1. NRF24L01介绍
Cn：NRF24L01命令
Sn：STATUS寄存器
Dn：数据位
模块支持SPI工作模式0即CPOL=0（SCK空闲状态为低电平），CPHA=0（数据在时钟第一个时钟边沿采样）。标准的SPI接口，最大的数据传输率10Mbps。
1.1. NRF24L01写时序
1.2. NRF24L01读时序
1.3. NRF24L01操作指令
2. NRF24L01工作模式
3. NRF24L01数据包处理
3.1. 发送流程
3.1.1. 发送模式初始化
3.1.2. 启动发送
3.2. 接收流程
3.2.1. 接收模式初始化
3.2.2. 启动接收
4. NRF24L01寄存器介绍
4.1. 配置寄存器（CONFIG，0x00）
4.2. 自动应答使能寄存器（EN_AA，0x01）
4.3. RX地址使能寄存器（EN_RXADDR，0x02）
4.4. 地址宽度设置寄存器（SETUP_AW，0x03）
4.5. 自动重发设置寄存器（SETUP_RETR，0x04）
4.6. 射频频率设置寄存器（RF_CH，0x05）
4.7. 射频配置寄存器（RF_SETUP，0x06）
4.8. 状态寄存器（STATUS，0x07）
4.9. 数据通道0接收地址寄存器（RX_ADDR_P0，0x0A）
4.10. 发送地址设置寄存器（TX_ADDR，0x10）
4.11. 接收通道0有效数据宽度设置寄存器（RX_PW_P0，0x11）
5. 编程实战
使用两块32单片机各自搭载NRF24L01无线收发模块，一个为接收端，一个为发送端，发送端发送遥控器的数据到接收端。
5.1. 发送端
5.1.1. STM32CubeMX软件配置
5.1.2. 代码编写
cpp
#ifndef __BSP_SPI_H
#define __BSP_SPI_H
#include "spi.h"
#define SPI1_GPIO_PORT GPIOA
#define SPI1_GPIO_PIN_SCK GPIO_PIN_5
#define SPI1_GPIO_PIN_MISO GPIO_PIN_6
#define SPI1_GPIO_PIN_MOSI GPIO_PIN_7
#define NRF_CE_GPIO_PORT GPIOA // SPI模式控制
#define NRF_CE_GPIO_PIN GPIO_PIN_15
#define NRF_CE(x) HAL_GPIO_WritePin(NRF_CE_GPIO_PORT, NRF_CE_GPIO_PIN, (GPIO_PinState)(x))
#define NRF_CSN_GPIO_PORT GPIOA // SPI片选
#define NRF_CSN_GPIO_PIN GPIO_PIN_4
#define NRF_CSN(x) HAL_GPIO_WritePin(NRF_CSN_GPIO_PORT, NRF_CSN_GPIO_PIN, (GPIO_PinState)(x))
#define NRF_IRQ_GPIO_PORT GPIOB // 中断引脚
#define NRF_IRQ_GPIO_PIN GPIO_PIN_1
#define NRF_IRQ() HAL_GPIO_ReadPin(NRF_IRQ_GPIO_PORT, NRF_IRQ_GPIO_PIN)
void Bsp_Spi_Init(void); // bsp_Spi初始化
void Spi_Csn(uint8_t csn_state); // SPI片选
uint8_t spi2_read_write_byte(uint8_t txdata);
void spi2_set_speed(uint8_t speed);
#endif
cpp
#include "bsp_spi.h"
/// @brief BSP_SPI初始化
/// @param 无
void Bsp_Spi_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
// 1. 启用时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 启用GPIOA时钟
__HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE(); // 启用SPI1时钟
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // 启用GPIOB时钟
// 2. 配置CE和CSN和IRQ引脚（推挽输出）
GPIO_InitStruct.Pin = NRF_CE_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(NRF_CE_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct); /* 初始化CE引脚 */
GPIO_InitStruct.Pin = NRF_CSN_GPIO_PIN;
HAL_GPIO_Init(NRF_CSN_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);/* 初始化CSN引脚 */
GPIO_InitStruct.Pin = NRF_IRQ_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; /* 输入 */
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(NRF_IRQ_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);/* 初始化CE引脚 */
// 初始状态：CE低，CSN高
HAL_GPIO_WritePin(NRF_CE_GPIO_PORT, NRF_CE_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(NRF_CSN_GPIO_PORT, NRF_CSN_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET);
// 3. 配置SPI引脚（复用功能）
__HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE(); /* SPI2时钟使能 */
hspi1.Instance = SPI1; /* SPI1 */
hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; /* 设置SPI工作模式，设置为主模式 */
hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; /* 设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线模式 */
hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; /* 设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构 */
hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_HIGH; /* 串行同步时钟的空闲状态为高电平 */
hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE; /* 串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样 */
hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT; /* NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制 */
hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256; /* 定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256 */
hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; /* 指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始 */
hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE; /* 关闭TI模式 */
hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; /* 关闭硬件CRC校验 */
hspi1.Init.CRCPolynomial = 7; /* CRC值计算的多项式 */
HAL_SPI_Init(&hspi1); /* 初始化 */
__HAL_SPI_ENABLE(&hspi1); /* 使能SPI2 */
spi2_read_write_byte(0Xff); /* 启动传输, 实际上就是产生8个时钟脉冲, 达到清空DR的作用, 非必需 */
}
/// @brief SPI片选引引脚高电平
/// @param
void Spi_Csn(uint8_t csn_state)
{
if(csn_state == 1)
HAL_GPIO_WritePin(NRF_CSN_GPIO_PORT, NRF_CSN_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET);
else if(csn_state == 0)
HAL_GPIO_WritePin(NRF_CSN_GPIO_PORT, NRF_CSN_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}
/**
* @brief SPI2速度设置函数
* @note SPI2时钟选择来自APB1, 即PCLK1, 为36Mhz
* SPI速度 = PCLK1 / 2^(speed + 1)
* @param speed : SPI2时钟分频系数
取值为SPI_BAUDRATEPRESCALER_2~SPI_BAUDRATEPRESCALER_2 256
* @retval 无
*/
void spi2_set_speed(uint8_t speed)
{
assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(speed)); /* 判断有效性 */
__HAL_SPI_DISABLE(&hspi1); /* 关闭SPI */
hspi1.Instance->CR1 &= 0XFFC7; /* 位3-5清零，用来设置波特率 */
hspi1.Instance->CR1 |= speed << 3; /* 设置SPI速度 */
__HAL_SPI_ENABLE(&hspi1); /* 使能SPI */
}
/**
* @brief SPI2读写一个字节数据
* @param txdata : 要发送的数据(1字节)
* @retval 接收到的数据(1字节)
*/
uint8_t spi2_read_write_byte(uint8_t txdata)
{
uint8_t rxdata;
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &txdata, &rxdata, 1, 1000);
return rxdata; /* 返回收到的数据 */
}
cpp
#ifndef __NRF24L01_H
#define __NRF24L01_H
#include "bsp_spi.h"
/******************************************************************************************/
/* NRF24L01 操作引脚 定义(不包含SPI_SCK/MISO/MISO等三根线) */
#define NRF24L01_CE_GPIO_PORT GPIOA
#define NRF24L01_CE_GPIO_PIN GPIO_PIN_15
#define NRF24L01_CE_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PA口时钟使能 */
#define NRF24L01_CSN_GPIO_PORT GPIOA
#define NRF24L01_CSN_GPIO_PIN GPIO_PIN_4
#define NRF24L01_CSN_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PE口时钟使能 */
#define NRF24L01_IRQ_GPIO_PORT GPIOB
#define NRF24L01_IRQ_GPIO_PIN GPIO_PIN_1
#define NRF24L01_IRQ_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PG口时钟使能 */
/******************************************************************************************/
/* 24L01操作线 */
#define NRF24L01_CE(x) do{ x ? \
HAL_GPIO_WritePin(NRF24L01_CE_GPIO_PORT, NRF24L01_CE_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
HAL_GPIO_WritePin(NRF24L01_CE_GPIO_PORT, NRF24L01_CE_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
}while(0) /* 24L01模式选择信号 */
#define NRF24L01_CSN(x) do{ x ? \
HAL_GPIO_WritePin(NRF24L01_CSN_GPIO_PORT, NRF24L01_CSN_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
HAL_GPIO_WritePin(NRF24L01_CSN_GPIO_PORT, NRF24L01_CSN_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
}while(0) /* 24L01片选信号 */
#define NRF24L01_IRQ HAL_GPIO_ReadPin(NRF24L01_IRQ_GPIO_PORT, NRF24L01_IRQ_GPIO_PIN) /* IRQ主机数据输入 */
/* 24L01发送接收数据宽度定义
* 用户必须根据实际情况设置正确的数据宽度和数据长度
* 发送端&接收端必须保持一致, 否则将导致通信失败!!!!
*/
#define TX_ADR_WIDTH 5 /* 5字节的地址宽度 */
#define RX_ADR_WIDTH 5 /* 5字节的地址宽度 */
#define TX_PLOAD_WIDTH 32 /* 32字节的用户数据宽度 */
#define RX_PLOAD_WIDTH 32 /* 32字节的用户数据宽度 */
/* SPI总线速度设置 */
#define SPI_SPEED_2 0
#define SPI_SPEED_4 1
#define SPI_SPEED_8 2
#define SPI_SPEED_16 3
#define SPI_SPEED_32 4
#define SPI_SPEED_64 5
#define SPI_SPEED_128 6
#define SPI_SPEED_256 7
/******************************************************************************************/
/* NRF24L01寄存器操作命令 */
#define NRF_READ_REG 0x00 /* 读配置寄存器,低5位为寄存器地址 */
#define NRF_WRITE_REG 0x20 /* 写配置寄存器,低5位为寄存器地址 */
#define RD_RX_PLOAD 0x61 /* 读RX有效数据,1~32字节 */
#define WR_TX_PLOAD 0xA0 /* 写TX有效数据,1~32字节 */
#define FLUSH_TX 0xE1 /* 清除TX FIFO寄存器.发射模式下用 */
#define FLUSH_RX 0xE2 /* 清除RX FIFO寄存器.接收模式下用 */
#define REUSE_TX_PL 0xE3 /* 重新使用上一包数据,CE为高,数据包被不断发送. */
#define NOP 0xFF /* 空操作,可以用来读状态寄存器 */
/* SPI(NRF24L01)寄存器地址 */
#define CONFIG 0x00 /* 配置寄存器地址;bit0:1接收模式,0发射模式;bit1:电选择;bit2:CRC模式;bit3:CRC使能; */
/* bit4:中断MAX_RT(达到最大重发次数中断)使能;bit5:中断TX_DS使能;bit6:中断RX_DR使能 */
#define EN_AA 0x01 /* 使能自动应答功能 bit0~5,对应通道0~5 */
#define EN_RXADDR 0x02 /* 接收地址允许,bit0~5,对应通道0~5 */
#define SETUP_AW 0x03 /* 设置地址宽度(所有数据通道):bit1,0:00,3字节;01,4字节;02,5字节; */
#define SETUP_RETR 0x04 /* 建立自动重发;bit3:0,自动重发计数器;bit7:4,自动重发延时 250*x+86us */
#define RF_CH 0x05 /* RF通道,bit6:0,工作通道频率; */
#define RF_SETUP 0x06 /* RF寄存器;bit3:传输速率(0:1Mbps,1:2Mbps);bit2:1,发射功率;bit0:低噪声放大器增益 */
#define STATUS 0x07 /* 状态寄存器;bit0:TX FIFO满标志;bit3:1,接收数据通道号(最大:6);bit4,达到最多次重发 */
/* bit5:数据发送完成中断;bit6:接收数据中断; */
#define MAX_TX 0x10 /* 达到最大发送次数中断 */
#define TX_OK 0x20 /* TX发送完成中断 */
#define RX_OK 0x40 /* 接收到数据中断 */
#define OBSERVE_TX 0x08 /* 发送检测寄存器,bit7:4,数据包丢失计数器;bit3:0,重发计数器 */
#define CD 0x09 /* 载波检测寄存器,bit0,载波检测; */
#define RX_ADDR_P0 0x0A /* 数据通道0接收地址,最大长度5个字节,低字节在前 */
#define RX_ADDR_P1 0x0B /* 数据通道1接收地址,最大长度5个字节,低字节在前 */
#define RX_ADDR_P2 0x0C /* 数据通道2接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等; */
#define RX_ADDR_P3 0x0D /* 数据通道3接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等; */
#define RX_ADDR_P4 0x0E /* 数据通道4接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等; */
#define RX_ADDR_P5 0x0F /* 数据通道5接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等; */
#define TX_ADDR 0x10 /* 发送地址(低字节在前),ShockBurstTM模式下,RX_ADDR_P0与此地址相等 */
#define RX_PW_P0 0x11 /* 接收数据通道0有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法 */
#define RX_PW_P1 0x12 /* 接收数据通道1有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法 */
#define RX_PW_P2 0x13 /* 接收数据通道2有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法 */
#define RX_PW_P3 0x14 /* 接收数据通道3有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法 */
#define RX_PW_P4 0x15 /* 接收数据通道4有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法 */
#define RX_PW_P5 0x16 /* 接收数据通道5有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法 */
#define NRF_FIFO_STATUS 0x17 /* FIFO状态寄存器;bit0,RX FIFO寄存器空标志;bit1,RX FIFO满标志;bit2,3,保留 */
/* bit4,TX FIFO空标志;bit5,TX FIFO满标志;bit6,1,循环发送上一数据包.0,不循环; */
/******************************************************************************************/
#define NRF_TICK_TIME 100
typedef struct nrf24l01_param_t
{
uint8_t tx_buff[33]; // 发送缓存
uint8_t rx_buff[33]; // 接收缓存
} nrf24l01_param_t;
typedef struct nrf24l01_struct_t
{
uint8_t state; // 模块状态
nrf24l01_param_t param;
uint8_t en; // 模块使能
uint8_t tick; // 模块运行时间
} nrf24l01_t;
extern nrf24l01_t nrf24l01;
/* 函数申明 */
static uint8_t nrf24l01_write_buf(uint8_t reg, uint8_t *pbuf, uint8_t uint8_ts); /* 写数据区 */
static uint8_t nrf24l01_read_buf(uint8_t reg, uint8_t *pbuf, uint8_t uint8_ts); /* 读数据区 */
void nrf24l01_spi_init(void); /* 针对NRF24L01修改SPI2驱动 */
void nrf24l01_init(void); /* 初始化 */
void nrf24l01_rx_mode(void); /* 配置为接收模式 */
void nrf24l01_tx_mode(void); /* 配置为发送模式 */
uint8_t nrf24l01_check(void); /* 检查24L01是否存在 */
uint8_t nrf24l01_tx_packet(uint8_t *ptxbuf); /* 发送一个包的数据 */
uint8_t nrf24l01_rx_packet(uint8_t *prxbuf); /* 接收一个包的数据 */
void Nrf_Timing_Callback(void); // NRF模块定时任务
void Nrf_Task(void); // NRF模块任务
void Nrf_Init(void); // NRF模块初始化
#endif
cpp
#include "nrf24l01.h"
#include "joystick.h"
nrf24l01_t nrf24l01 = {0};
const uint8_t TX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH] = {0x34, 0x43, 0x10, 0x10, 0x01}; /* 发送地址 */
const uint8_t RX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH] = {0x34, 0x43, 0x10, 0x10, 0x01}; /* 接收地址 */
/**
* @brief 针对NRF24L01修改SPI2驱动
* @param 无
* @retval 无
*/
void nrf24l01_spi_init(void)
{
__HAL_SPI_DISABLE(&hspi1); /* 先关闭SPI2 */
hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; /* 串行同步时钟的空闲状态为低电平 */
hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE; /* 串行同步时钟的第1个跳变沿（上升或下降）数据被采样 */
HAL_SPI_Init(&hspi1);
__HAL_SPI_ENABLE(&hspi1); /* 使能SPI2 */
}
/**
* @brief 初始化24L01的IO口
* @note 将SPI2模式改成SCK空闲低电平,及SPI 模式0
* @param 无
* @retval 无
*/
void nrf24l01_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
NRF24L01_CE_GPIO_CLK_ENABLE(); /* CE脚时钟使能 */
NRF24L01_CSN_GPIO_CLK_ENABLE(); /* CSN脚时钟使能 */
NRF24L01_IRQ_GPIO_CLK_ENABLE(); /* IRQ脚时钟使能 */
gpio_init_struct.Pin = NRF24L01_CE_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(NRF24L01_CE_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化CE引脚 */
gpio_init_struct.Pin = NRF24L01_CSN_GPIO_PIN;
HAL_GPIO_Init(NRF24L01_CSN_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);/* 初始化CSN引脚 */
gpio_init_struct.Pin = NRF24L01_IRQ_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; /* 输入 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(NRF24L01_IRQ_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);/* 初始化CE引脚 */
Bsp_Spi_Init(); /* 初始化SPI2 */
nrf24l01_spi_init(); /* 针对NRF的特点修改SPI的设置 */
NRF24L01_CE(0); /* 使能24L01 */
NRF24L01_CSN(1); /* SPI片选取消 */
}
/**
* @brief 检测24L01是否存在
* @param 无
* @retval 0, 成功; 1, 失败;
*/
uint8_t nrf24l01_check(void)
{
uint8_t buf[5] = {0XA5, 0XA5, 0XA5, 0XA5, 0XA5};
uint8_t i;
spi2_set_speed(SPI_SPEED_32); /* spi速度为7.5Mhz（24L01的最大SPI时钟为10Mhz） */
nrf24l01_write_buf(NRF_WRITE_REG + TX_ADDR, buf, 5); /* 写入5个字节的地址. */
nrf24l01_read_buf(TX_ADDR, buf, 5); /* 读出写入的地址 */
for (i = 0; i < 5; i++)
{
if (buf[i] != 0XA5) break;
}
if (i != 5) return 1; /* 检测24L01错误 */
return 0; /* 检测到24L01 */
}
/**
* @brief NRF24L01写寄存器
* @param reg : 寄存器地址
* @param value : 写入寄存器的值
* @retval 状态寄存器值
*/
static uint8_t nrf24l01_write_reg(uint8_t reg, uint8_t value)
{
uint8_t status;
NRF24L01_CSN(0); /* 使能SPI传输 */
status = spi2_read_write_byte(reg); /* 发送寄存器号 */
spi2_read_write_byte(value); /* 写入寄存器的值 */
NRF24L01_CSN(1); /* 禁止SPI传输 */
return status; /* 返回状态值 */
}
/**
* @brief NRF24L01读寄存器
* @param reg : 寄存器地址
* @retval 读取到的寄存器值;
*/
static uint8_t nrf24l01_read_reg(uint8_t reg)
{
uint8_t reg_val;
NRF24L01_CSN(0); /* 使能SPI传输 */
spi2_read_write_byte(reg); /* 发送寄存器号 */
reg_val = spi2_read_write_byte(0XFF); /* 读取寄存器内容 */
NRF24L01_CSN(1); /* 禁止SPI传输 */
return reg_val; /* 返回状态值 */
}
/**
* @brief 在指定位置读出指定长度的数据
* @param reg : 寄存器地址
* @param pbuf : 数据指针
* @param len : 数据长度
* @retval 状态寄存器值
*/
static uint8_t nrf24l01_read_buf(uint8_t reg, uint8_t *pbuf, uint8_t len)
{
uint8_t status, i;
NRF24L01_CSN(0); /* 使能SPI传输 */
status = spi2_read_write_byte(reg); /* 发送寄存器值(位置),并读取状态值 */
for (i = 0; i < len; i++)
{
pbuf[i] = spi2_read_write_byte(0XFF); /* 读出数据 */
}
NRF24L01_CSN(1); /* 关闭SPI传输 */
return status; /* 返回读到的状态值 */
}
/**
* @brief 在指定位置写指定长度的数据
* @param reg : 寄存器地址
* @param pbuf : 数据指针
* @param len : 数据长度
* @retval 状态寄存器值
*/
static uint8_t nrf24l01_write_buf(uint8_t reg, uint8_t *pbuf, uint8_t len)
{
uint8_t status, i;
NRF24L01_CSN(0); /* 使能SPI传输 */
status = spi2_read_write_byte(reg);/* 发送寄存器值(位置),并读取状态值 */
for (i = 0; i < len; i++)
{
spi2_read_write_byte(*pbuf++); /* 写入数据 */
}
NRF24L01_CSN(1); /* 关闭SPI传输 */
return status; /* 返回读到的状态值 */
}
/**
* @brief 启动NRF24L01发送一次数据(数据长度 = TX_PLOAD_WIDTH)
* @param ptxbuf : 待发送数据首地址
* @retval 发送完成状态
* @arg 0 : 发送成功
* @arg 1 : 达到最大发送次数,失败
* @arg 0XFF : 其他错误
*/
uint8_t nrf24l01_tx_packet(uint8_t *ptxbuf)
{
uint8_t sta;
uint8_t rval = 0XFF;
NRF24L01_CE(0);
nrf24l01_write_buf(WR_TX_PLOAD, ptxbuf, TX_PLOAD_WIDTH); /* 写数据到TX BUF TX_PLOAD_WIDTH个字节 */
NRF24L01_CE(1); /* 启动发送 */
// while (NRF24L01_IRQ != 0); /* 等待发送完成 */
sta = nrf24l01_read_reg(STATUS); /* 读取状态寄存器的值 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + STATUS, sta); /* 清除TX_DS或MAX_RT中断标志 */
if (sta & MAX_TX) /* 达到最大重发次数 */
{
nrf24l01_write_reg(FLUSH_TX, 0xff); /* 清除TX FIFO寄存器 */
rval = 1;
}
if (sta & TX_OK)/* 发送完成 */
{
rval = 0; /* 标记发送成功 */
}
return rval; /* 返回结果 */
}
/**
* @brief 启动NRF24L01接收一次数据(数据长度 = RX_PLOAD_WIDTH)
* @param prxbuf : 接收数据缓冲区首地址
* @retval 接收完成状态
* @arg 0 : 接收成功
* @arg 1 : 失败
*/
uint8_t nrf24l01_rx_packet(uint8_t *prxbuf)
{
uint8_t sta;
uint8_t rval = 1;
sta = nrf24l01_read_reg(STATUS); /* 读取状态寄存器的值 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + STATUS, sta); /* 清除RX_OK中断标志 */
if (sta & RX_OK) /* 接收到数据 */
{
nrf24l01_read_buf(RD_RX_PLOAD, prxbuf, RX_PLOAD_WIDTH); /* 读取数据 */
nrf24l01_write_reg(FLUSH_RX, 0xff); /* 清除RX FIFO寄存器 */
rval = 0; /* 标记接收完成 */
}
return rval; /* 返回结果 */
}
/**
* @brief NRF24L01进入接收模式
* @note 设置RX地址,写RX数据宽度,选择RF频道,波特率
* 当CE变高后,即进入RX模式,并可以接收数据了
* @param 无
* @retval 无
*/
void nrf24l01_rx_mode(void)
{
NRF24L01_CE(0);
nrf24l01_write_buf(NRF_WRITE_REG + RX_ADDR_P0, (uint8_t *)RX_ADDRESS, RX_ADR_WIDTH); /* 写RX节点地址 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + EN_AA, 0x01); /* 使能通道0的自动应答 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01); /* 使能通道0的接收地址 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + RF_CH, 40); /* 设置RF通信频率 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + RX_PW_P0, RX_PLOAD_WIDTH); /* 选择通道0的有效数据宽度 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + RF_SETUP, 0x0f); /* 设置TX发射参数,0db增益,2Mbps */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + CONFIG, 0x0f); /* 配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,接收模式 */
NRF24L01_CE(1); /* CE为高,进入接收模式 */
}
/**
* @brief NRF24L01进入发送模式
* @note 设置TX地址,写TX数据宽度,设置RX自动应答的地址,填充TX发送数据,选择RF频道,波特率和
* PWR_UP,CRC使能
* 当CE变高后,即进入TX模式,并可以发送数据了, CE为高大于10us,则启动发送.
* @param 无
* @retval 无
*/
void nrf24l01_tx_mode(void)
{
NRF24L01_CE(0);
nrf24l01_write_buf(NRF_WRITE_REG + TX_ADDR, (uint8_t *)TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); /* 写TX节点地址 */
nrf24l01_write_buf(NRF_WRITE_REG + RX_ADDR_P0, (uint8_t *)RX_ADDRESS, RX_ADR_WIDTH); /* 设置RX节点地址,主要为了使能ACK */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + EN_AA, 0x01); /* 使能通道0的自动应答 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01); /* 使能通道0的接收地址 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + SETUP_RETR, 0x1a); /* 设置自动重发间隔时间:500us + 86us;最大自动重发次数:10次 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + RF_CH, 40); /* 设置RF通道为40 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + RF_SETUP, 0x0f); /* 设置TX发射参数,0db增益,2Mbps */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + CONFIG, 0x0e); /* 配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,接收模式,开启所有中断 */
NRF24L01_CE(1); /* CE为高,10us后启动发送 */
}
/// @brief NRF模块初始化
/// @param 无
void Nrf_Init(void)
{
nrf24l01_init();
nrf24l01.state = nrf24l01_check();
if(nrf24l01.state == 0) //NRF24L01模块如果连接正常，则将NRF初始化为主发送模式
{
nrf24l01_tx_mode();
nrf24l01.en = 1;
}
}
/// @brief NRF模块定时回调函数
/// @param 无
void Nrf_Timing_Callback(void)
{
if(nrf24l01.tick <= NRF_TICK_TIME)
{
nrf24l01.tick++;
}
}
/// @brief NRF模块任务
/// @param 无
void Nrf_Task(void)
{
if(nrf24l01.tick >= NRF_TICK_TIME)
{
nrf24l01.param.tx_buff[0] = Joystick.THR >> 8;
nrf24l01.param.tx_buff[1] = Joystick.THR;
nrf24l01.param.tx_buff[2] = Joystick.YAW >> 8;
nrf24l01.param.tx_buff[3] = Joystick.YAW;
nrf24l01_tx_packet(nrf24l01.param.tx_buff);
nrf24l01.tick = 0;
}
}5.2. 接收端
5.2.1. STM32CubeMX软件配置
5.2.2. 代码编写
cpp
#ifndef __BSP_SPI_H
#define __BSP_SPI_H
#include "spi.h"
#define SPI2_GPIO_PORT GPIOB
#define SPI2_GPIO_PIN_SCK GPIO_PIN_13
#define SPI2_GPIO_PIN_MISO GPIO_PIN_14
#define SPI2_GPIO_PIN_MOSI GPIO_PIN_15
#define NRF_CE_GPIO_PORT GPIOA // SPI模式控制
#define NRF_CE_GPIO_PIN GPIO_PIN_11
#define NRF_CE(x) HAL_GPIO_WritePin(NRF_CE_GPIO_PORT, NRF_CE_GPIO_PIN, (GPIO_PinState)(x))
#define NRF_CSN_GPIO_PORT GPIOB // SPI片选
#define NRF_CSN_GPIO_PIN GPIO_PIN_12
#define NRF_CSN(x) HAL_GPIO_WritePin(NRF_CSN_GPIO_PORT, NRF_CSN_GPIO_PIN, (GPIO_PinState)(x))
#define NRF_IRQ_GPIO_PORT GPIOA // 中断引脚
#define NRF_IRQ_GPIO_PIN GPIO_PIN_12
#define NRF_IRQ() HAL_GPIO_ReadPin(NRF_IRQ_GPIO_PORT, NRF_IRQ_GPIO_PIN)
void Bsp_Spi_Init(void); // bsp_Spi初始化
void Spi_Csn(uint8_t csn_state); // SPI片选
uint8_t spi2_read_write_byte(uint8_t txdata);
void spi2_set_speed(uint8_t speed);
#endif
cpp
#include "bsp_spi.h"
/// @brief BSP_SPI初始化
/// @param 无
void Bsp_Spi_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
// 1. 启用时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 启用GPIOA时钟
__HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE(); // 启用SPI1时钟
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // 启用GPIOB时钟
// 2. 配置CE和CSN和IRQ引脚（推挽输出）
GPIO_InitStruct.Pin = NRF_CE_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(NRF_CE_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct); /* 初始化CE引脚 */
GPIO_InitStruct.Pin = NRF_CSN_GPIO_PIN;
HAL_GPIO_Init(NRF_CSN_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);/* 初始化CSN引脚 */
GPIO_InitStruct.Pin = NRF_IRQ_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; /* 输入 */
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(NRF_IRQ_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);/* 初始化CE引脚 */
// 初始状态：CE低，CSN高
HAL_GPIO_WritePin(NRF_CE_GPIO_PORT, NRF_CE_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(NRF_CSN_GPIO_PORT, NRF_CSN_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET);
// 3. 配置SPI引脚（复用功能）
__HAL_RCC_SPI2_CLK_ENABLE(); /* SPI2时钟使能 */
hspi2.Instance = SPI2; /* SPI2 */
hspi2.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; /* 设置SPI工作模式，设置为主模式 */
hspi2.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; /* 设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线模式 */
hspi2.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; /* 设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构 */
hspi2.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_HIGH; /* 串行同步时钟的空闲状态为高电平 */
hspi2.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE; /* 串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样 */
hspi2.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT; /* NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制 */
hspi2.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256; /* 定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256 */
hspi2.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; /* 指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始 */
hspi2.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE; /* 关闭TI模式 */
hspi2.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; /* 关闭硬件CRC校验 */
hspi2.Init.CRCPolynomial = 7; /* CRC值计算的多项式 */
HAL_SPI_Init(&hspi2); /* 初始化 */
__HAL_SPI_ENABLE(&hspi2); /* 使能SPI2 */
spi2_read_write_byte(0Xff); /* 启动传输, 实际上就是产生8个时钟脉冲, 达到清空DR的作用, 非必需 */
}
/// @brief SPI片选引引脚高电平
/// @param
void Spi_Csn(uint8_t csn_state)
{
if(csn_state == 1)
HAL_GPIO_WritePin(NRF_CSN_GPIO_PORT, NRF_CSN_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET);
else if(csn_state == 0)
HAL_GPIO_WritePin(NRF_CSN_GPIO_PORT, NRF_CSN_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}
/**
* @brief SPI2速度设置函数
* @note SPI2时钟选择来自APB1, 即PCLK1, 为36Mhz
* SPI速度 = PCLK1 / 2^(speed + 1)
* @param speed : SPI2时钟分频系数
取值为SPI_BAUDRATEPRESCALER_2~SPI_BAUDRATEPRESCALER_2 256
* @retval 无
*/
void spi2_set_speed(uint8_t speed)
{
assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(speed)); /* 判断有效性 */
__HAL_SPI_DISABLE(&hspi2); /* 关闭SPI */
hspi2.Instance->CR1 &= 0XFFC7; /* 位3-5清零，用来设置波特率 */
hspi2.Instance->CR1 |= speed << 3; /* 设置SPI速度 */
__HAL_SPI_ENABLE(&hspi2); /* 使能SPI */
}
/**
* @brief SPI2读写一个字节数据
* @param txdata : 要发送的数据(1字节)
* @retval 接收到的数据(1字节)
*/
uint8_t spi2_read_write_byte(uint8_t txdata)
{
uint8_t rxdata;
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2, &txdata, &rxdata, 1, 100);
return rxdata; /* 返回收到的数据 */
}
cpp
#ifndef __NRF24L01_H
#define __NRF24L01_H
#include "bsp_spi.h"
/******************************************************************************************/
/* NRF24L01 操作引脚 定义(不包含SPI_SCK/MISO/MISO等三根线) */
#define NRF24L01_CE_GPIO_PORT GPIOA
#define NRF24L01_CE_GPIO_PIN GPIO_PIN_11
#define NRF24L01_CE_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PA口时钟使能 */
#define NRF24L01_CSN_GPIO_PORT GPIOB
#define NRF24L01_CSN_GPIO_PIN GPIO_PIN_12
#define NRF24L01_CSN_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PE口时钟使能 */
#define NRF24L01_IRQ_GPIO_PORT GPIOA
#define NRF24L01_IRQ_GPIO_PIN GPIO_PIN_12
#define NRF24L01_IRQ_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PG口时钟使能 */
/******************************************************************************************/
/* 24L01操作线 */
#define NRF24L01_CE(x) do{ x ? \
HAL_GPIO_WritePin(NRF24L01_CE_GPIO_PORT, NRF24L01_CE_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
HAL_GPIO_WritePin(NRF24L01_CE_GPIO_PORT, NRF24L01_CE_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
}while(0) /* 24L01模式选择信号 */
#define NRF24L01_CSN(x) do{ x ? \
HAL_GPIO_WritePin(NRF24L01_CSN_GPIO_PORT, NRF24L01_CSN_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
HAL_GPIO_WritePin(NRF24L01_CSN_GPIO_PORT, NRF24L01_CSN_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
}while(0) /* 24L01片选信号 */
#define NRF24L01_IRQ HAL_GPIO_ReadPin(NRF24L01_IRQ_GPIO_PORT, NRF24L01_IRQ_GPIO_PIN) /* IRQ主机数据输入 */
/* 24L01发送接收数据宽度定义
* 用户必须根据实际情况设置正确的数据宽度和数据长度
* 发送端&接收端必须保持一致, 否则将导致通信失败!!!!
*/
#define TX_ADR_WIDTH 5 /* 5字节的地址宽度 */
#define RX_ADR_WIDTH 5 /* 5字节的地址宽度 */
#define TX_PLOAD_WIDTH 32 /* 32字节的用户数据宽度 */
#define RX_PLOAD_WIDTH 32 /* 32字节的用户数据宽度 */
/* SPI总线速度设置 */
#define SPI_SPEED_2 0
#define SPI_SPEED_4 1
#define SPI_SPEED_8 2
#define SPI_SPEED_16 3
#define SPI_SPEED_32 4
#define SPI_SPEED_64 5
#define SPI_SPEED_128 6
#define SPI_SPEED_256 7
/******************************************************************************************/
/* NRF24L01寄存器操作命令 */
#define NRF_READ_REG 0x00 /* 读配置寄存器,低5位为寄存器地址 */
#define NRF_WRITE_REG 0x20 /* 写配置寄存器,低5位为寄存器地址 */
#define RD_RX_PLOAD 0x61 /* 读RX有效数据,1~32字节 */
#define WR_TX_PLOAD 0xA0 /* 写TX有效数据,1~32字节 */
#define FLUSH_TX 0xE1 /* 清除TX FIFO寄存器.发射模式下用 */
#define FLUSH_RX 0xE2 /* 清除RX FIFO寄存器.接收模式下用 */
#define REUSE_TX_PL 0xE3 /* 重新使用上一包数据,CE为高,数据包被不断发送. */
#define NOP 0xFF /* 空操作,可以用来读状态寄存器 */
/* SPI(NRF24L01)寄存器地址 */
#define CONFIG 0x00 /* 配置寄存器地址;bit0:1接收模式,0发射模式;bit1:电选择;bit2:CRC模式;bit3:CRC使能; */
/* bit4:中断MAX_RT(达到最大重发次数中断)使能;bit5:中断TX_DS使能;bit6:中断RX_DR使能 */
#define EN_AA 0x01 /* 使能自动应答功能 bit0~5,对应通道0~5 */
#define EN_RXADDR 0x02 /* 接收地址允许,bit0~5,对应通道0~5 */
#define SETUP_AW 0x03 /* 设置地址宽度(所有数据通道):bit1,0:00,3字节;01,4字节;02,5字节; */
#define SETUP_RETR 0x04 /* 建立自动重发;bit3:0,自动重发计数器;bit7:4,自动重发延时 250*x+86us */
#define RF_CH 0x05 /* RF通道,bit6:0,工作通道频率; */
#define RF_SETUP 0x06 /* RF寄存器;bit3:传输速率(0:1Mbps,1:2Mbps);bit2:1,发射功率;bit0:低噪声放大器增益 */
#define STATUS 0x07 /* 状态寄存器;bit0:TX FIFO满标志;bit3:1,接收数据通道号(最大:6);bit4,达到最多次重发 */
/* bit5:数据发送完成中断;bit6:接收数据中断; */
#define MAX_TX 0x10 /* 达到最大发送次数中断 */
#define TX_OK 0x20 /* TX发送完成中断 */
#define RX_OK 0x40 /* 接收到数据中断 */
#define OBSERVE_TX 0x08 /* 发送检测寄存器,bit7:4,数据包丢失计数器;bit3:0,重发计数器 */
#define CD 0x09 /* 载波检测寄存器,bit0,载波检测; */
#define RX_ADDR_P0 0x0A /* 数据通道0接收地址,最大长度5个字节,低字节在前 */
#define RX_ADDR_P1 0x0B /* 数据通道1接收地址,最大长度5个字节,低字节在前 */
#define RX_ADDR_P2 0x0C /* 数据通道2接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等; */
#define RX_ADDR_P3 0x0D /* 数据通道3接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等; */
#define RX_ADDR_P4 0x0E /* 数据通道4接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等; */
#define RX_ADDR_P5 0x0F /* 数据通道5接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等; */
#define TX_ADDR 0x10 /* 发送地址(低字节在前),ShockBurstTM模式下,RX_ADDR_P0与此地址相等 */
#define RX_PW_P0 0x11 /* 接收数据通道0有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法 */
#define RX_PW_P1 0x12 /* 接收数据通道1有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法 */
#define RX_PW_P2 0x13 /* 接收数据通道2有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法 */
#define RX_PW_P3 0x14 /* 接收数据通道3有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法 */
#define RX_PW_P4 0x15 /* 接收数据通道4有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法 */
#define RX_PW_P5 0x16 /* 接收数据通道5有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法 */
#define NRF_FIFO_STATUS 0x17 /* FIFO状态寄存器;bit0,RX FIFO寄存器空标志;bit1,RX FIFO满标志;bit2,3,保留 */
/* bit4,TX FIFO空标志;bit5,TX FIFO满标志;bit6,1,循环发送上一数据包.0,不循环; */
/******************************************************************************************/
#define NRF_TICK_TIME 10
typedef struct nrf24l01_param_t
{
uint16_t thr; // 油门
uint16_t yaw; // 偏航
uint8_t tx_buff[33]; // 发送缓存
uint8_t rx_buff[33]; // 接收缓存
} nrf24l01_param_t;
typedef struct nrf24l01_struct_t
{
uint8_t state; // 模块状态
nrf24l01_param_t param;
uint8_t en; // 模块使能
uint8_t tick; // 模块运行时间
} nrf24l01_t;
extern nrf24l01_t nrf24l01;
/* 函数申明 */
static uint8_t nrf24l01_write_buf(uint8_t reg, uint8_t *pbuf, uint8_t uint8_ts); /* 写数据区 */
static uint8_t nrf24l01_read_buf(uint8_t reg, uint8_t *pbuf, uint8_t uint8_ts); /* 读数据区 */
void nrf24l01_spi_init(void); /* 针对NRF24L01修改SPI2驱动 */
void nrf24l01_init(void); /* 初始化 */
void nrf24l01_rx_mode(void); /* 配置为接收模式 */
void nrf24l01_tx_mode(void); /* 配置为发送模式 */
uint8_t nrf24l01_check(void); /* 检查24L01是否存在 */
uint8_t nrf24l01_tx_packet(uint8_t *ptxbuf); /* 发送一个包的数据 */
uint8_t nrf24l01_rx_packet(uint8_t *prxbuf); /* 接收一个包的数据 */
void Nrf_Timing_Callback(void); // NRF模块定时任务
void Nrf_Task(void); // NRF模块任务
void Nrf_Init(void); // NRF模块初始化
uint16_t map_throttle_to_pwm_with_deadzone(uint16_t thr_val);
#endif
cpp
#include "nrf24l01.h"
#include "led.h"
#include "motor.h"
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
nrf24l01_t nrf24l01 = {0};
const uint8_t TX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH] = {0x34, 0x43, 0x10, 0x10, 0x01}; /* 发送地址 */
const uint8_t RX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH] = {0x34, 0x43, 0x10, 0x10, 0x01}; /* 接收地址 */
/**
* @brief 针对NRF24L01修改SPI2驱动
* @param 无
* @retval 无
*/
void nrf24l01_spi_init(void)
{
__HAL_SPI_DISABLE(&hspi2); /* 先关闭SPI2 */
hspi2.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; /* 串行同步时钟的空闲状态为低电平 */
hspi2.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE; /* 串行同步时钟的第1个跳变沿（上升或下降）数据被采样 */
HAL_SPI_Init(&hspi2);
__HAL_SPI_ENABLE(&hspi2); /* 使能SPI2 */
}
/**
* @brief 初始化24L01的IO口
* @note 将SPI2模式改成SCK空闲低电平,及SPI 模式0
* @param 无
* @retval 无
*/
void nrf24l01_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
NRF24L01_CE_GPIO_CLK_ENABLE(); /* CE脚时钟使能 */
NRF24L01_CSN_GPIO_CLK_ENABLE(); /* CSN脚时钟使能 */
NRF24L01_IRQ_GPIO_CLK_ENABLE(); /* IRQ脚时钟使能 */
gpio_init_struct.Pin = NRF24L01_CE_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(NRF24L01_CE_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化CE引脚 */
gpio_init_struct.Pin = NRF24L01_CSN_GPIO_PIN;
HAL_GPIO_Init(NRF24L01_CSN_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);/* 初始化CSN引脚 */
gpio_init_struct.Pin = NRF24L01_IRQ_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; /* 输入 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(NRF24L01_IRQ_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);/* 初始化CE引脚 */
Bsp_Spi_Init(); /* 初始化SPI2 */
nrf24l01_spi_init(); /* 针对NRF的特点修改SPI的设置 */
NRF24L01_CE(0); /* 使能24L01 */
NRF24L01_CSN(1); /* SPI片选取消 */
}
/**
* @brief 检测24L01是否存在
* @param 无
* @retval 0, 成功; 1, 失败;
*/
uint8_t nrf24l01_check(void)
{
uint8_t buf[5] = {0XA5, 0XA5, 0XA5, 0XA5, 0XA5};
uint8_t i;
nrf24l01_write_buf(NRF_WRITE_REG + TX_ADDR, buf, 5); /* 写入5个字节的地址. */
nrf24l01_read_buf(TX_ADDR, buf, 5); /* 读出写入的地址 */
for (i = 0; i < 5; i++)
{
if (buf[i] != 0XA5) break;
}
if (i != 5) return 1; /* 检测24L01错误 */
return 0; /* 检测到24L01 */
}
/**
* @brief NRF24L01写寄存器
* @param reg : 寄存器地址
* @param value : 写入寄存器的值
* @retval 状态寄存器值
*/
static uint8_t nrf24l01_write_reg(uint8_t reg, uint8_t value)
{
uint8_t status;
NRF24L01_CSN(0); /* 使能SPI传输 */
status = spi2_read_write_byte(reg); /* 发送寄存器号 */
spi2_read_write_byte(value); /* 写入寄存器的值 */
NRF24L01_CSN(1); /* 禁止SPI传输 */
return status; /* 返回状态值 */
}
/**
* @brief NRF24L01读寄存器
* @param reg : 寄存器地址
* @retval 读取到的寄存器值;
*/
static uint8_t nrf24l01_read_reg(uint8_t reg)
{
uint8_t reg_val;
NRF24L01_CSN(0); /* 使能SPI传输 */
spi2_read_write_byte(reg); /* 发送寄存器号 */
reg_val = spi2_read_write_byte(0XFF); /* 读取寄存器内容 */
NRF24L01_CSN(1); /* 禁止SPI传输 */
return reg_val; /* 返回状态值 */
}
/**
* @brief 在指定位置读出指定长度的数据
* @param reg : 寄存器地址
* @param pbuf : 数据指针
* @param len : 数据长度
* @retval 状态寄存器值
*/
static uint8_t nrf24l01_read_buf(uint8_t reg, uint8_t *pbuf, uint8_t len)
{
uint8_t status, i;
NRF24L01_CSN(0); /* 使能SPI传输 */
status = spi2_read_write_byte(reg); /* 发送寄存器值(位置),并读取状态值 */
for (i = 0; i < len; i++)
{
pbuf[i] = spi2_read_write_byte(0XFF); /* 读出数据 */
}
NRF24L01_CSN(1); /* 关闭SPI传输 */
return status; /* 返回读到的状态值 */
}
/**
* @brief 在指定位置写指定长度的数据
* @param reg : 寄存器地址
* @param pbuf : 数据指针
* @param len : 数据长度
* @retval 状态寄存器值
*/
static uint8_t nrf24l01_write_buf(uint8_t reg, uint8_t *pbuf, uint8_t len)
{
uint8_t status, i;
NRF24L01_CSN(0); /* 使能SPI传输 */
status = spi2_read_write_byte(reg);/* 发送寄存器值(位置),并读取状态值 */
for (i = 0; i < len; i++)
{
spi2_read_write_byte(*pbuf++); /* 写入数据 */
}
NRF24L01_CSN(1); /* 关闭SPI传输 */
return status; /* 返回读到的状态值 */
}
/**
* @brief 启动NRF24L01发送一次数据(数据长度 = TX_PLOAD_WIDTH)
* @param ptxbuf : 待发送数据首地址
* @retval 发送完成状态
* @arg 0 : 发送成功
* @arg 1 : 达到最大发送次数,失败
* @arg 0XFF : 其他错误
*/
uint8_t nrf24l01_tx_packet(uint8_t *ptxbuf)
{
uint8_t sta;
uint8_t rval = 0XFF;
NRF24L01_CE(0);
nrf24l01_write_buf(WR_TX_PLOAD, ptxbuf, TX_PLOAD_WIDTH); /* 写数据到TX BUF TX_PLOAD_WIDTH个字节 */
NRF24L01_CE(1); /* 启动发送 */
while (NRF24L01_IRQ != 0); /* 等待发送完成 */
sta = nrf24l01_read_reg(STATUS); /* 读取状态寄存器的值 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + STATUS, sta); /* 清除TX_DS或MAX_RT中断标志 */
if (sta & MAX_TX) /* 达到最大重发次数 */
{
nrf24l01_write_reg(FLUSH_TX, 0xff); /* 清除TX FIFO寄存器 */
rval = 1;
}
if (sta & TX_OK)/* 发送完成 */
{
rval = 0; /* 标记发送成功 */
}
return rval; /* 返回结果 */
}
/**
* @brief 启动NRF24L01接收一次数据(数据长度 = RX_PLOAD_WIDTH)
* @param prxbuf : 接收数据缓冲区首地址
* @retval 接收完成状态
* @arg 0 : 接收成功
* @arg 1 : 失败
*/
uint8_t nrf24l01_rx_packet(uint8_t *prxbuf)
{
uint8_t sta;
uint8_t rval = 1;
sta = nrf24l01_read_reg(STATUS); /* 读取状态寄存器的值 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + STATUS, sta); /* 清除RX_OK中断标志 */
if (sta & RX_OK) /* 接收到数据 */
{
nrf24l01_read_buf(RD_RX_PLOAD, prxbuf, RX_PLOAD_WIDTH); /* 读取数据 */
nrf24l01_write_reg(FLUSH_RX, 0xff); /* 清除RX FIFO寄存器 */
rval = 0; /* 标记接收完成 */
}
return rval; /* 返回结果 */
}
/**
* @brief NRF24L01进入接收模式
* @note 设置RX地址,写RX数据宽度,选择RF频道,波特率
* 当CE变高后,即进入RX模式,并可以接收数据了
* @param 无
* @retval 无
*/
void nrf24l01_rx_mode(void)
{
NRF24L01_CE(0);
nrf24l01_write_buf(NRF_WRITE_REG + RX_ADDR_P0, (uint8_t *)RX_ADDRESS, RX_ADR_WIDTH); /* 写RX节点地址 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + EN_AA, 0x01); /* 使能通道0的自动应答 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01); /* 使能通道0的接收地址 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + RF_CH, 40); /* 设置RF通信频率 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + RX_PW_P0, RX_PLOAD_WIDTH); /* 选择通道0的有效数据宽度 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + RF_SETUP, 0x0f); /* 设置TX发射参数,0db增益,2Mbps */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + CONFIG, 0x0f); /* 配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,接收模式 */
NRF24L01_CE(1); /* CE为高,进入接收模式 */
}
/**
* @brief NRF24L01进入发送模式
* @note 设置TX地址,写TX数据宽度,设置RX自动应答的地址,填充TX发送数据,选择RF频道,波特率和
* PWR_UP,CRC使能
* 当CE变高后,即进入TX模式,并可以发送数据了, CE为高大于10us,则启动发送.
* @param 无
* @retval 无
*/
void nrf24l01_tx_mode(void)
{
NRF24L01_CE(0);
nrf24l01_write_buf(NRF_WRITE_REG + TX_ADDR, (uint8_t *)TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); /* 写TX节点地址 */
nrf24l01_write_buf(NRF_WRITE_REG + RX_ADDR_P0, (uint8_t *)RX_ADDRESS, RX_ADR_WIDTH); /* 设置RX节点地址,主要为了使能ACK */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + EN_AA, 0x01); /* 使能通道0的自动应答 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01); /* 使能通道0的接收地址 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + SETUP_RETR, 0x1a); /* 设置自动重发间隔时间:500us + 86us;最大自动重发次数:10次 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + RF_CH, 40); /* 设置RF通道为40 */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + RF_SETUP, 0x0f); /* 设置TX发射参数,0db增益,2Mbps */
nrf24l01_write_reg(NRF_WRITE_REG + CONFIG, 0x0e); /* 配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,接收模式,开启所有中断 */
NRF24L01_CE(1); /* CE为高,10us后启动发送 */
}
/// @brief NRF模块初始化
/// @param 无
void Nrf_Init(void)
{
nrf24l01_init();
nrf24l01.state = nrf24l01_check();
if(nrf24l01.state == 0) //NRF24L01模块如果连接正常，则将NRF初始化为主发送模式
{
nrf24l01_rx_mode();
nrf24l01.en = 1;
LED2(0);
}
else
{
nrf24l01.en = 0;
LED2(1);
}
}
/// @brief NRF模块定时任务
/// @param 无
void Nrf_Timing_Callback(void)
{
if(nrf24l01.tick <= NRF_TICK_TIME)
{
nrf24l01.tick++;
}
}
// PWM反向函数（保持中位75不变）
uint16_t invert_motor_pwm(uint16_t pwm) {
if(pwm == 75) return 75; // 中位保持不变
if(pwm > 75) {
// 正转区域(76-100) → 转换为反转区域(74-50)
return 74 - (pwm - 76) * (74 - 50) / (100 - 76);
} else {
// 反转区域(50-74) → 转换为正转区域(76-100)
return 76 + (74 - pwm) * (100 - 76) / (74 - 50);
}
}
/// @brief NRF模块任务
/// @param 无
void Nrf_Task(void)
{
if(nrf24l01.tick >= NRF_TICK_TIME)
{
nrf24l01_rx_packet(nrf24l01.param.rx_buff);
nrf24l01.param.thr = nrf24l01.param.rx_buff[0] << 8 | nrf24l01.param.rx_buff[1];
nrf24l01.param.yaw = nrf24l01.param.rx_buff[2] << 8 | nrf24l01.param.rx_buff[3];
// 转换为电调PWM值
uint16_t pwm_value = map_throttle_to_pwm_with_deadzone(nrf24l01.param.thr);
// 控制电调
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, pwm_value);
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_2, invert_motor_pwm(pwm_value));
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_3, invert_motor_pwm(pwm_value));
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_4, pwm_value);
nrf24l01.tick = 0;
}
}
#define DEADZONE 0 // 死区范围±20
/**
* @brief 将油门信号(1000-2000)转换为电调PWM信号(50-100)
* @param thr_val: 油门值(1000-2000)
* @return 电调PWM值(50-100)
*/
uint16_t map_throttle_to_pwm_with_deadzone(uint16_t thr_val)
{
// 死区处理 - 接近中位时强制停转
if(abs(thr_val - 1500) <= DEADZONE) {
return 75;
}
// 限制油门范围
if(thr_val < 1000) thr_val = 1000;
if(thr_val > 2000) thr_val = 2000;
if(thr_val < 1500) {
// 反转区域(1000-1480 -> 50-74)
return 50 + ((thr_val - 1000) * (74 - 50) / (1480 - 1000));
}
else {
// 正转区域(1520-2000 -> 76-100)
return 76 + (((thr_val - 1520) * (100 - 76) / (2000 - 1520)) * 0.3);
}
}