nrf24l01 与单片机连接单片机无线通信模块——NRF24L01|设计与开发|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

单片机无线通信模块——NRF24L01

这是一个NRF24L01模块，如图1，它是一款2.4GHz的无线收发一体模块，我们使用它来实现单片机之间的无线通信。这个模块的核心元器件就是中间的这颗NRF24L01芯片，这颗芯片是欧美品牌，而外围模块则是中国制造。

图1 NRF24L01模块

它有着迷你的外形尺寸，使用起来非常方便。板载蛇行天线最大传输距离为100米。支持一对六数据通信。这个模块通过八个直插引脚与外界进行连接，供电电压为1.9至3.6伏，其他数据引脚可以直接连接3.3V或5V单片机。空中传输速率有2M、1M和250KHz可选。它与主控芯片之间的通信方式为4线SPI通信，最高速率为10MHZ。

图2 NRF24L01的电性能

这是模块的PCB布线图，第1、2引脚为电源引脚。第3引脚为模块的低电平使能引脚。第4引脚用于控制模块的片选，用于开始一个SPI通信。第5、6、7、8为模块的SPI通信口，他们依次为SPI总线时钟、主器件输出从器件输入、主器件输入从器件输出和中断信号输出引脚。如图3.

图3 引脚功能描述

这是两颗单片机借助NRF24L01实现无线通信的接线原理图，他们的连接非常简单。这个模块会占用单片机的6个引脚，我们使用单片机的2个普通IO端口连接模块的片选和使能引脚，用单片机的SPI引脚或普通IO口模拟SPI总线连接模块的SPI引脚即可实现数据交换。如图4.

图4 接线原理图

用24G模块NRF24L01做一个无线遥控开关，远程控制很方便

大家好，我是阿乐，今天教大家做一个无线遥控开关。

如下示意图：

我想要实现的功能是，遥控端输出一个高电平或者低电平，接收端也能同时输出一个高电平或者低电平，这样就能隔空控制很多东西，也不用拉线布线。

手头正好有2.4G模块，型号是NRF24L01，那我们就用它来实现。这个模块也不算贵，如下图：

这种外接胶棒天线带PA放大的也就十块钱左右，号称距离可达1100米，当然实际我也没去试过。

然后更常见更便宜的是板载天线的，体积也更小，价格也就四五块钱，非常值得入手玩玩。实物如下图：

今天我以这个外接胶棒天线带PA放大的NRF24L01作为例子来给大家讲解。先来讲讲它的引脚，把它反过来，令光滑没有元器件的一面对着我们，这面就是背面，它的正面有密密麻麻的小小个的元器件。示意图如下：

将模块翻过来，看到它的背面，它有两排排针，如下图：

最上面两个排针，左边是电源输入引脚，可输入3V-3.6V的直流电，推荐是用3.3V。过来右边是电源地，GND，是电源负极。下来第二排两个排针，左边是CSN，右边是CE。下来第三排两个排针，左边MOSI，右边是SCK。最后一排两个排针，左边是IRQ,右边是MISO。

接下来给大家解释一下这些引脚对应的功能：

CSN，它是Chip Select Not的缩写，是接收端选择引脚, Not代表低电平有效。

CE是Chip Enable的缩写，是发射／接收状态选择引脚。

MOSI是Master Out Slave In的缩写，主出从入，是控制端输出，接收端输入引脚，通常简写成MO。

SCK是Serial Clock的缩写，是时钟信号脚。

IRQ是Interrupt Request的缩写，是中断请求脚，今天我们不会用到这个脚。

MISO是Master In Slave Out的缩写，主入从出，是控制端输入，接收端输出引脚，通常简写成MI。

单独的这个NRF24L01模块自己还不能完成通讯去收发数据，我们需要一个单片机通过编程给它设置，一个当做发射端，另一个当做接收端，这样才能用来一对一通讯收发数据。当然它也可以用来设置一对多通讯。

这样子的话我们就会需要两个NRF24L01模块，两个单片机。单片机我用Arduino pro mini，如下图：

上图中的这个小东西，它相当于一个小开发板，用它来控制设置NRF24L01模块，别人已经写有很多库了，我直接调用就可以，就不用去底层设置寄存器，不用什么都亲历亲为，可以省下很多时间，这对于初学者来说很容易上手，可以快速开发，这个就是用Arduino的好处。一会儿我们直接用别人写好的库，直接修改例程就得了。

好，看硬件连接，我简单画了个接线图，如下图：

Arduino和NRF24L01模块的连线，无论发射端还是接收端都是这样连。

看到下面发射端的接线图：

在发射端我增加了一个按键，当按键没按下时，Arduino的D3号脚检测到的是低电平，因为直接接一个10K电阻到负极了嘛，所以是0。当按键按下时，接通5V的直流电到D3号端口，D3号端口又对地接一个10K电阻，所以在端口这里得到的是高电平，是1。

好，看接收端，如下图：

我在接收端的Arduino D3号脚接了一个4.7K欧姆的电阻和8550三极管，用来驱动蜂鸣器。当我们从D3给一个低电平的时候，蜂鸣器就会响起来，蜂鸣器负极的100Ω的电阻是限流电阻。

接下来讲一下编程思路：当发射端检测到我按下这个按键时，也就是检测到一个高电平时，就把这个高电平的数据发送到接收端，接收端接收到这个高电平的数据后就输出一个低电平，驱动蜂鸣器响起来，否则输出一个高电平，蜂鸣器不响。在这里不详细讲2.4G模块的具体设置方式，我只讲整体程序的实现过程。

在开始编程前我们需要下载一个库，就是别人编好的函数与例程，到时候方便我们直接调用。这个库可以自己到github去下载，也可以私聊我要，库名称是RF24-master，下好后把它丢到我们安装Arduino这个软件的根目录下的libraries文件夹中就可以了。

好，看程序，下图是发射端的程序：

红色方框1中#include是我们要引用的程序库，把它们包含进来。红色横线2是定义Arduino3号引脚把它命名为buttonPin，后面当出现buttonPin的地方说明是要控制3号引脚。往下，红色横线3是定义一个整型变量buttonState，用来存放按键的键值。

看到下面这张图片：

红色横线1的语句是把7脚设置为CE脚, 8脚设置为CSN脚。红色横线2是设置通讯通道地址00001，接下来红色方框中的是初始化函数，先设置3脚为输入引脚，启动nRF24模组，设定通道地址。在这里多说几句，nRF24L01模块在2.4GHz～2.525GHz这个频带上，在这个频带上划分了0-125個频道，我们通过程序可以自由设定使用的频道，只要发射端和接收端所处的频道相同就可以了。然后每个频道内可容纳6个通道（pipe），每个通道可对应一个发射器；一个接收器可接收来自6个发射器的讯号。一个频道内，至少要有一个发射器和一个接收器，才能连线通讯。发射器可以位于0-5任一通道，并且指定一个唯一的地址值。接下来是设定广播功率，设置功率为RF24_PA_MIN，然后停止侦听，就是设定成发射模式。

如上截图，在循环函数中，读取3号脚的状态，使用radio.write（）函数将数据发送出去。发射端的完整程序就是这样，内容并不多。验证一下，没问题后选好板子的对应型号，选端口，上传就完成发射端的程序写入。

接下来讲讲接收端的程序，如下图：

前面的设置基本是一样的，不同的是接收端定义3号脚是用来控制蜂鸣器，同样也定义一个整型变量buttonState，用来存放收到的按键的键值。这里设置引脚和通道地址跟前面一样的，发射端和接收端必须处于同一地址。

如上截图，在初始化函数中，将3脚设置为输出引脚，将3脚置为高电平，启动NRF24模组，设定通道地址，设定广播功率。

如上截图，在循环函数中，开始监听无线广播，检查是否有可用的数据传输过来，当有数据可用时，我们将读取它，将其保存到buttonState中去，if函数判断，如果发射端按下按键了，则输出低电平，驱动蜂鸣器响起；否则，如果发射端没有按下按键，则保持高电平，蜂鸣器不响。这就是接收端的整个程序，也验证一下，没问题后选好板子的对应型号，选端口，上传就完成了。

最后看一下演示效果图：