對于初學者來說，最痛苦的莫過于看英文技術手冊，所以當初小白的自己就會想，要是有人將這些手冊翻譯成中文就好了。但是對于高手而言，他又不屑于翻譯手冊，因為他直接就能看懂，根本不需要翻譯。所以在尋找 NRF24L01+ 的中文手冊無果之后，萌生了翻譯這篇文章的想法。首先無線數(shù)據(jù)傳輸這個技術我很感興趣，其次這個芯片非常適合初學者去掌握模塊的使用方法，這個模塊的應用也相當廣泛，所以歷經(jīng)一星期的時間將其翻譯成了中文，方便他人，亦是方便自己。

nRF24L01 +是一款帶有嵌入式基帶協(xié)議引擎（Enhanced ShockBurst?）的單芯片 2.4GHz 收發(fā)器，適用于超低功耗無線應用。 nRF24L01 +設計用于 2.400-2.4835GHz的全球 ISM 頻段。要用 nRF24L01 +設計無線電系統(tǒng)，您只需要一個MCU（微控制器）和一些外部無源組件。您可以通過串行外設接口（SPI）來操作和配置 nRF24L01 +。寄存器映射可通過 SPI 訪問，其中包含 nRF24L01 +中的所有配置寄存器，并且可在芯片的所有操作模式下訪問。嵌入式基帶協(xié)議引擎（Enhanced ShockBurst?）基于數(shù)據(jù)包通信，支持從手動操作到高級自治協(xié)議操作等各種模式。內(nèi)部 FIFO 確保無線電前端和系統(tǒng) MCU 之間的數(shù)據(jù)流暢通。 Enhanced Shock Burst?通過處理所有高速鏈路層操作來降低系統(tǒng)成本。無線電前端使用 GFSK 調(diào)制。它具有用戶可配置的參數(shù)，如頻道，輸出功率和空中數(shù)據(jù)速率。nRF24L01 +支持 250 kbps，1 Mbps 和 2Mbps 的空中數(shù)據(jù)速率。高空中數(shù)據(jù)速率與兩種省電模式相結合，使 nRF24L01 +非常適合超低功耗設計。nRF24L01 +與 nRF24L01 直接兼容，并與 nRF2401A，nRF2402，nRF24E1 和 nRF24E2 在空中兼容。 nRF24L01 +中的互調(diào)和寬帶阻塞值與 nRF24L01相比有了很大的改進，并且 nRF24L01 +的內(nèi)部濾波功能增加了滿足 RF 監(jiān)管標準的余量。內(nèi)部穩(wěn)壓器確保高電源抑制比（PSRR）和寬電源范圍。

nRF24L01 +的特點包括：

?信號

• X 全球 2.4GHz ISM 頻段操作
• X 126 個 RF 通道
• X 公共 RX 和 TX 接口
• X GFSK 調(diào)制
• X 250kbps，1 和 2Mbps 空中數(shù)據(jù)速率
• X 1MHz 非重疊信道間隔，1Mbps
• X 2MHz 非重疊信道間隔，2Mbps

?發(fā)射機

• X 可編程輸出功率：0，-6，-12 或-18dBm

輸出功率為 0dBm 時 X 11.3mA

?接收器

• X Fast AGC 改善動態(tài)范圍
• X 集成通道過濾器

在 2Mbps 時 X 13.5mA

2Mbps 時靈敏度為-82dBm

在 1Mbps 時X-85dBm 靈敏度

250kbps 時靈敏度為-94dBm

?RF 合成器

• X 完全集成的合成器
• X 無需外部回路濾波器，VCO 變?nèi)?a target="_blank">二極管或諧振器
• X 接受低成本±60ppm 16MHz 晶振

?增強 ShockBurst?

• X 1 到 32 個字節(jié)的動態(tài)凈荷長度
• X 自動數(shù)據(jù)包處理
• X 自動數(shù)據(jù)包事務處理
• X 6 數(shù)據(jù)管道 MultiCeiver?用于 1：6 星形網(wǎng)絡

? 能源管理

• X 集成穩(wěn)壓器
• X 1.9 至 3.6V 電源范圍
• X 具有快速啟動時間的空閑模式，用于高級電源管理
• X26μA 待機 I 模式，900nA 掉電模式
• X 最大 1.5ms 從掉電模式啟動
• X Max 130us 從待機I 模式啟動

?主機接口

• X 4 針硬件 SPI
• X 最大 10Mbps
• X 3 級 32 個字節(jié)的 TX 和 RX FIFO
• X 5V 寬容輸入

?緊湊型 20 引腳 4x4mm QFN 封裝

1.1 無線電控制

本章介紹 nRF24L01 +無線電收發(fā)器的工作模式和用于控制無線電的參數(shù)。nRF24L01 +內(nèi)置狀態(tài)機，用于控制芯片工作模式之間的轉(zhuǎn)換。 狀態(tài)機從用戶定義的寄存器值和內(nèi)部信號中獲取輸入。

1.1.1 操作模式

您可以在掉電，待機，RX 或 TX 模式下配置 nRF24L01 +。 本節(jié)詳細介紹這些模式。

1.1.1.1 狀態(tài)圖

圖 4 中的狀態(tài)圖顯示了操作模式及其功能。 狀態(tài)圖中突出顯示了三種不同的狀態(tài)：

?推薦的操作模式：是正常操作期間使用的推薦狀態(tài)。

?可能的操作模式：可能的操作狀態(tài)，但在正常操作期間不使用。

?過渡狀態(tài)：在振蕩器啟動和 PLL 建立期間使用的時間限制狀態(tài)。

當 VDD 達到 1.9V 或更高時，nRF24L01 +進入上電復位狀態(tài)，保持復位狀態(tài)直到進入掉電模式。

1.1.1.2 掉電模式

在掉電模式下，nRF24L01 +使用最小電流消耗來禁用。 所有可用的寄存器值都將保持不變，并且 SPI 保持活動狀態(tài)，從而可以更改配置以及數(shù)據(jù)寄存器的上載/下載。 關于啟動時間，請參見第 16 頁的表 16.通過將 CONFIG 寄存器中的 PWR_UP 位設置為低電平來進入掉電模式。

1.1.1.3 待機模式

1.1.1.3.1 待機 I 模式

通過將 CONFIG 寄存器中的 PWR_UP 位設置為 1，器件進入待機 I 模式。 待機 I 模式用于在保持較短的啟動時間的同時將平均電流消耗降至最低。 在這種模式下，只有部分晶體振蕩器處于活動狀態(tài)。 只有在 CE 設置為高電平且 CE 設置為低電平時，才會切換到活動模式，nRF24L01 將從 TX 和 RX 模式返回到待機 I 模式。

1.1.1.3.2 待機 II 模式

在備用-II 模式下，額外的時鐘緩沖器處于活動狀態(tài)，與待機 I 模式相比，使用更多的電流。如果 CE 在具有空 TX FIFO 的 PTX 器件上保持高電平，則 nRF24L01 +進入待機 II 模式。 如果一個新的數(shù)據(jù)包上傳到 TX FIFO，PLL 會立即啟動并在正常的 PLL 建立延遲（130μs）后發(fā)送數(shù)據(jù)包。寄存器值保持不變，并且在兩種待機模式下均可激活 SPI。 有關啟動時間，請參閱第 24 頁上的表 16。

1.1.1.4 接收模式

RX 模式是將 nRF24L01 +無線電用作接收器的主動模式。要進入該模式，nRF24L01 +必須將 PWR_UP 位，PRIM_RX 位和 CE 引腳設置為高電平。在接收模式下，接收器解調(diào)來自 RF 信道的信號，不斷向基帶協(xié)議引擎提供解調(diào)數(shù)據(jù)。基帶協(xié)議引擎不斷搜索有效的數(shù)據(jù)包。如果找到了有效的數(shù)據(jù)包（通過匹配的地址和有效的 CRC），數(shù)據(jù)包的有效負載將顯示在 RX FIFO 的空閑時隙中。如果 RX FIFO 已滿，則接收的數(shù)據(jù)包將被丟棄。 nRF24L01 +保持在 RX 模式，直到 MCU 將其配置為待機 I 模式或掉電模式。但是，如果基帶協(xié)議引擎中的自動協(xié)議功能（Enhanced ShockBurst?）已啟用，nRF24L01 +可以進入其他模式以執(zhí)行協(xié)議。在接收模式下，接收功率檢測器（RPD）信號可用。 RPD 是在接收頻道內(nèi)檢測到高于-64 dBm 的 RF 信號時設置為高電平的信號。內(nèi)部 RPD 信號在提供給 RPD 寄存器之前被過濾。在 RPD 設置為高電平之前，RF 信號必須至少存在 40μs。第 25 頁第 6.4 節(jié)描述了如何使用 RPD

1.1.1.5 發(fā)送模式

TX 模式是傳輸數(shù)據(jù)包的主動模式。 要進入該模式，nRF24L01 +必須將 PWR_UP 位設置為高電平，將 PRIM_RX 位設置為低電平，TX FIFO 中的有效負載和 CE 上的高電平脈沖超過 10μs。 nRF24L01 +一直處于 TX 模式，直到完成發(fā)送數(shù)據(jù)包。 如果 CE = 0，則 nRF24L01 +返回待機 I 模式。 如果 CE = 1，則 TX FIFO 的狀態(tài)決定下一個操作。 如果 TX FIFO 不為空，則 nRF24L01 +將保持在 TX 模式并發(fā)送下一個數(shù)據(jù)包。 如果 TX FIFO 為空，則 nRF24L01 +進入待機 II 模式。 處于 TX 模式時，nRF24L01 +發(fā)送器 PLL 工作在開環(huán)狀態(tài)。 重要的是，一次不要將 nRF24L01 +保持在 TX 模式下的時間超過 4ms。 如果啟用增強 ShockBurst?功能，則 nRF24L01 +絕不會在 TX 模式下長于 4ms。

（譯者注：測試連續(xù)往 TX FIFO 中傳輸數(shù)據(jù)，看接收端是否能正確接收數(shù)據(jù)。并觀察狀態(tài)。猜測：空中發(fā)送數(shù)據(jù)比 SPI 傳輸速度更快，接收端能正確接收數(shù)據(jù)）

1.1.1.6 操作模式配置

A．如果 CE 保持高電平，則所有 TX FIFO 都清空，并執(zhí)行所有必要的 ACK 和可能的重傳。 只要 TX FIFO 被重新填充，傳輸就會繼續(xù)。 如果 CE 仍為高電平時 TX FIFO 為空，則 nRF24L01 +進入待機 II 模式。 在這種模式下，只要在將數(shù)據(jù)包上載（UL）到 TX FIFO 后 CSN 置為高電平，數(shù)據(jù)包的傳輸就會開始。

B．該工作模式將 CE 脈沖至少持續(xù) 10μs。 這允許傳送一個分組。這是正常的操作模式。 數(shù)據(jù)包傳輸完成后，nRF24L01 +進入待機 I 模式。

1.1.1.7 時間信息

本節(jié)中的時序信息涉及模式之間的轉(zhuǎn)換和 CE 引腳的時序。 如表 16 所述，從 TX 模式到 RX 模式或反向模式的轉(zhuǎn)換與從待機模式到 TX 模式或 RX 模式（最大 130μs）的轉(zhuǎn)換相同。

為使 nRF24L01 +從掉電模式進入 TX 模式或 RX 模式，必須首先通過待機模式。在 CE 設置為高電平之前，nRF24L01 +離開掉電模式后，必須延遲 Tpd2stby（見表 16）。

注：如果 VDD 關閉，寄存器值將丟失，您必須在進入 TX 或 RX 模式之前配置 nRF24L01 +。

1.1.2 空中數(shù)據(jù)速率空中數(shù)據(jù)速率是 nRF24L01 +在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時使用的調(diào)制信號速率。 它可以是 250kbps，1Mbps 或 2Mbps。 使用較低的空中數(shù)據(jù)速率比較高的空中數(shù)據(jù)速率提供更好的接收器靈敏度 但是，空中數(shù)據(jù)傳輸速率較高，平均電流消耗較低，并且可減少空中碰撞的可能性。 空中數(shù)據(jù)速率由 RF_SETUP 寄存器中的 RF_DR 位設置。 發(fā)射機和接收機必須以相同的空中數(shù)據(jù)速率進行編程才能相互通信。 nRF24L01 +與 nRF24L01 完全兼容。 為了與 nRF2401A，nRF2402，nRF24E1 和 nRF24E2 兼容，空中數(shù)據(jù)速率必須設置為 250kbps 或 1Mbps。

1.1.3 射頻頻道頻率

RF 信道頻率決定了 nRF24L01 +使用的信道的中心。該信道在 250kbps 和 1Mbps 的帶寬下占用帶寬小于 1MHz，在 2Mbps 帶寬下帶寬小于 2MHz。 nRF24L01 +可以在 2.400GHz 至 2.525GHz 的頻率下工作。 RF 信道頻率設置的編程分辨率為 1MHz。 在 2Mbps 時，信道占用比 RF 信道頻率設置的分辨率更寬的帶寬。 為確保 2Mbps 模式下不重疊的通道，通道間隔必須為 2MHz 或更高。 在 1Mbps 和 250kbps 時，信道帶寬與 RF 頻率的分辨率相同或更低。

RF 通道頻率由 RF_CH 寄存器根據(jù)以下公式設置：

F0= 2400 + RF_CH ［MHz］

您必須使用相同的 RF 信道頻率編程發(fā)射機和接收機才能彼此通信。

1.1.4 接收功率檢測器測量

位于寄存器 09 中的接收功率檢測器（RPD）位 0 觸發(fā)接收的功率電平高于-64 dBm，這些功率電平出現(xiàn)在您接收的 RF 信道中。 如果接收功率小于-64 dBm，則 RDP = 0。當 nRF24L01 +處于接收模式時，可以隨時讀出 RPD。 這提供了該頻道當前接收功率電平的快照。 接收到有效數(shù)據(jù)包后，RPD 狀態(tài)將被鎖存，然后指示來自您自己的發(fā)射機的信號強度。 如果沒有收到數(shù)據(jù)包，RPD 在接收周期結束時被鎖存，因為主機 MCU 設置 CE 低或 RX 超時由 Enhanced ShockBurst?控制。 當接收模式啟用且等待時間 Tstby2a + Tdelay_AGC = 130us + 40us 后，RPD 狀態(tài)正確。 RX 增益隨溫度變化，這意味著 RPD 閾值也隨溫度而變化。 在 T = -40°C 時，RPD 閾值降低了-5dB，并在 85°C 時增加了+ 5dB。

1.1.5 PA 控制

PA（功率放大器）控制用于設置 nRF24L01 +功率放大器的輸出功率。 在 TX 模式下，PA 控制有四個可編程步驟，參見表 17. PA 控制由 RF_SETUP 寄存器中的 RF_PWR 位設置

1.1.6 RX/TX 控制

RX / TX 控制由 CONFIG 寄存器中的 PRIM_RX 位置 1，并將 nRF24L01 +設置為發(fā)送/接收模式。
編輯：hfy