本文介紹由單片機(jī)STM32F103控制無線數(shù)字傳輸芯片nRF24L01的WIFI模塊的設(shè)計(jì)原理，通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向遠(yuǎn)程傳輸，兩端采用全雙工方式通信，該系統(tǒng)具有成本低，功耗低，軟件設(shè)計(jì)簡單以及通信可靠等優(yōu)點(diǎn)。

nRF24L01引腳功能及描述

nRF24L01nRF24L01的封裝及引腳排列如圖所示。各引腳功能如下：

nRF24L01引腳示意圖

CE：使能發(fā)射或接收；

CSN，SCK，MOSI，MISO：SPI引腳端，微處理器可通過此引腳配置nRF24L01；

IRQ：中斷標(biāo)志位；

VDD：電源輸入端；

nRF24L01模塊

nRF24L01模塊有八個(gè)引腳需要連接到STM32，在這里由于用到了SPI1的四個(gè)引腳，直接與PA（4-6）引腳相連，設(shè)置GPIO復(fù)用功能就直接可用SPI1，無線模塊的其他引腳分別與PA1和PA7相連，這樣可以簡化電路，如下：

XC2，XC1：晶體振蕩器引腳；

VDD_PA：為功率放大器供電，輸出為1.8V；

ANT1，ANT2：天線接口；I

REF：參考電流輸入。

工作模式

nRF24L01有工作模式有四種：收發(fā)模式、配置模式、空閑模式和關(guān)機(jī)模式。nRF24L01的工作模式由PWR_UP、CE、TX_EN和CS三個(gè)引腳決定，如表。

收發(fā)模式：nRF24L01的收發(fā)模式有ShockBurstTM收發(fā)模式和直接收發(fā)模式兩種，收發(fā)模式由器件配置字決定。

ShockBurstTM收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速從微控制器送入，但高速（1Mbps）發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處：

1）盡量節(jié)能；

2）低的系統(tǒng)費(fèi)用（低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射）；

3）數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短，抗干擾性高。nRF24L01的ShockBurstTM技術(shù)同時(shí)也減小了整個(gè)系統(tǒng)的平均工作電流。在ShockBurstTM收發(fā)模式下，nRF24L01自動(dòng)處理字頭和CRC校驗(yàn)碼。

在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)把字頭和CRC校驗(yàn)碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)加上字頭和CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。

配置模式：在配置模式，15字節(jié)的配置字被送到nRF24L01，這通過CS、CLK1和DATA三個(gè)引腳完成。

空閑模式：nRF24L01的空閑模式是為了減小平均工作電流而設(shè)計(jì)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時(shí)，縮短芯片的起動(dòng)時(shí)間。在空閑模式下，部分片內(nèi)晶振仍在工作，此時(shí)的工作電流跟外部晶振的頻率有關(guān)，如外部晶振為4MHz時(shí)工作電流為12uA，外部晶振為16MHz時(shí)工作電流為32uA。在空閑模式下，配置字的內(nèi)容保持在nRF24L01片內(nèi)。

關(guān)機(jī)模式：在關(guān)機(jī)模式下，為了得到最小的工作電流，一般此時(shí)的工作電流小于1uA。關(guān)機(jī)模式下，配置字的內(nèi)容也會(huì)被保持在nRF24L01片內(nèi)，這是該模式與斷電狀態(tài)最大的區(qū)別。

STM32F103模塊電路

電源電路由于STM32直接由PC的USB供電，提供5V電源，所以不需要總電源，但nRF24L01模塊需要低于3.5V電壓，所以需要3.3V穩(wěn)壓電路，如下：

3.3V穩(wěn)壓電路

顯示模塊

2.8寸TFT-LCD與STM32連接原理圖，如下：

LCD原理圖

按鍵模塊

按鍵模塊用到了按鍵控制發(fā)送數(shù)據(jù)，按鍵原理圖，如下：

按鍵連接原理圖

nRF24L01模塊

nRF24L01模塊有八個(gè)引腳需要連接到STM32，在這里由于用到了SPI1的四個(gè)引腳，直接與PA（4-6）引腳相連，設(shè)置GPIO復(fù)用功能就直接可用SPI1，無線模塊的其他引腳分別與PA1和PA7相連，這樣可以簡化電路，如下：

nRF24L01原理圖
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