Современная электроника №2/2020

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 47 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2020 Рис. 3. Формат пакета модуля nRF24L01 Рис. 4. Назначение выводов модуля nRF24L01 удобен для передачи данных в режи- ме «точка-точка» или создания беспро- водной сети топологии «звезда». Благодаря многоканальности модуль позволяет создавать сеть из множества устройств, которые могут связываться между собой, не мешая друг другу. Для передачи данных используется соб- ственный запатентованный протокол. Достоверность принимаемых данных обеспечивается передачей контроль- ной суммы данных в виде циклически избыточного кода CRC. Все данные, передаваемые по беспро- водной сети, представляют собой паке- ты, состоящие из множества байт, как показано на рисунке 3. В таком пакете 32 байта зарезерви- рованы для информационных дан- ных, остальные байты являются слу- жебными. Для обеспечения групповой свя- зи из семи модулей на одном канале, шесть модулей должны иметь уни- кальные идентификаторы для пере- датчиков – Pipe ID, а седьмой модуль – все идентификаторы этих передатчи- ков, от которых требуется принимать данные. Таким образом, для передаю- щих модулей требуется только один идентификатор, а принимающему модулю нужно от одного до шести идентификаторов: Pipe 0 – Pipe 5. По этим идентификаторам приёмник распознаёт источник данных. Номера идентификаторов должны состоять из пяти байт. При этом требуется соблю- дать некоторые условия их задания. Идентификатор каждого передатчи- ка на одном канале должен быть уни- кальным. Идентификаторы передат- чиков задаются так, что у приёмника Pipe 0 и Pipe 1 могут отличаться все- ми байтами, а Pipe 2 – Pipe 5 долж- ны отличаться от Pipe 1 только млад- шим байтом. Пример идентификато- ров для описанного режима приведён в таблице 1. Кроме канала и идентификатора для модулей задаются программным обра- зом мощность передатчика, скорость передачи данных и другие параметры. Модуль nRF24L01 имеет следующие тех- нические характеристики: ● частотный диапазон: ISM от 2,400 до 2,527 ГГц; ● количество поддерживаемых кана- лов: 128 с шагом 1 МГц; ● тип модуляции: GFSK; ● расстояние между передатчиком и приёмником: до 100 м в условиях прямой видимости; ● скорость передачи данных: 0,25; 1,2 Мбод, на скорости 2 Мбод исполь- зуются два канала; ● мощности передатчика: –18; –12; –6 и 0 дБм; ● чувствительность приёмника: –82 дБм; ● коэффициент усиления антенны: 2 дБм; ● интерфейс связи: SPI; ● входы толерантны к 5 В; ● тип ускорителя аппаратного прото- кола: ShockBurst; ● операционная система: ISM; ● напряжение питания: от 1,9 до 3,3 В; ● потребляемый ток в режиме переда- чи данных: 11,3 мА, при максималь- ной мощности передачи 0 дБм; ● потребляемый ток в режиме приёма данных: 12,3 мА, при максимальной скорости передачи 2 Мбод; ● потребляемый ток в режиме энерго- сбережения: 85 мкА; ● диапазон рабочей температуры: от –40 до +85°C; ● габариты: 29 × 16 × 14 мм; ● вес: 2 г. Модуль не требует подключения внешней антенны, поскольку она вхо- дит в состав модуля в виде топологии печатной платы. П ОДКЛЮЧЕНИЕ МОДУЛЯ Модуль подключается к управляю- щему устройству по протоколу SPI, с дополнительным сигналом управления приёмом-передачей и выходом пре- рывания. Назначение выводов модуля приведено на рисунке 4, а описание выводов модуля nRF24L01 приведено в таблице 2. Рассмотрим пример подключения модуля к широкораспространённо- му контроллеру Arduino. Модуль под- ключается к контроллеру по интерфей- су SPI с помощью выводов: SCK, MOSI, MISO и CSN. Вход модуля CE для выбора режима подключается к любому циф- ровому выходу контроллера Arduino, а выход прерывания IRQ радиомодуля можно не использовать. Модуль позво- ляет подавать на свои входы сигналы с уровнем от 0 до 5 В. Выходные сигналы модуля могут принимать значения от 0 до напряжения источника питания V cc . Подключение модуля к источнику питания с напряжением 5 В приводит к выходу его из строя, поэтому для под- Таблица 1. Пример идентификаторов Идентификатор Байт 4 Байт 3 Байт 2 Байт 1 Байт 0 Pipe 0 0x3F 0xE5 0x7C 0x57 0xF3 Pipe 1 0x7A 0x41 0xCC 0xDE 0x25 Pipe 2 0x7A 0x41 0xCC 0xDE 0x38 Pipe 3 0x7A 0x41 0xCC 0xDE 0x17 Pipe 4 0x7A 0x41 0xCC 0xDE 0x78 Pipe 5 0x7A 0x41 0xCC 0xDE 0x83 Таблица 2. Описание выводов модуля nRF24L01 Название Тип вывода Описание CSN Вход Выбор микросхемы модуля SСK Вход Сигнал тактирования с частотой не более 10 МГц MOSI Вход Входной сигнал данных MISO Выход Выходной сигнал данных CE Вход Управление режимом приём- передача IRQ Выход Сигнал прерывания, формируемый при приёме данных VCC Питание Напряжение питания 3,3 В GND Общий Общий вывод Преамбула Адрес от 3 до 5 байт Флаги 9 бит Информация от 1 до 32 байт CRC от 0 до 2 байт 1 GND 2 VCC 4 CSN 6 MOSI 8 IRQ 3 CE 5 SCK 7 MISO