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rf-nano

简介

​ rf-nano是emakefun公司基于官方标准Arduino Nano V3.0主板集成nrf24L01+无线芯片而开发一款2.4G无线开发板 。它的尺寸，引脚完全兼容标准nanoV3.0开发板，直接兼容RF24 开源库，可进行功耗，传输速率，频道等设置，支持Mixly、Mblock5、Magicblock图像化编程;优化板载天线设传输距离达30m，板载IPEX贴片天线座，使用外置天线传输距离可达100m。

rf-nano_nrf24L01+

主要技术参数

  • 处理器:ATmega328P-AU
  • 工作电压:5V建议 VIN输入电压:6V ~ 15V
  • 数字IO引脚:22个(其中6个用作PWM输出)
  • 模拟输入引脚:8 (A0~A7)
  • IO引脚直流电流:40mA
  • 5V 引脚电流：VIN输入时1000mA
  • 3.3V引脚电流 : 50mA
  • Flash内存:32KB(其中0.5KB用于引导加载程序)
  • SRAM: 2KB
  • EEPROM: 1KB
  • USB转串口芯片: CH340G芯片 外置晶振
  • 工作时钟:16 MHZ

版本升级点

NanoV3.0，rf-nanoV1.0，RF-NANOV3.0三个产品参数对比

功能 NANO 3.0 RF-NANO (老版本V1.0) RF-NANO (新版本V3.0)
实拍图
主控芯片 ATmega328P-AU ATmega328P-MU ATmega328PB-AU
USB接口 Mini USB Micro USB Type-C
尺寸 18mm x 45mm 19mm x 49mm 18mm x 48mm
引脚顺序 - 不兼容RF24库(10，9，11，12，13) 兼容RF24库(7，8，11，12，13)
外置天线 - 无 有

注：rf-nano3.0相对于rf-nano除了功能点进行了升级外，PCB设计版图也进行了全新优化，精心布局，除此以外，电源器件和外围器件也全部优化，采样知名元器件原装芯片，大大提升了整体产品的射频性能和产品稳定性。

rf-nanoV1.0早已停产，但市面上依然有大量销售的V1.0外形的主板均为克隆版本，做工粗糙，器件很多为翻新物料，质量不可靠，请注意分辨。

板载天线和IPEX外置天线切换

arduino_rf-nano_lib arduino_rf-nano_lib

​ 板载天线 外置天线

注：当图片中蓝色区域内的电容是横向焊的那就是使用的板载天线，如若是竖向焊的那就是使用的外置天线。如需切换天线，只需修改图片中蓝色区域内的电容焊接方向

引脚标注图

rf-nano_pinout

原理图

点击下载原理图

点击下载nrf24L01+数据手册

RF-Nano-schematic

机械尺寸标注

arduino_rf-nano_lib

Arduino和nRF24L01+芯片引脚连接如下

ATmega328P nRF24L01+
D7 CE
D8 CSN
D11 MOSI
D12 MISO
D13 SCK

注 ：rf-nano已经被占用的D7，D8，D11，D12，D13引脚不能再被复用

CH340G驱动安装

CH340G驱动下载链接

RF24库安装

arduino_rf-nano_lib

arduino_rf-nano_lib

RF-Nano主板选择

ide_downloard

关键函数说明

基础函数

函数名 说明
RF24 (uint8_t _cepin, uint8_t _cspin) ce引脚 默认是9 cs引脚默认是10
void begin (void) 启动无线收发
void startListening (void) 开始监听指定的通道
void stopListening (void) 停止监听
bool write (const void *buf, uint8_t len) 向指定通道发送数据
bool available (void) 检查是否有接收到数据
bool read (void *buf, uint8_t len) 读取数据到缓存
void openWritingPipe (uint64_t address) 打开address地址发送通道
void openReadingPipe (uint8_t number, uint64_t address) 打开数据接收通道

配置函数

函数名 说明
void setRetries (uint8_t delay, uint8_t count) 设置重试时间，和重试次数
void setChannel (uint8_t channel) 设置通信频道范围0~125，设置115可以避开wifi频道
void setPayloadSize (uint8_t size) 设置静态收发数据负载长度
uint8_t getPayloadSize (void) 获取静态收发数据负载长度
uint8_t getDynamicPayloadSize (void) 设置动态收发数据负载长度
void enableAckPayload (void) 使能自动应答数据包
void enableDynamicPayloads (void) 使能动态负载包
bool isPVariant (void) Determine whether the hardware is an nRF24L01+ or not.
void setAutoAck (bool enable) 使能自动应答包
void setAutoAck (uint8_t pipe, bool enable) Enable or disable auto-acknowlede packets on a per pipeline basis
void setPALevel (rf24_pa_dbm_e level) 设置发射功率等级 0,1,2,3db
rf24_pa_dbm_e getPALevel (void) 获取发射功率
bool setDataRate (rf24_datarate_e speed) 设置数据传输速率
void setCRCLength (rf24_crclength_e length) 设置CRC校验长度
rf24_crclength_e getCRCLength (void) 获取CRC校验长度
void disableCRC (void) 取消CRC校验

高级操作

函数名 说明
void printDetails (void) 打印所有参数配置
void powerDown (void) 进入掉电低功耗模式
void [powerUp(void) 推出低功耗模式
uint8_t getPayloadSize (void) 获取静态收发数据负载长度
uint8_t getDynamicPayloadSize (void) 设置动态收发数据负载长度
void enableAckPayload (void) 使能自动应答数据包
void enableDynamicPayloads (void) 使能动态负载包
bool isPVariant (void) Determine whether the hardware is an nRF24L01+ or not.
void setAutoAck (bool enable) 使能自动应答包
void setAutoAck (uint8_t pipe, bool enable) Enable or disable auto-acknowlede packets on a per pipeline basis
void setPALevel (rf24_pa_dbm_e level) 设置发射功率等级 0,1,2,3db
rf24_pa_dbm_e getPALevel (void) 获取发射功率
bool setDataRate (rf24_datarate_e speed) 设置数据传输速率
void setCRCLength (rf24_crclength_e length) 设置CRC校验长度
rf24_crclength_e getCRCLength (void) 获取CRC校验长度
void disableCRC (void) 取消CRC校验

nRF24L01/Si24R1芯片无线通信注意点

通信频道

2.4G无线通讯，是以2400MHz为起始值，每隔1MHz取一个频率点，最大一直到2525MHz（设定频率的时候记得避开WiFi干扰），一共126个取值，nrf2401把这些值叫做 RF Channel。 和波特率一样的问题，收发数据的时候不要修改。由FSK的原理可知，两个模块一收一发，想要正常通信，双方必须使用同样的载波频率，也就是两边RF Channel的值必须相同。

RF Channel的频率间隔是1MHz，如果频带宽度超过了1MHz，那么相邻的两个RF Channel在频带上就会重叠，会相互干扰，这俩Channel就被占用。

当nrf2401的波特率是250Kbps或1Mbps时，可以做到频带宽度小于1MHz，这样就能保证126个RF Channel互不影响，也就是说，我们共有126个Channel可用，很完美。但是当波特率是2Mbps的时候，频带宽度小于1MHz搞不定，只能做到让频带宽度小于2MHz，也就是说我们只有一半的Channel可以用了

地址长度

nrf24L01的地址长度3~5个字节，3/4/5字节3选1

nrf2401作为PRX接收的时候，内部最多可以同时存在6个接收地址，可以通过配置【分别启用】或【分别禁用】一个或多个接收地址。如果启用了多个地址，那么PRX接收数据信号的时候，数据中的目标地址会同时和这些地址依次比较，只要有一个地址匹配上了，那么PRX就认为这份数据是给自己的。哪个地址匹配上了，PRX回复时就把这个地址附带到回应数据上。

nrf2401把这6个接收地址相关的东西叫做数据通道(data pipe)，也就是大家在使用库的时候必定要接触的pipe，编号是pipe0~pipe5

pipe地址长度可以随意配置成3/4/5字节，但这6个pipe只能共用一种长度配置，不能分别使用不同的地址长度； pipe0 地址最长可5字节，地址值随意配置，当取3/4字节地址长度时，5字节中使用最低的那3/4字节，高处字节忽略； pipe1 特点同pipe0; pipe2~pipe5 地址最长可5字节，但地址值仅有最低字节可以随意配置，剩余的高位字节只能共用/跟随pipe1中配置的值

接收部分

nrf2401只有一个射频模块，任意时候只能接收一份数据。 如果你在多对一通信时使用【多PTX<-->单PRX的多pipe】方案,需要注意错开各自发送时间。 如果同一时刻两个PTX同时向一个PRX发送数据，即使地址不同，两个信号也会相互干扰，导致PRX谁的信号也解不出来。

发射部分

再来说说PTX端，前面说过，PTX接收回应数据时也要检测地址，PTX使用数据通道pipe0来接收数据（定死的，不能改），所以我们必须【启用】pipe0通道，并为其【配置好地址和地址宽度】，再强调一下，这个地址严格讲不是PTX的地址，而是目标PRX的地址！实际上PTX是没有自己的地址的。

别忘了PTX刚开始发送数据的时候也需要一个地址，按照常理说，pipe0的地址都配置好了，PTX发送数据时就应该知道要发到哪个地址上，但并不是这样：nrf2401发送数据前必须要给它单独配置一个发送地址(TX_ADDR),也就是说，想要让PTX正确的发送和接收数据，必须将目标地址配置给PTX配置两次（即将一个地址分别写到两个不同的地方），一次是给pipe0的，一次是给TX_ADDR的，这两个地方的值必须一样。

模块自检程序

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <RF24.h>
#include <printf.h>

RF24 Radio(7,8);
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(115200);
  printf_begin();
  Serial.println();
  Serial.println(F("RF_NANO v3.0 Test"));
  //
  // Setup and configure rf radio
  //
  Radio.begin();
  Radio.setAddressWidth(5);
  Radio.openReadingPipe(0, 0x1212121212LL);
  Radio.openReadingPipe(1, 0x3434343431LL);
  Radio.openReadingPipe(2, 0x3434343432LL);
  Radio.openReadingPipe(3, 0x3434343433LL);
  Radio.openReadingPipe(4, 0x3434343434LL);
  Radio.openReadingPipe(5, 0x3434343435LL);
  Radio.setChannel(115);            //115 band above WIFI signals
  Radio.setPALevel(RF24_PA_MAX);    //MIN power low rage
  Radio.setDataRate(RF24_1MBPS) ;   //Minimum speed
  Serial.println("Setup Initialized");
  Radio.printDetails();
}

点击下载自检程序

点对点收发测试

发送

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <RF24.h>
#include <printf.h>
RF24 SendRadio(7,8);

int value;

void WriteData()
{
  value = random(255); //随机一个0-255的值，并赋给value
  SendRadio.openWritingPipe(0xF0F0F0F066);//Sends data on this 40-bit address
  SendRadio.write(&value, sizeof(value));//发送value的值
  Serial.print("WriteData");
  Serial.print(".........");
  Serial.println(value);
}

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(115200);
  printf_begin();
  Serial.println(F("RF-NANO v4.0 Send Test"));

  //
  // Setup and configure rf radio
  //
  // Get into standby mode

  SendRadio.begin();
  SendRadio.setAddressWidth(5);
  SendRadio.openWritingPipe(0xF0F0F0F066LL);
  SendRadio.setChannel(115);           //115 band above WIFI signals
  SendRadio.setPALevel(RF24_PA_MAX);   //MIN power low rage
  SendRadio.setDataRate(RF24_1MBPS) ;  //Minimum speed
  SendRadio.stopListening(); //Stop Receiving and start transminitng
  Serial.print("Send Setup Initialized");
  SendRadio.printDetails();
  delay(500);
}

void loop() {
  WriteData();
  delay(1000);
}

接收

#include <SPI.h>
#include<Wire.h>
#include <RF24.h>
#include <printf.h>

RF24 ReceiveRadio (7, 8);

byte value[32];

void ReadData()
{
  uint8_t bytes;
  if (ReceiveRadio.available())
  {
    while (ReceiveRadio.available())
    { 
      bytes = ReceiveRadio.getPayloadSize();
      ReceiveRadio.read(value, bytes);//接收数据，并将数据赋值给value
    }
    Serial.print("ReadData");
    Serial.print(".........");
    Serial.println(value[0]);//打印所接收的值
  }
}

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(115200);
  printf_begin();
  Serial.println(F("RF-NANO v4.0 Receive Test"));

  //
  // Setup and configure rf radio
  //
  ReceiveRadio.begin();
  ReceiveRadio.setAddressWidth(5);
  ReceiveRadio.openReadingPipe(1, 0xF0F0F0F066LL);
  ReceiveRadio.setChannel(115);  //115 band above WIFI signals
  ReceiveRadio.setPALevel(RF24_PA_MAX); //MIN power low rage
  ReceiveRadio.setDataRate(RF24_1MBPS) ;  //Minimum speed
  ReceiveRadio.startListening();
  Serial.println("Receive Setup Initialized");
  ReceiveRadio.printDetails();
  delay(500);
}

void loop() {
  ReadData();
}

点击下载点对点收发程序

点对点收发测试结果如下：

发送:

rf-nano_write

接收：

rf-nano_read

一对多测试

muilt_demo

方法一: 频道相同，地址不同

方法二 地址相同，频道不同

图像化编程软件支持

Mixly

MagicBlock

Mblock5

Mind+

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