بررسی قابلیت ها و کاربردهای تراشه ارتباطی NRF24L01
2024-04-25 2456

NRF24L01 یک تراشه ارتباطی 2.4G است که توسط شرکت نوردیک ساخته شده است.این ویژگی از مصرف کم مصرف ، کم هزینه و سرعت بالا برخوردار است و می تواند راه حل های بهتری برای استفاده از محصولات رایانه ای دسک تاپ و دستگاه های هوشمند ارائه دهد.در این مقاله آن را از تولید کننده ، ساختار ، برنامه ها ، حالت های کاری و اصل کار معرفی می کند.

NRF24L01 یک فرستنده جدید یکپارچه RF است که به طور خاص برای باند فرکانس ISM از 2.4 گیگاهرتز به 2.5 گیگاهرتز طراحی شده است.این ماژول های مختلف عملکردی مانند اسیلاتور کریستال ، سینت سایزر فرکانس ، تقویت کننده قدرت و تعدیل کننده را ادغام می کند و فناوری پیشرفته شوک را اتخاذ می کند.از طریق رابط SPI ، NRF24L01 می تواند با میکروکنترلر 5 ولت ارتباط برقرار کند ، به طوری که قدرت خروجی ، انتخاب کانال و تنظیمات پروتکل از طریق رابط SPI قابل تنظیم است.این بدان معنی است که NRF24L01 می تواند تقریباً به انواع تراشه های میکروکنترلر برای دستیابی به عملکردهای انتقال داده های بی سیم متصل شود.

جدید NRF24L01P-R7

جدید NRF24L01P-T

جدید SI4455-C2A-GM

جدید SI4455-B1A-FMR

جدید SI4455-B1A-FM

NRF24L01 توسط نیمه هادی Nordic تولید می شود.نیمه هادی Nordic ، که در ابتدا Nordic VLSI نامگذاری شده است ، یک شرکت نیمه هادی Fabless است.این شرکت در دستگاه های بی سیم عملکردی با عملکرد فوق العاده کمتری برای دستگاه های اتصال و اتصال برای باند 2.4 گیگاهرتز ISM تخصص دارد و مصرف و هزینه آن مناطق اصلی تمرکز است.برنامه های کاربردی نهایی نیمه هادی نوردیک لوازم جانبی تلفن همراه بی سیم ، موش و صفحه کلید ، پزشکی بی سیم ، الکترونیک مصرفی ، دستگاه های ورزشی هوشمند ، کنترل های از راه دور ، کنترل کننده های بازی بی سیم ، برنامه های صوتی بی سیم (مانند Voice Over IP) ، امنیت و اسباب بازی ها هستند.

نمودار بلوک NRF24L01 در بالا نشان داده شده است.از منظر کنترل میکروکنترلر ، ما فقط باید به شش درگاه سیگنال کنترل ، یعنی CSN ، SCK ، MISO ، MOSI ، IRQ و CE توجه کنیم.

- هدست های VoIP

- RFID فعال

- کنترل کننده های بازی

- لوازم جانبی رایانه ای بی سیم

- ساعت و سنسورهای ورزشی

- سیستم های ردیابی دارایی

- ماوس ، صفحه کلید و از راه دور

- شبکه های سنسور قدرت فوق العاده کم

- اتوماسیون خانگی و تجاری

- کنترل های از راه دور مرکز رسانه پیشرفته

- کنترل از راه دور RF برای الکترونیک مصرفی

دو ارتباط NRF24L01 باید سه شرط زیر را برآورده کند:

- کانال ها یکسان هستند (تنظیم کانال RF_CH).

- آدرس ها یکسان هستند (تنظیم TX_ADDR و RX_ADDR_PO همان).

- تعداد بایت های ارسال شده و دریافت شده هر بار یکسان است (اگر عرض داده مؤثر کانال روی N تنظیم شود ، آنگاه تعداد بایت های ارسال شده هر بار نیز باید N باشد ، البته N<=32).

ماژول ارتباطی بی سیم NRF24L01 را می توان در انواع مختلفی از حالت های مختلف کار ، از جمله حالت پاور پایین ، حالت آماده به کار و حالت پردازش بسته داده ها تنظیم کرد.توابع و عملکرد هر حالت به شرح زیر است.

در حالت پایین آمدن ، هر عملکرد NRF24L01 خاموش است تا مصرف جریان را به حداقل برساند.پس از ورود به حالت برق ، NRF24L01 کار را متوقف می کند ، اما محتوای ثبت نام بدون تغییر باقی می ماند.حالت پاور پایین توسط بیت pwr_up در رجیستری کنترل می شود.

حالت آماده به کار من ضمن اطمینان از راه اندازی سریع ، جریان متوسط ​​مصرف سیستم را کاهش می دهد.در حالت آماده به کار I ، کریستال به طور عادی عمل می کند.در حالت آماده به کار II ، برخی از بافرهای ساعت در حالت کار قرار دارند.هنگامی که ثبت نام TX FIFO در سمت فرستنده خالی است و CE زیاد است ، وارد حالت آماده به کار II می شود.در حالت آماده به کار ، محتوای کلمات پیکربندی ثبت نام بدون تغییر باقی می مانند.

حالت های پردازش بسته NRF24L01 شامل حالت شوک و حالت شوک ساز تقویت شده است.

در حالت Shockburst ، NRF24L01 می تواند به MCU با سرعت کم هزینه وصل شود.پردازش سیگنال با سرعت بالا توسط پروتکل RF داخلی تراشه انجام می شود ، در حالی که انتقال داده از طریق رابط SPI با نرخ داده انجام می شود که به سرعت رابط خود MCU بستگی دارد.حالت Shockburst با اجازه ارتباطات کم سرعت با MCU ضمن حفظ ارتباطات با سرعت بالا در بخش بی سیم ، میانگین مصرف فعلی برای برقراری ارتباط را کاهش می دهد.

حالت شوک ساز پیشرفته ، اجرای پروتکل لینک دو طرفه ساده تر و کارآمدتر می شود.در یک لینک معمولی دو طرفه ، فرستنده از دستگاه پایان درخواست می کند تا بعد از دریافت داده ، سیگنال پاسخ را ارسال کند تا فرستنده بتواند تشخیص داده شود که آیا داده ها از بین رفته اند.در صورت از دست دادن داده ها ، داده های گمشده توسط یک عملکرد انتقال مجدد بازیابی می شوند.حالت Enhanced ShockburstTM بدون افزایش بار کاری MCU ، عملکردهای پاسخ و انتقال مجدد را کنترل می کند.

هنگام انتقال داده ها ، ابتدا NRF24L01 را به حالت انتقال پیکربندی می کنیم.در مرحله بعد ، ما آدرس گره دریافت کننده TX_ADDR و داده های معتبر TX_PLD را در منطقه بافر NRF24L01 از طریق درگاه SPI به ترتیب می نویسیم.TX_PLD باید به طور مداوم نوشته شود در حالی که CSN کم است ، در حالی که TX_ADDR فقط هنگام انتقال فقط باید یک بار نوشته شود.سپس ، ما CE را بالا تنظیم کرده و حداقل آن را برای حداقل 10 میکرو ثانیه نگه می داریم و سپس پس از تأخیر 130 میکرو ثانیه ، شروع به انتقال داده ها می کنیم.در صورت فعال شدن خودکار ، NRF24L01 بلافاصله پس از انتقال داده ها برای دریافت سیگنال تصدیق ، وارد حالت دریافت می شود (آدرس دریافت کننده خودکار باید با آدرس گره دریافت کننده TX_ADDR سازگار باشد).اگر پاسخی دریافت شود ، ارتباطات موفقیت آمیز در نظر گرفته می شود ، پرچم TX_DS بالا تنظیم می شود و TX_PLD از TX FIFO پاک می شود.در صورت دریافت هیچ پاسخی ، NRF24L01 به طور خودکار داده ها را مجدداً انتقال می دهد (اگر انتقال مجدد خودکار فعال شود).اگر تعداد انتقال مجدد (ARC) به حد بالایی برسد ، پرچم MAX_RT بالا تنظیم می شود و داده های موجود در TX FIFO برای انتقال مجدد حفظ می شود.هنگامی که پرچم MAX_RT یا TX_DS بالا تنظیم شود ، IRQ پاک می شود و یک وقفه برای اطلاع از MCU ایجاد می شود.سرانجام ، اگر انتقال موفقیت آمیز و CE کم است ، NRF24L01 وارد حالت بیکار می شود. اگر داده هایی در پشته انتقال وجود دارد و CE زیاد است ، وارد انتقال بعدی شوید.اگر داده ای در پشته انتقال وجود نداشته باشد و CE زیاد باشد ، وارد حالت Idle 2 می شود.

هنگام دریافت داده ، ابتدا NRF24L01 را در حالت دریافت پیکربندی می کنیم.سپس 130 میکرو ثانیه را برای ورود به حالت دریافتی به تأخیر می اندازد و منتظر ورود داده ها است.هنگامی که گیرنده یک آدرس و CRC معتبر را تشخیص می دهد ، بسته داده را در RX FIFO ذخیره می کند و پرچم قطع کننده Flag RX_DR را بالا می برد و IRQ را کم می کند ، باعث ایجاد یک وقفه می شود و به MCU اطلاع می دهد تا داده ها را بخواند.اگر عملکرد پاسخ خودکار در این زمان فعال شود ، گیرنده همزمان وارد حالت انتقال می شود و سیگنال پاسخ را ارسال می کند.سرانجام ، اگر پذیرش موفقیت آمیز باشد و CE کم شود ، NRF24L01 وارد حالت بیکار 1 می شود.

ابتدا ماژول A و ماژول B باید در همان کانال تنظیم شوند و اطمینان حاصل کنید که طول داده انتقال ماژول A برابر است با طول داده دریافت ماژول B. سپس ، ما یک آدرس دریافت ADDR_B را برای ماژول B پیکربندی می کنیم.در مرحله بعد ، آدرس انتقال ماژول A را به عنوان addr_b نیز پیکربندی کنید ، به طوری که ماژول B می تواند هنگام ارسال ماژول A ، داده ها را به درستی دریافت کند.

در حقیقت ، آدرس دریافت ADDR_B پیکربندی شده برای ماژول B تنها یکی از کانال های داده دریافت چندگانه آن است.یک ماژول معمولاً دارای شش کانال دریافتی است ، به این معنی که ماژول B می تواند داده ها را از شش ماژول مختلف به طور همزمان دریافت کند.البته ماژول B فقط می تواند داده ها را همزمان ارسال کند زیرا ارسال داده ها در همان کانال به طور هم زمان ممکن است باعث ایجاد تداخل شود.

برای نتیجه گیری ، اگر می خواهید یک ماژول RF فرستنده کم هزینه برای پروژه خود بسازید ، NRF24L01 یک راه حل قابل اعتماد است.در صورت نیاز به توضیح بیشتر در مورد دستگاه یا نحوه ادغام آن در پروژه خود ، با ما تماس بگیرید.

از باند 2.4 گیگاهرتز استفاده می کند و می تواند با نرخ BAUD از 250 کیلوبیت بر ثانیه تا 2 مگابیت در ثانیه کار کند.در صورت استفاده در فضای باز و با سرعت پایین تر ، دامنه آن می تواند تا 100 متر برسد.

NRF24L01 یک فرستنده تک تراشه 2.4 گیگاهرتز با یک موتور پروتکل باند پایه تعبیه شده (Enhanced Shockburst ™) است که برای برنامه های بی سیم با قدرت بسیار کم طراحی شده است.NRF24L01 برای بهره برداری در باند فرکانس جهانی ISM در 2.400 - 2.4835GHz طراحی شده است.

آنها در واقع مشابه هستند ، NRF24L01+ نسخه به روز شده تراشه NRF24L01 است.NRF24L01 فقط از میزان انتقال 1Mbps و 2Mbps پشتیبانی می کند ، در حالی که NRF24L01+ همچنین از نرخ انتقال 250kbps پشتیبانی می کند.

اما گاهی اوقات ممکن است فقط بخواهید بدون استفاده از WiFi یا بلوتوث بتوانید ارسال یا دریافت کنید ، خوب ، NRF24L01 انتخاب خوبی خواهد بود.بر خلاف سایرین ، از موج رادیویی برای برقراری ارتباط بین ماژول ها استفاده می کند ، همان نوع مورد استفاده در تلفن های بی سیم در خانه شما.