NRF52 2.4G Radio 模块

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已于 2022-10-03 15:04:17 修改

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分类专栏： Nordic NRF52 文章标签：单片机 mcu

于 2022-10-03 14:57:08 首次发布

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NRF52 2.4G Radio 模块

1. 2.4 GHz无线电收发器
2. Radio工作状态机
3. TX 发送状态
4. RX 接收状态
5. 示例代码
6. Radio事件时序
7. Radio双向通讯
8. 无线跳频（Frequency Hop）

1. 2.4 GHz无线电收发器

使用2.4G Radio模块，一般是为了使用自定义的协议通讯，相比于BLE等规范协议，可以一定程度上自由的设定通讯间隔、数据包大小、私有的加密等，但也需要自己解决多连接、无线干扰等问题

Radio模块框图
在这里插入图片描述

1. 速率 1Mbps 2Mbps (125K 500Kbps 长距离),   2Mbps: 4us/Byte
2. 半双工, 不能同时发送和接收
3. EasyDMA让射频模块可以直接从RAM读写数据而不需要CPU的参与，但用户需要在开启START任务收发无线数据之前，将内存的地址和长度填入Radio的PACKETPTR寄存器和PCNF1.MAXLEN寄存器中
4. 1个发送通道, 8个接收通道
5. 支持Whitening和CRC校验
6. 支持获取RSSI(接收的数据信号强度指示)
7. 自动低功耗管理

空中包格式
在这里插入图片描述

PREAMBLE是前导码，除了在BLE模式2Mbps情况下是2个字节，其他情况通常是用1个字节。当ADDRESS的第一个bit是0时PREAMBLE会被设为0xAA，否则为0x55
空中包里，ADDRESS 和 PAYLOAD部分总是LSB，CRC部分总是MSB，S0,LENTH,S1的大小端受PCN1.ENDIAN寄存器控制。
ADDRESS是无线的收发地址，它由BASE和PREFIX两部分组成，只有接收端与发射端的地址匹配，才能成功通信。BASE部分的长度由FCNF1.BALEN控制，内容由BASE0和BASE1两个寄存器控制，PREFIX的内容由PREFIX0和PREFIX1两个寄存器控制，通过这两个部分的排列搭配，可以搭配出8种逻辑地址。用户在配置发送的地址时从这8个逻辑地址中挑选一个，由TXADDRESS寄存器控制，设置接收地址的时候根据需要将这写逻辑地址配置给8个接收通道，由RXADDRESSES寄存器控制，用户可以根据需要打开接收地址通道的个数，可同时打开8个接收通道。

在这里插入图片描述
TXADDRESS寄存器：设置值为0-7，对应选择上图中的一个逻辑地址作为发射地址
RXADDRESSES寄存器：设置值为bit0-bit7，使能对应逻辑地址作为接收地址

S0+LENGTH+S1+PAYLOAD+static add-on 是存储在RAM中的数据包，PACKETPTR寄存器指向的RAM空间分布应该也是这样的
CI、TERM1和TERM2字段仅存在于BLE远距离模式中，这里忽略
S0，LENGTH，S1是可选部分，它们的长度分别由PCNF0.S0LEN，PCNF0.LFLEN ，PCNF0.S1LEN决定，大小端由PCNF1.ENDIAN控制，这里S0 S1都可以设置为0，就不用管它们，LENGTH是4bit的，但也会占用一个Byte的RAM空间，所以PACKETPTR指向的发送或接收RAM对应Byte[0]即为这一包数据包的长度（STATLEN = 0下的情况）
上图中未显示static add-on（其长度在STATLEN中定义，标准BLE数据包中的长度为0字节）。static add-on在payload和CRC之间发送，在需求每包都为固定值，可以设置STATLEN为此固定值，否则设置0，可以让每个数据包实现动态的长度
PAYLOAD的最大长度由LENGTH决定，实际的长度由PACKETPTR指向的RAM Byte[0]设置
PCNF1.MAXLEN定义了Radio收发数据包最大字节数，限制了PAYLOAD加上static add-on的总长度，可以防止超出EasyDMA定义的RAM范围被读写
S0、LENGTH、S1、PAYLOAD的组合长度不能超过258字节
CRC是校验字段，CRC可以校验除了PREAMBLE之外的整个数据包，CRC校验的配置通过CRCCNF CRCPOLY CRCINIT寄存器完成

2. Radio工作状态机

状态	具体描述
DISABLE	Radio模块没有进行任何操作，功耗最低
TXRU	Disable状态下TXEN = 1 进入TXRU，Radio正在启动
TXIDLE	要发送的数据已准备好，Radio准备开始发送
TX	Radio正在发送数据包
TXDISABLE	Radio正在关闭发射机
RXRU	Disable状态下RXEN = 1 进入RXRU，Radio正在启动
RXIDLE	Radio已经准备好接收数据
RX	Radio处于接收数据状态
RXDISABLE	Radio正在关闭接收机

在这里插入图片描述

3. TX 发送状态

发送一包数据
在这里插入图片描述
发送一包数据，使用NRF快捷方式(shortcuts)，READY事件后立即START，END事件立即DISABLE，可节省发送时间和程序判断

连续发送数据，END事件再次START

4. RX 接收状态

接收一包数据
在这里插入图片描述
接收一包数据，使用快捷方式

接收多包数据，END事件再次START

5. 示例代码

TX端初始化

#define RADIO_PACKET0_S1_SIZE                0       // S1 size in bits
#define RADIO_PACKET0_S0_SIZE                0       // S0 size in bits
#define RADIO_PACKET0_PAYLOAD_SIZE           5       //8   // payload size in bits

#define RADIO_PACKET1_BASE_ADDRESS_LENGTH    3       // base address length in bytes
#define RADIO_PACKET1_STATIC_LENGTH          0       // Static length in number of bytes
#define RADIO_PACKET1_MAX_PAYLOAD_LENGTH     32      // Maximum length of packet payload

void