg);for(u8 i = 0; i<len ;i++){pBuf[i] = SPI_SendByte(0xFF); }CSN_HIGH; return status; }注意：在進入下一步配置NRF24L01前，必須先測試一下SPI通信是否成功 。一般是往NRF的發送地址寄存器寫入五個字節，再讀出來，把讀出的數據和原數據對比，?就能知道SPI是否配置正確、 NRF24L01是否連接成功。
代碼程序中，有個連接測試函數，可以作模塊的連接，沒有貼上來，留郵箱吧。
四、NRF24L01參數寫入
使用上面初始化的SPI，和剛封裝好的幾個函數，就可以把需要的參數，寫到NRF特定的地址(寄存器), 完成對其配置。
NRF24L01 參數配置代碼：
/*** NRF24L01通信配置 30,2M,***/ CE_LOW; // 熱待機模式， 只有在ce置低時，才能配置寄存器 //delayUs(2000); // PowerDown 切換為 PowerUp需要1.5ms Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER + RF_CH, 30); // 射頻通道，即頻率(0-125) Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER + RF_SETUP, 0x0F); // 設置TX發射參數,0db增益,2Mbps,低噪聲增益關閉 （注意：低噪聲增益關閉/開啟直接影響通信,要開啟都開啟，要關閉都關閉0x0f）0x07 Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER + SETUP_AW, 0x03); // 地址長度，默認值時0x03,即5字節 Nrf24l01_WriteBuf(W_REGISTER + TX_ADDR, (u8*)TX_ADDRESS, 5); // 寫TX節點地址， 地址寬度：5字節，40位 Nrf24l01_WriteBuf(W_REGISTER + RX_ADDR_P0, (u8*)TX_ADDRESS, 5); // 設置TX節點地址,主要為了使能ACK，， 地址寬度：5字節，40位 Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER + SETUP_RETR, 0x0A); // 設置自動重發間隔時間:500us + 86us;最大自動重發次數:10次 0x1A Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER + EN_RXADDR, 0x01); // 使能通道0的接收地址 Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER + EN_AA, 0x01); // 使能通道0自動應答 Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER + RX_PW_P0, 32); // 選擇通道0的有效數據寬度 Nrf24l01_WriteReg(FLUSH_TX, 0xff); // 清除TX_FIFO Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER+STATUS, 0X7E); // 清除所有中斷,防止一進去接收模式就觸發中斷 Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER+CONFIG, 0x0F); // 配置為接收模式 CE_HIGH; // CE置高，進入狀態重點：
- CE引腳置低，方可配置NRF寄存器！? 各教程都這教的，但測試過不置低也可正常配置。
- RF_CH,：頻道，2.4G為基址，1M為間隔值，如上面的30，代表使用2.430G的頻率進行芯片間通信?？稍O值0~125。
- RF_SETUP: 發射功率可配置，說白了就是的耗電程度。接收狀態的功率是不能設置的，所以接收才是耗電的大頭。數據傳輸率，常說的空中速率，一般設置2M
- 地址長度，5字節，這個很獨特
- TX_ADDR：數據要發送到的目標地址
- RX_ADDR_P0: 接收通道0的接收地址，接收這個地址設備發來的數據，這里設為和TX_ADDR一致，是為了自動應答。
- NRF共有6個接收通道，p0~p5, 可同時監聽6個不同地址的信號，p0通道也用于作自動應答作用。
- TX_FIFO, 發送數據緩沖區，96字節，32字節為一組，共3組，可理解為緩沖區可存放3組發送數據。
- RX_FIFO, 同上，兩個FIFO相互獨立。 雖然是FIFO,雖然有3組，但最好還是一包一包收發，狀態切換時間難把握。
- 倒數第二行，配置為接收模式，注意，這個時候還沒開始工作的，還處于PownDown狀態，狀態和模式是兩回事。
- 最后一行，CE置高10us后，才進入工作狀態，因之前配置的是接收模式，所以將進入接收狀態
五、中斷處理函數
為什么要先說中斷？感覺先了解了中斷，那么發送、接收就更好理解。
其實不應該叫中斷的，但這樣好理解，還是遵從約定俗成吧。
中斷時, IRQ電平被拉低，是由NRF控制產生的，三種情況可觸發：發送成功、達到重發最大次數、接收到數據。
發送成功：
- 1：PTX發送數據后，馬上開始計時，130us后切換到接收模式，此時計時還在繼續
- 2：PRX在收到數據后，經CRC校檢，數據完整后發回ACK信號
- 3：PTX在規定時間內收到ACK信號，則置位TX_DS標志，IRQ引腳被拉低
達到重發最大次數：
- 1：PTX發送數據后，馬上開始計時，130us后切換到接收模式，此時計時還在繼續
- 2：PTX在規定時間內，沒收到ACK信號，原因很多：如PRX沒收到數據，CRC校驗錯誤....
- 3：PTX再次發送一次數據，重復步驟1
- 4：SETUP_RETR寄存器可設置重發的次數，達到最大次數后，MAX_RT位被置位，IRQ引腳被拉低。
接收到數據：
- PRX收到數據，經CRC校檢，數據完整，有效數據存放到RX_FIFO，RX_DR位置高，IRQ引腳被拉低。
說說清理中斷，要清理的中斷有兩處:
- NRF的中斷位，上面的三種標志中斷位，都在寄存器STATUS中，各位置1可清0，IRQ引腳即回到高電平。
- 單片機mcu的中斷位，清理外部中斷線標志位，否則會在中斷函數里死循環。
中斷處理函數代碼：
void NRF24L01_IRQ_IRQHANDLER(void) { u8 status=0 ;CE_LOW; // 拉低CE，以便讀取NRF中STATUS中的數據 status = Nrf24l01_ReadReg(R_REGISTER + STATUS); // 讀取STATUS中的數據，以便判斷是由什么中斷源觸發的IRQ中斷/*** 發送完成中斷 ***/if(status & STATUS_TX){ Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER+STATUS, STATUS_TX); // 清NRF中斷：發送完成Nrf24l01_WriteReg(FLUSH_TX, 0xff); // 清發送緩沖區：TX_FIFOprintf("\r\n發送成功!!!!\r\n");vNrf24l01_RxMode (); // 切換為接收狀態}/*** 接收完成中斷 ***/if(status & STATUS_RX){ memset (NRF_RX_DATA , 0, 32); Nrf24l01_ReadBuf(R_RX_PAYLOAD, NRF_RX_DATA , RX_PAYLO_WIDTH); // 讀數據Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER+STATUS, STATUS_RX); // 清NRF中斷：收到數據Nrf24l01_WriteReg(FLUSH_RX,0xff); // 清除RX FIFO(注意：這句話很必要) printf("\r\n接收到數據： %s\r\n", NRF_RX_DATA); vNrf24l01_RxMode (); // 切換為接收狀態}/*** 最大重發次數中斷 ***/if(status & STATUS_MAX){ Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER+STATUS, 0x70); // 清NRF中斷：三個Nrf24l01_WriteReg(FLUSH_TX, 0xff); // 清除TX_FIFO printf("\r\n發送失敗，達到最大重發次數!!!\r\n"); vNrf24l01_RxMode(); // 切換為接收狀態}EXTI->PR |= NRF24L01_IRQ_PIN ; // 清理外部中斷線標志位 }六、發送數據
NRF的數據收發，是一包一包進行的，一包(幀)數據：包括了前導碼、目標地址、包控制域、有效數據、CRC, 但我們只管有效數據，其它的不用我們負責，NRF發送時自動打包，接收到數據時自動拆包。
每一包的有效數據最大為32個字節。當然，也可以只發一個字節的數據。
要發送的數據大于32字節，就要分包進行，自行手動分包處理。
因為在配置部分時，已配置好了頻道，速率，重發次數等各種參數，在需要發送數據時，只要往芯片寫入要發送的數據和地址，然后切換為發送狀態，芯片就會自動發送。
發送成功(收到ack)，會產生TX_DS中斷。
發送失敗了(達到最大重發次數), 也會產生MAR_RT中斷。
在中斷函數里，根據情況作處理就好。
發送數據代碼：
void vNrf24l01_TxPacket(u8 *txbuf) {CE_LOW; Nrf24l01_WriteBuf(W_TX_PAYLOAD, txbuf, 32); // 寫數據到TX_BUFF Nrf24l01_WriteBuf(W_REGISTER+TX_ADDR, (u8*)TX_ADDRESS, 5); // 寫入要發送的目標地址 Nrf24l01_WriteBuf(W_REGISTER+RX_ADDR_P0, (u8*)TX_ADDRESS, 5); // 通道0的地址設為和目標地址一致，以接收自動回復auto_ack信號 Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER+CONFIG, 0x0E); // 設置為發送模式,開啟所有中斷 CE_HIGH; }發送就這幾句！
重點：RX_ADDR_P0的地址和TX_ARRD一樣，目的是自動應答。有個前提，在配置中已使能自動應答。
把操作封裝成一個函數，要發什么，就往函數里掉數據就好，每次不要大于32字節。
七、接收數據
當系統或程序運行時，大部分時間是運行在接收狀態下的。如：
- 第四個部分配置步驟完成后，程序已處在接收狀態。
- 第五個部分，在中斷處理函數中，三種中斷處理后，也切換為接收狀態，當然，也可以切換為更省電的待機狀態。
NRF有6個接收通道，指在可同時監聽接收同一個頻道，同一速率的6個不同設備的數據。
常用的只是通道P0, 如果只使能了通道P0，那就只能接收到P0中地址設備發來的數據。
可以使能全部6個通道，設置6個不同設備地址，就可以監聽接收6個設備發來的數據(同一時間，只能接收其中1個設備的數據）;
注意，接收數據，指在接收中斷發生后，我們從RX_FIFO中把數據讀存到主機。而中斷發生前的監聽接收，NRF自動完成。
接收數據的代碼：
接收本來就是最簡單的，沒啥特別代碼，下面的代碼，只是在中斷處理函數里，再貼出來而已。
Nrf24l01_ReadBuf(R_RX_PAYLOAD, NRF_RX_DATA , RX_PAYLO_WIDTH); // 讀數據到數組 Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER+STATUS, STATUS_RX); // 清NRF中斷：收到數據 Nrf24l01_WriteReg(FLUSH_RX,0xff); // 清除RX FIFO(注意：這句話很必要)把接收到的數據，先存放NRF_RX_DATA數組，再進行處理，不要在中斷函數中處理。
讀完后，記得要清理RX_FIFO，不然它一直占用NRF的緩沖區。RX_FIFO共96字節，分成32字節3組，NRF每次接收到數據就存放到最后面的一組中，當存滿了3組，后面再接收到的數據，就會被NRF掉棄。
八、代碼下載
兩種方式，
１：代碼已打包并上傳成CSDN下載資源：
無線通信_NRF24L01.zip_nrf24l01發送前導碼-嵌入式文檔類資源-CSDN下載
２：由于咨詢代碼的人多，已把代碼打包上傳到Q群，群文件夾里找吧：262901124．
最后，如果你有更完善的代碼，或修改后的代碼，請回贈我一份，謝謝~~~
寫了三四個小時，累~~~
總結
以上是生活随笔為你收集整理的STM32 + 无线通信模块 NRF24L01 数据收发的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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