STM32+NRF24L01使用日记

最新推荐文章于 2024-07-26 16:24:01 发布

@NachoNEKO

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文章标签： stm32 单片机嵌入式硬件

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_64346054/article/details/128827095

版权

文章提供了STM32SPI接口的初始化代码以及NRF24L01无线通讯模块的配置和操作函数，包括SPI的速度设置、读写操作，以及NRF24L01的初始化、检测、数据收发等功能。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

准备自制飞控，用NRF24L01做通讯

SPI.H

#ifndef __SPI_H__
#define __SPI_H__

#include "delay.h"

void SPI2_Init(void);			 //初始化SPI口
void SPI2_SetSpeed(u8 SpeedSet); //设置SPI速度   
u8 SPI2_ReadWriteByte(u8 TxData);//SPI总线读写一个字节

#endif

SPI.C

#include "spi.h"

//通用SPI模块的初始化代码,主机模式,访问SD Card/W25Q64/NRF24L01						  
//SPIx口初始化
void SPI2_Init(void)
{
 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;

	RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//GPIOB时钟使能 
	RCC_APB1PeriphClockCmd(	RCC_APB1Periph_SPI2,  ENABLE );//SPI2时钟使能 	
 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //PB13/14/15复用推挽输出 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);	//初始化GPIOB
 	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15);  //PB13/14/15上拉

	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  //SPI设置为双线双向全双工
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;		//SPI主机
  SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;		//发送接收8位帧结构
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;		//时钟悬空低
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;	//数据捕获于第1个时钟沿
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;		//NSS信号由软件控制
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_16;		//定义波特率预分频的值:波特率预分频值为16
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;	//数据传输从MSB位开始
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;	//CRC值计算的多项式
	SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure);  //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器
 
	SPI_Cmd(SPI2, ENABLE); //使能SPI外设
}

/*SPI 速度设置函数
	SpeedSet:
	SPI_BaudRatePrescaler_2   2分频   
	SPI_BaudRatePrescaler_8   8分频   
	SPI_BaudRatePrescaler_16  16分频  
	SPI_BaudRatePrescaler_256 256分频 
*/
void SPI2_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler)
{
  assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler));
	SPI_Cmd(SPI2,DISABLE);
	SPI2->CR1&=0XFFC7;	//清除波特率控制BR位[5:3]
	SPI2->CR1|=SPI_BaudRatePrescaler;	//设置SPI2速度
	SPI_Cmd(SPI2,ENABLE);
}

//SPIx 读写一个字节
//TxData:要写入的字节
//返回值:读取到的字节
u8 SPI2_ReadWriteByte(u8 TxData)
{
	u8 retry=0;
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:发送缓存空标志位
	{
		retry++;
		if(retry>200)return 0;
	}
	SPI_I2S_SendData(SPI2, TxData); //通过外设SPIx发送一个数据
	retry=0;

	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)//检查指定的SPI标志位设置与否:接受缓存非空标志位
	{
		retry++;
		if(retry>200)return 0;
	}	  						    
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI2); //返回通过SPIx最近接收的数据					    
}

NRF24L.h

#ifndef __NRF24L01_H__
#define __NRF24L01_H__

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "spi.h"

/**
  * @brief 	使用硬件SPI2驱动24L01
  * @param  Port:	
	*	SPI2:	PB13-->SCK
	*				PB14-->MISO
	*				PB15-->MOSI
	*	Selfdef:
	*				PB10-->CSN	片选线
	*				PB11-->CE		模式选择TX/RX
	*				PB12-->IRQ	中断标志位
  * @param None
  * @retval None
	*/

//24L01操作线
#define NRF24L01_CSN  PBout(10) //SPI片选信号	   
#define NRF24L01_CE   PBout(11) //24L01模式选择
#define NRF24L01_IRQ  PBin(12)  //IRQ主机数据输入

//
//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;bit[3:1],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;
//

//24L01发送接收数据宽度定义
#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

void NRF24L01_Init(void);	//硬件SPI初始化
u8 NRF24L01_Check(void);	//检测24L01是否存在
u8 NRF24L01_Write_Buf(u8 reg, u8 *pBuf, u8 u8s);//写数据区
u8 NRF24L01_Read_Buf(u8 reg, u8 *pBuf, u8 u8s);	//读数据区
u8 NRF24L01_TxPacket(u8 *txbuf);				//发送一个包的数据
u8 NRF24L01_RxPacket(u8 *rxbuf);				//接收一个包的数据
void NRF24L01_RX_Mode(void);					//配置为接收模式
void NRF24L01_TX_Mode(void);					//配置为发送模式
#endif

NRF24L01.c

#include "nrf24l01.h"

//收发地址
const u8 TX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01};
const u8 RX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01};

//初始化NRF24L01 IO口，开启SPI2
void NRF24L01_Init()
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	 //使能GPIOB端口时钟
  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11; 	  
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;	//PB10,PB11推挽
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;				
 	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_12;   
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PB12 输入  
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_12);//PB10,PB11,PB12上拉					 

  SPI2_Init();    		//初始化SPI	 

	NRF24L01_CE=0; 			//待机24L01
	NRF24L01_CSN=1;			//SPI片选取消   		 	 
}

//检测24L01是否存在 返回值:0成功,1失败	
u8 NRF24L01_Check()
{
	u8 buf[5]={0XA5,0XA5,0XA5,0XA5,0XA5};
	u8 i;
	SPI2_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_4); //spi速度为9Mhz（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 在指定位置读写指定长度的数据
  * @param reg:寄存器(位置)
  * 			 pBuf:数据指针
  *        len:数据长度
	*	@param
  */
u8 NRF24L01_Write_Buf(u8 reg, u8 *pBuf, u8 len)
{
	u8 status,u8_ctr;	    
 	NRF24L01_CSN = 0;          //使能SPI传输
  status = SPI2_ReadWriteByte(reg);//发送寄存器值(位置),并读取状态值
  for(u8_ctr=0; u8_ctr<len; u8_ctr++)SPI2_ReadWriteByte(*pBuf++); //写入数据	 
  NRF24L01_CSN = 1;       //关闭SPI传输
  return status;          //返回读到的状态值
}				  
u8 NRF24L01_Read_Buf(u8 reg,u8 *pBuf,u8 len){
	u8 status,u8_ctr;	       
  NRF24L01_CSN = 0;           		//使能SPI传输
  status=SPI2_ReadWriteByte(reg); //发送寄存器值(位置),并读取状态值   	   
 	for(u8_ctr=0;u8_ctr<len;u8_ctr++)pBuf[u8_ctr]=SPI2_ReadWriteByte(0XFF);//读出数据
  NRF24L01_CSN=1;//关闭SPI传输
  return status; //返回读到的状态值
}

/** @brief 读写寄存器
  * @param reg:寄存器地址
  * 			 value:写入的值
	*	@param
  */
u8 NRF24L01_Write_Reg(u8 reg,u8 value)
{
	u8 status;	
  NRF24L01_CSN=0;  //使能SPI传输
  status =SPI2_ReadWriteByte(reg);//发送寄存器地址
  SPI2_ReadWriteByte(value);      //写入寄存器的值
  NRF24L01_CSN=1;  //禁止SPI传输	   
  return(status);  //返回状态值
}
u8 NRF24L01_Read_Reg(u8 reg)
{
	u8 reg_val;	    
 	NRF24L01_CSN = 0;	
  SPI2_ReadWriteByte(reg);
  reg_val=SPI2_ReadWriteByte(0XFF);//读取寄存器内容
  NRF24L01_CSN = 1;	    
  return(reg_val);
}

/** @brief 启动NRF24L01发送一次数据
  * @param txbuf:待发送数据首地址 			 
	*	@param 返回值:发送完成状况
  */
u8 NRF24L01_TxPacket(u8 *txbuf)
{
	u8 sta;
 	SPI2_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_8);//spi速度为9Mhz（24L01的最大SPI时钟为10Mhz）   
	NRF24L01_CE=0;
  NRF24L01_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,txbuf,TX_PLOAD_WIDTH);//写数据到TX BUF  32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 
		return MAX_TX; 
	}
	if(sta&TX_OK)//发送完成
	{
		return TX_OK;
	}
	return 0xff;//其他原因发送失败
}

/** @brief 启动NRF24L01接收一次数据
  * @param rxbuf:待发送数据首地址 			 
  * @param 返回值:0,接收完成;lese:error
  */
u8 NRF24L01_RxPacket(u8 *rxbuf)
{
	u8 sta;		    							   
	SPI2_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_8); //spi速度为9Mhz（24L01的最大SPI时钟为10Mhz）   
	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&RX_OK)//接收到数据
	{
		NRF24L01_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rxbuf,RX_PLOAD_WIDTH);//读取数据
		NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_RX,0xff);//清除RX FIFO寄存器 
		return 0;	//接收成功 
	} 
	return 1;//没收到任何数据
}

//该函数初始化NRF24L01到RX模式
//设置RX地址,写RX数据宽度,选择RF频道,波特率和LNA HCURR
//当CE变高后,即进入RX模式,并可以接收数据了		   
void NRF24L01_RX_Mode(void)
{
	NRF24L01_CE=0;	  
  NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(u8*)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,低噪声增益开启   
  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 
}
//该函数初始化NRF24L01到TX模式
//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LNA HCURR
//PWR_UP,CRC使能
//当CE变高后,即进入RX模式,并可以接收数据了		   
//CE为高大于10us,则启动发送.	 
void NRF24L01_TX_Mode(void)
{
	NRF24L01_CE=0;
  NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,(u8*)TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//写TX节点地址 
  NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(u8*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH); //设置TX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,低噪声增益开启   
  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
}

main.c

#include "oled.h"
#include "bmp.h"
#include "nrf24l01.h"

int main(void)
{	 
	u8 tmp_buf[33]; 
	 
	delay_init();	//延时初始化
	NRF24L01_Init(); //硬件SPI初始化
	while(NRF24L01_Check()){	//检测24L01是否存在
		OLED_ShowString(0,6, "24l01 not exist...",12);
	}
	OLED_ShowString(0,6, "detect success",12);
	delay_ms(1000);
	OLED_Clear();
	NRF24L01_TX_Mode();					//配置为发送模式
	while(1)
	{
		tmp_buf[0]=10;
		tmp_buf[1]=11;
		tmp_buf[2]=12;
		if(NRF24L01_TxPacket(tmp_buf)==TX_OK)
		{
		    OLED_ShowString(0,6, "send data...",12);		
		}
	}
}