Arduino开发板使用NRF24L01进行无线通信

1.资料

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什么是NRF24L01模块及其工作原理？

无线通信有多种方式，如蓝牙、WiFi等。使用NRF24L01模块是最实惠、最简单、最实用的方法之一

NRF24L01模块是一个收发器模块，这意味着它可以发送和接收数据。 NRF24L01工作在2.4 GHz频率并使用GFSK调制。该模块的最大数据传输速度高达2Mbps，最大传输距离为空旷处100米（对于带外部天线的型号，距离可以为1 km）。

参数	典型值
工作电压	3.3 v
发送模式下的使用电流	11.3 mA
接收模式下的使用电流	12.3 mA
睡眠模式下的使用电流	900 nA
温度范围	-40至+85 C
价格	2.5美元

创建网络是NRF模块的优势之一；每个NRF模块可以连接到6个其他模块。

因此，价格合理、易于使用、体积小、网络功能、超远传输距离和合适的数据传输速度使NRF24l01模块成为无线和物联网项目的理想选择。

NRF24L01模块采用SPI协议连接微控制器，有8个引脚：

引脚名称	功能描述
GND	电路接地
Vcc	电路供电电压（3.3V）
CE	芯片使能
CSN	SPI芯片选择
SCK	连接时钟
MOSI	从主机Master接收数据
MISO	向主机Master发送数据
IRQ	中断引脚

所需的材料

●    Arduino UNO R3开发板

●    NRF24L01模块

●    Arduino IDE

连接两个Arduino开发板以建立无线连接

为了连接两个Arduino开发板，需要两个NRF24L01模块，一个作为主模块，另一个作为从模块。在此示例中，使用主站侧的音量调节旋钮，我们控制从站侧的伺服电机。

电路

代码

您需要RF24库才能使用NRF24L01模块。从以下链接下载库：Rf24库。

小提示：从模块和主模块需要两个不同的代码才能建立连接。

主模块：上传以下代码到主模块的开发板。

/*
  NRF24L01 - Controle a servo motor wirelessly
  Master
  modified on 8 Apr 2019
  by Saeed Hosseini @ Electropeak
  https://electropeak.com/learn/
*/
#include <SPI.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>

RF24 radio(7, 8); // CE, CSN

const byte address[][6] = {"Node1"};
const int potpin = A0;

int val = 0;

void setup() {

  radio.begin();
  radio.openWritingPipe(address);
  radio.setPALevel(RF24_PA_MIN);
  radio.stopListening();
}
void loop() {
  val = analogRead(potpin);
  val = map(val, 0, 1023, 0, 179);
  
  radio.write(&val, sizeof(val));

  delay(5);

从模块：上传以下代码到从模块的开发板。

/*
  NRF24L01 - Controle a servo motor wirelessly

  Master
  modified on 8 Apr 2019
  by Saeed Hosseini @ Electropeak
  https://electropeak.com/learn/
*/
#include <SPI.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>
#include <Servo.h>

Servo myservo;
RF24 radio(7, 8); // CE, CSN

const byte address[][6] = {"Node1"};
const int servo = 9;

int val = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  myservo.attach(servo);
  radio.begin();
  radio.openReadingPipe(0, address);
  radio.setPALevel(RF24_PA_MIN);
  radio.startListening();
}
void loop() {
  delay(5);
  radio.startListening();
  if ( radio.available()) {
    while (radio.available()) {

      radio.read(&val, sizeof(val));
      myservo.write(val);
      Serial.print("Servo position = ");
      Serial.println(val);
    }
  }
}

让我们仔细看看代码：

RF24 radio(CS, CSN);

通过指定CS和CSN引脚为模块创建所需的对象。

const byte address[][6] = {"addr"};

指定节点的地址。注意，发送方和接收方地址必须相同才能进行通信。

radio.openWritingPipe(address);

为接收器确定发射器。

radio.openReadingPipe(0, address);

确定模块的功耗量，该值必须根据发射器和接收器距离确定。

radio.stopListening();

将模块设置为发射器模式。

radio.startListening();

将模块设置为接收器模式。

radio.write(&data, sizeof(data));

通过指定数据大小来发送数据。

radio.available();

如果接收器收到数据，则返回值1

radio.read(&data, sizeof(text));

通过指定数据来接收数据，并将其存储在数据变量中。

创建NRF模块网络

使用NRF24L01模块，您可以创建无线连接并在网络中传输数据。

在本示例中，我们要创建一个具有三个从站的网络，并根据从主站发送的温度数据、卷值和密钥状态在从站中执行特定操作。

有两种构建网络的方法，更简单的方法是按照前面的示例进行操作，并且最多有6个单独的地址，通过6个从站向主站发送信息

在第二种方式中，使用树方法用于组网。因此，主要主服务器仅与其子集相关联，并且每个子集都作为树进行扩展。因此，我们可以构建一个包含最多3125个NRF24L01模块的网络，因此这种方法比第一个更加有效。

电路连接

代码

要使用此方法，您需要RF Network 库。您可以从以下链接下载：RF24Network Library。

主机模块

/*
  NRF24L01 - Network
  Master
  modified on 8 Apr 2019
  by Saeed Hosseini @ Electropeak
  https://electropeak.com/learn/
*/

#include <RF24Network.h>
#include <RF24.h>
#include <SPI.h>
#include "dht.h"

RF24 radio(7, 8);               // nRF24L01 (CE,CSN)

RF24Network network(radio);
dht DHT;

const uint16_t this_node = 00;
const uint16_t node01 = 01;
const uint16_t node02 = 02;
const uint16_t node03 = 03;

const int butpin = 3;
const int potpin = A0;
const int dhtpin = 4;

void setup() {
  SPI.begin();
  radio.begin();
  network.begin(90, this_node);  //(channel, node address)
  radio.setDataRate(RF24_2MBPS);
  pinMode(butpin, INPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {

  // Send to Node 01
  int potValue = analogRead(potpin);
  int angleValue = map(potValue, 0, 1023, 0, 179); 
  RF24NetworkHeader header2(node01);     
  bool ok = network.write(header2, &angleValue, sizeof(angleValue)); 
  // Send to Node 02
  int buttonState = digitalRead(butpin);
  RF24NetworkHeader header3(node02); 
  bool ok2 = network.write(header3, &buttonState, sizeof(buttonState)); 
  // LEDs control at Node 022
  unsigned long pot2Value = analogRead(A1);
  RF24NetworkHeader header4(node03);   
  DHT.read11(dhtpin);
  bool ok3 = network.write(header4, &DHT.temperature, sizeof(DHT.temperature)); 
}

节点1

/*
  NRF24L01 - Network
  Node01
  modified on 8 Apr 2019
  by Saeed Hosseini @ Electropeak
  https://electropeak.com/learn/
*/        
        
#include <RF24Network.h>
#include <RF24.h>
#include <SPI.h>
#include <Servo.h>


RF24 radio(7, 8);               // nRF24L01 (CE,CSN)
Servo myservo;

RF24Network network(radio);      // Include the radio in the network

const uint16_t this_node = 01;   // Address of our node in Octal format ( 04,031, etc)
const uint16_t master00 = 00;    // Address of the other node in Octal format

const int servopin = 9;

void setup() {

  SPI.begin();
  radio.begin();
  network.begin(90, this_node); //(channel, node address)
  radio.setDataRate(RF24_2MBPS);
  myservo.attach(servopin);

}
void loop() {
  network.update();
  while ( network.available() ) {
    RF24NetworkHeader header;
    int data;
    network.read(header, &data, sizeof(data)); // Read the incoming data
    myservo.write(data);

  }
  delay(5);
}

节点2

/*
  NRF24L01 - Network
  Node02
  modified on 8 Apr 2019
  by Saeed Hosseini @ Electropeak
  https://electropeak.com/learn/
*/

#include <RF24Network.h>
#include <RF24.h>
#include <SPI.h>



RF24 radio(7, 8);               // nRF24L01 (CE,CSN)


RF24Network network(radio);      // Include the radio in the network

const uint16_t this_node = 02;   // Address of our node in Octal format ( 04,031, etc)
const uint16_t master00 = 00;    // Address of the other node in Octal format

const int ledpin = 5;

void setup() {

  SPI.begin();
  radio.begin();
  network.begin(90, this_node); //(channel, node address)
  radio.setDataRate(RF24_2MBPS);
  pinMode(ledpin,OUTPUT);

}
void loop() {
  network.update();
  while ( network.available() ) {
    RF24NetworkHeader header;
    int data;
    network.read(header, &data, sizeof(data)); // Read the incoming data
      digitalWrite(ledpin, !data);

  }
  delay(5);
}

节点3

/*
  NRF24L01 - Network
  Node03
  modified on 8 Apr 2019
  by Saeed Hosseini @ Electropeak
  https://electropeak.com/learn/
*/

#include <RF24Network.h>
#include <RF24.h>
#include <SPI.h>



RF24 radio(7, 8);               // nRF24L01 (CE,CSN)


RF24Network network(radio);      // Include the radio in the network

const uint16_t this_node = 03;   // Address of our node in Octal format ( 04,031, etc)
const uint16_t master00 = 00;    // Address of the other node in Octal format

const int fan = 5;              //Red wire to pin 13,Black wire to pin GND


void setup() {

  SPI.begin();
  radio.begin();
  network.begin(90, this_node); //(channel, node address)
  radio.setDataRate(RF24_2MBPS);
  pinMode(fan, OUTPUT);
  digitalWrite(fan, LOW);

}
void loop() {
  network.update();
  while ( network.available() ) {
    RF24NetworkHeader header;
    int data;
    network.read(header, &data, sizeof(data)); // Read the incoming data
    if (data > 70)
      digitalWrite(fan, HIGH);
    else
      digitalWrite(fan, LOW);

  }
  delay(5);
}