系统级RF芯片nRF24E1收发原理与应用编程

3 器件配置

在配置方式下，配置字最高可达18字节。nRF2401子系统的配置字通过一个简单的三线接口（CS、CLK1和DATA）送给配置寄存器。

3.1 ShockBurst的配置

ShockBurst方式配置字的作用是使nRF2401子系统能够处理RF协议。在实际操作中，一旦完成协议并装入了nRF2401子系统，只有1字节（bit[7:0]）的配置字需要更新。用于ShockBurst的配置字分为如下四块（详见表2）：

*有效数据宽度（DATA2_W和DATA1_W），指明RF包中有效数据的位数，这使nRF2401子系统能够区分接收到数据包中的有效数据和CRC字节；

*地址宽度（ADDR2和ADDR1），设置RF数据包中地址字节所占用的位数，最高为40位，这使nRF2401字节系统能够区分地址和有效数据；

*接收频道地址（ADDR_W），即接收数据的目标地址；

*CRC配置（CRC_L和CRC_EN），CRC_L用于设置CRC为8位或16位校验，CRC_L=0为8位，CRC_L=1为16位，CRC_EN使能片内的CRC。

在发送方式，CPU必须产生与接收数据的nRF2401子系统配置相同的地址和有效数据块。当使用nRF240子系统片内的CRC特性时，注意CRC是否已经使能，并且注意在发送器和接收器上使用相同的长度。

3.2 配置字描述

配置字的读取在CLK1的正边沿时，从MSB（最高位）开始。新的配置从CS的下降沿开始。假如nRF2401子系统需要配置为ShockBurst方式，两个接收频道，则在VDD（芯片电源）上电后，只需120位的配置字。在协议、工作方式和接收频道都配置好后，只需要1位（RXEN）来切换是接收或发射。在配置字被读取的过程中，MSB（最高位）最先被读到寄存器中。默认配置字为：

h8E08.1C20.2000.0000.00E7.0000.E721.0F04,共18字节，可根据需要进行取舍。
ShockBurst数据包的总位数最多不能超过256位，可通过式（1）计算有效数据的最大位数。DATAx_W(bits)=256-ADDR_W-CRC (1)
其中：ADDR_W为配置字中B[32:18]所设置的接收地址的长度，8位～40位；CRC为配置字B[17]所设置的校验字，8位或16位。4位或8位前缀是自动加进去的，不占用数据包的位数。由式（1）可知，要想在每个数据包中得到更长的有效数据，可减少地址和CRC校验位。

3.3 收发常用的配置

在两个接收频道的方式下，nRF24E1同时接收来自两个不同频率频道的数据。第一个频道的频率在配置字B[7-1]中设置，第二个频道通常比第一个频道的频率高8MHz。RX2_EN(B[15])为第二个频道的使能位：RX2_EN=0时，第二个频道不工作；RX2_EN=1时，第二个频道使能。RFDR_SB为收发速率设置位：RFDR_SB(B[13])=0时，收发速率为250kbps；RFDR_SB=1时，收发速率为1Mbps。16MHz晶振时，250kbps的收发灵敏度比1Mbps的高10dB。XO_F(B[12-10])为晶振选择位。RF_PWR(B[9-8])设置nRF24E1射频输出功率。

RF_CH#(B[7-1])设置nRF24E1的工作频率，可通过式（2）计算发射频率和频道1的接收频率，通过式（3）计算频道2的接收频率。RXEN为收发切换位。
ChannelRF=2400MHz+RF_CH#×1.0MHz (2)ChannelRF=2400MHz+RF_CH#×1.0MHz+8MHz (3)

4 数据包描述

完整的射频数据包由四部分组成：前缀、地址、有效数据和CRC。前缀一般是8位，也要吧设置为4位，由地址的首位决定。如果地址的首位是0，前缀为01010101；如果地址的首位是1，前缀为10101010。ShockBurst方式，前缀、地址和CRC都是在接收器收到数据包后自动移去只留有效数据。

5 应用中的程序

下面所述的程序都是在Keil C51 V7.07下调试通过的。限于篇幅，只分析其中的主要函数代码。
（1）系统初始化函数void Init(void){//配置I/O口P0_ALT=0x06;//P0_ALT=00000110B,P0.1为RXD，P0.2为TXDP0_DIR=0x09;//P0_DIR=00001001B，P0.0和P0.3设为输入P1_DIR=0x03;//P1_DIR=00000011B,P1.0和P1.1设为输入…………//其它I/O口配置PWR_UP=1;//开Radio，读时不用，写时为电源SPICLK=0；//SPI时钟为XTAL/8SPI_CTRL=0x02;//把SPI与第一收发通道（CH1）相连…………//串口配置、A/D配置等，或自己系统相关的一些配置}
（2）接收器配置函数void Init_Receiver(void){unsigned char b;CS=1;//打开配置方式for（b=0;b SpiReadWrite(rconf.buf[b]); //发送接收器配置字}CS=0； //关配置方式CE=1； //使能收发功能}
（3）接收函数void Receiver(void){unsigned char b;CS=1; //打开配置方式for(b=0;b SpiReadWrite(rconf.buf[b]); //发送接收器配置字}CS=0； //关配置方式for(;;){b=ReceivePacket(); //接收数据包…………//接收后的处理函数等，可自己扩展}}
（4）发送函数void Transmitter(void){unsigned char b;CS=1; //开配置方式for(b=0;b SpiReadWrite(tconf.buf[b]);//发送发送器配置字}CS=0； //关配置方式b=KeyByte; //读取数据TransmitPacket(b); //发送数据}
（5）其它nRF24E1程序除了主要的初始化配置函数、接收器配置函数、接收函数和发送函数外，还有接收包处理函数、发送包处理函数、接收器配置字和发射器配置字等。Keil C51 V7.01及其以且的版本都支持nRF24E1，因此，编程非常方便。由于nRF24E1只有512字节的ROM，所以，在使用过程中，要扩展片外存储器（Nordic公司推荐使用25320）。应用中，当VDD上电后，芯片通过SPI接口自动从片外存储器读取数据到片内4KB和RAM中以便程序运行时使用。