giao tiếp không dây là một phần quan trọng của các bảng mạch và thiết bị hiện đại, bởi vì mọi người muốn thoát khỏi các dây cáp. hãy nghĩ về chuột, bàn phím hoặc bộ điều khiển trò chơi không dây mà bạn đang sử dụng. Làm việc với các dây nối thiết bị vào máy tính cá nhân hoặc bảng điều khiển là một trải nghiệm người dùng thật tệ. May mắn thay, mô-đun nRF24L01 đã thay đổi trò chơi bằng cách cung cấp một bộ thu phát không dây RF giá rẻ. Nhìn kìa! Nó có một số tính năng tốt nhất trong phân khúc của nó, chúng tôi sẽ nói chi tiết về nó bên dưới và làm thế nào để kết nối nó với Arduino.
nội dung
nRF24L01 và nRF24L01+ là gì?
NRF24L01 có lợi thế gì?
Mô-đun thu phát nRF24L01 Sắp xếp chân
Mô-đun nRF24L01+ và mô-đun nRF24L01+ PA/LNA
Mô-đun bộ thu phát nRF24L01+ hoạt động như thế nào?
Cách kết nối module nRF24L01+ với Arduino
tóm tắt
nRF24L01 và nRF24L01+ là gì?
Dấu cộng (+) là sự gia tăng, vì vậy nRF24L01+ là phiên bản mới hơn của máy thu phát không dây nRF24L01. Sự khác biệt chính giữa hai là phiên bản Plus có thể đạt được tốc độ dữ liệu 250kb/s, trong khi nRF24L01 chỉ có 1Mb/s và 2Mb/s.
Vì vậy, miễn là tốc độ truyền dữ liệu là 1 Mb/s hoặc 2 Mb/s, bạn có thể kết hợp cả hai tốc độ trong dự án của bạn. ngoài ra, cả hai tốc độ truyền dữ liệu là giống nhau, đặc biệt là khi xét đến vẻ ngoài.
NRF24L01 có lợi thế gì?
Nếu bạn đang tìm kiếm một mô-đun RF hai chiều giá cả phải chăng và đáng tin cậy, nRF24L01 là sự lựa chọn tốt nhất vì nó có những lợi ích như:
chi phí thấp
mô-đun này là một trong những bộ thu phát không dây giá cả phải chăng nhất trong loại sản phẩm này, vì chi phí của nó là dưới 2 usd.
Dễ dàng kết hợp với microcontroller / bo mạch Arduino
nếu bạn muốn xây dựng hoặc phát triển một nguyên mẫu hệ thống không dây cho dự án của bạn, bạn có thể dễ dàng kết hợp mô-đun này với các bộ điều khiển khác nhau. Chúng bao gồm:
Arduino (dùng thư viện RF24)
ARM, MCU, STM32, AVR và PIC sử dụng giao thức giao tiếp SPI.
Tần số hoạt động 2.4 GHz
Dải tần số 2.4 GHz hoạt động với tần số thấp hơn so với tần số không dây do nó cho phép sử dụng tần số bit cao hơn. Ngoài ra, nó sử dụng điều chỉnh GFSK để truyền dữ liệu, cho phép tốc độ truyền lên đến 1 Mb/s hoặc 2 Mb/s. Nó hoạt động ở tốc độ truyền thấp hơn và cho phép phạm vi của các mô-đun lên đến 100 m trong không gian mở.
phạm vi truyền tải cao
nếu được thiết lập đúng, mô-đun này có thể gửi tín hiệu từ một vài mét. Tuy nhiên, NRF 24L 01+ (PA/LNA) có hiệu năng truyền tải xa hơn. Nó có phạm vi truyền tải 1000m, chủ yếu là do ăng-ten IPX và bộ khuếch đại điện mà không có trở ngại,
nhiều ứng dụng khác nhau
với những tính năng ấn tượng này, mô-đun này có nhiều ứng dụng, bao gồm:
các bộ điều khiển trò chơi
tai nghe voip
RFID hoạt động
đồ chơi như xe hơi điều khiển từ xa
hệ thống theo dõi tài sản
tự động hóa gia đình và kinh doanh
các thiết bị ngoại vi không dây cho máy tính cá nhân
cảm biến
đồng hồ thể thao
các hệ thống điều khiển từ xa cho trung tâm truyền thông nâng cao
điều khiển từ xa điện tử tiêu dùng
Gói Máy Để Bàn 3 trong 1
Mô-đun thu phát nRF24L01 Sắp xếp chân
mô-đun này có mô hình sắp xếp chân sau.
Mô-đun nRF24L01+ và mô-đun nRF24L01+ PA/LNA
Về cấu trúc, nRF24L01 nhỏ hơn phiên bản PA/LNA vì nó có ăng-ten trên máy bay. sau này có một đầu nối SMA với ăng-ten vịt bên ngoài (ipx) để làm cho nó lớn hơn.
pa và lna đại diện cho bộ khuếch đại điện và bộ khuếch đại tiếng ồn thấp. tuy nhiên, sự khác biệt đáng chú ý nhất là hiệu năng. Bộ khuếch đại công suất khuếch đại tín hiệu công suất trong quá trình truyền, trong khi LNA khuếch đại tín hiệu yếu và không chắc chắn đi vào ăng-ten đến mức điện áp có sẵn.
sơ đồ khung nRF24L01+ PA/LNA
Tín hiệu đầu vào thường là microvolt hoặc thấp hơn -100dBm, và LNA tăng nó lên khoảng 0,5-1V. bộ nhân đôi kết nối với ăng-ten để ngăn không cho các tín hiệu LNA nhạy cảm bị quá tải bởi bộ khuếch đại công suất lớn hơn.
Phiên bản nRF24L01+ PA/LNA có chip RFX2401 tích hợp LNA, PA và mạch chuyển tiếp truyền / nhận. kết hợp với ăng-ten vịt, con chip này cho phép mô-đun này đạt được phạm vi truyền tải 1000 mét.
Mô-đun bộ thu phát nRF24L01+ hoạt động như thế nào?
nRF24L01+ gửi và nhận dữ liệu trên một tần số cụ thể được gọi là kênh. Các tần số này nằm trong khoảng từ 2,4 GHz đến 2,525 GHz (2400 MHz – 2525 MHz), và mỗi kênh RF sử dụng ít hơn 1 MHz băng thông. Do vậy, có 125 kênh có thể chọn được với khoảng cách 1 MHz.
lưu ý rằng khi tốc độ truyền 250 kb/ s hoặc 1 mb/ s, kênh chỉ có thể sử dụng 1 mhz hoặc ít hơn băng thông. Nếu bạn gửi dữ liệu ở tốc độ 2 Mb/ s, bạn sẽ cần 2 MHz băng rộng để đảm bảo rằng không có chồng lấp và giảm thiểu nhiễu.
mạng lưới đa sông
Mô-đun này cũng có chức năng nhân (một bộ phát tín hiệu, một bộ nhận tín hiệu), trong đó mỗi kênh trong 125 kênh có sáu ống dữ liệu. Về mặt kỹ thuật, mỗi kênh là một kênh logic trong một kênh RF vật lý.
bạn có thể cấu hình mỗi đường dẫn dữ liệu để có một địa chỉ vật lý duy nhất, với một bộ thu nhận chính hoạt động như một trung tâm. trung tâm này có thể chuyển đổi sang một kênh phát sóng bất cứ lúc nào, nhưng chỉ có thể chuyển đổi một lần.
tiêu thụ năng lượng
Giống như nRF24L01, mô-đun này có hiệu quả năng lượng cao và cần khoảng 12mA (dưới LED) khi truyền. Nó có một bộ điều chỉnh trên chip để chấp nhận điện áp từ 1.9 – 3.6V, nhưng các chân khác có thể hoạt động trong logic 5V. Vì vậy, bạn có thể kết nối máy thu trực tiếp với Arduino (không cần sử dụng bộ chuyển đổi mức logic).
8-pin NRF24L01 khe cắm bộ chuyển đổi, mô-đun thức không dây Arduino.
Cách kết nối module nRF24L01+ với Arduino
nRF24L01 và nRF24L01+ có sự sắp xếp chân giống nhau, do đó quá trình giao diện của chúng là tương tự. bạn cần những thứ sau:
Hai bộ vi điều khiển Arduino UNO, NANO hoặc MEGA
hai mô-đun bộ thu phát nRF24L01, nRF24L01+ hoặc nRF24L01+ PA/LNA
cáp nhảy
Arduino IDE
dây điện
bạn cần hai mạch điện, một là bộ phát tín hiệu và một là bộ nhận tín hiệu. Cấu cắm của cả hai là giống nhau. trong ví dụ này, chúng tôi sẽ sử dụng nrf24l01+.
bản đồ mạch nRF24L01+ Arduino
Thực hiện kết nối sau:
Arduino UNO và NANO chia sẻ cùng một chân giao diện SPI, có nghĩa là bạn có thể trao đổi chúng. tuy nhiên, các chân phần cứng lớn là khác nhau. đây là cách để chuyển đổi các chân.
Arduino Uno với Nano với Mega. lưu ý sự khác biệt trong việc sắp xếp các chân.
mã nguồn arduino
để đơn giản hóa công việc giao diện của cả hai, sử dụng thư viện rf24. Mở trình quản lý thư viện IDE Arduino bằng cách đi tới Drafting Include Libraries Add. thư viện zip. chọn một tệp zip thư viện, và sau đó viết các mã sau đây cho máy phát.
mô tả
Mã Arduino này được sử dụng để gửi thông điệp “Hello World” từ máy phát. trước tiên, hãy nhập 3 thư viện. sau đó, nó tạo một đối tượng mà nhận hai tham số như một pin. đây là kết nối giữa ce và csn.
Tiếp theo, mã tạo ra một mảng byte để biểu thị địa chỉ ô kết nối mà hai mô-đun giao tiếp. Địa chỉ này cho bạn khả năng chọn một mô-đun đặc biệt cần chia sẻ, nó nên giống nhau trong bộ phát và bộ nhận. Bạn có thể thay đổi giá trị địa chỉ này thành chuỗi 5 chữ cái, cần thiết khi có nhiều mô-đun trong mạng.
bước tiếp theo là khởi tạo một đối tượng radio (để bắt đầu và mở một đường ghi). kết thúc phần này với chức năng ngừng nghe, đặt mô-đun thành mô-đun.
Phần cuối cùng tạo một mảng ký tự để phân bổ thông điệp truyền Hello World. radio. Write gửi một thông điệp đến người nhận. tham số đầu tiên là thông báo bạn muốn gửi, và tham số thứ hai là số byte trong văn bản.
bạn có thể gửi 32 byte cùng một lúc, vì đó là kích cỡ gói tối đa của nRF24L01 +.
Mã người nhận
nhập mã của người nhận.
trong chức năng thiết lập, bắt đầu giao tiếp nối tiếp, và sau đó sử dụng tính năng mở đọc đường ống để đặt địa chỉ cho cùng một địa chỉ với bộ phát tín hiệu. tham số đầu tiên của tham số này là số luồng, có thể là 1-6 (kênh tần số), và tham số thứ hai là địa chỉ dữ liệu được thu thập.
tiếp theo, đặt các chế độ thu phát và thu nhận để nghe và nhận dữ liệu mà không gửi. Cuối cùng, tính năng vòng tròn sử dụng radio để kiểm tra liên tục xem có dữ liệu nào được đưa vào không. có sẵn. nếu tham số boolean trả về true (khi có dữ liệu trong bộ đệm), chương trình sẽ tạo một mảng có 32 ký tự. tất cả các ký tự này đều là số không tại điểm này.
radio. hàm read đọc dữ liệu nhập và lưu chúng trong một mảng, thay thế số không. Cuối cùng, println hiển thị thông điệp trên màn hình, có thể là vài dòng “Hello World”.
tóm tắt
Tóm lại, nếu bạn muốn xây dựng các mô-đun RF thu phát chi phí thấp cho dự án của bạn, nRF24L01 là một giải pháp đáng tin cậy. nếu bạn cần tìm hiểu thêm về thiết bị này hoặc cách tích hợp nó vào dự án của bạn, xin liên hệ với chúng tôi.