51单片机与Arduino通过nrf24l01无线模块通信

本人大三学生一名，因为要做一个小项目而第一次接触arduino，简单学习了一下就开始动手做了。要通过nrf24l01实现arduino与51单片机之间的无线通信，在网上查了很多资料都没有响应的文章，所以之间想写一篇，包括之间遇到的一些问题，跟大家分享一下，也算是前车之鉴吧。废话不多说，开工。。。。。

首先是实现两个51单片机之间的通信，这个网上很多相应的程序，我就不多说了。现在呈上51的完整代码：

(这里nrf24l01的vcc接的是5v的电压，网上看到很多人说不能5v，会把24l01烧坏。反正我是这样接的，没什么事，如果有。。。那就再买个吧。)

51发送

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
typedef unsigned int uint;
typedef unsigned char uchar;

#define TX_ADDR_WITDH 5//发送地址宽度设置为5个字节
#define RX_ADDR_WITDH 5//接收地址宽度设置为5个字节
#define TX_DATA_WITDH 8//
#define RX_DATA_WITDH 8
/******************************************************************
// nRF24L01指令格式：
*******************************************************************/
#define R_REGISTER    0x00 // 读寄存器
#define W_REGISTER    0x20 // 写寄存器
#define R_RX_PLOAD    0x61 // 读RX FIFO有效数据，1-32字节，当读数据完成后，数据被清除，应用于接收模式
#define W_TX_PLOAD    0xA0 // 写TX FIFO有效数据，1-32字节，写操作从字节0开始，应用于发射模式
#define FLUSH_TX    0xE1 // 清除TX FIFO寄存器，应用于发射模式
#define FLUSH_RX    0xE2 // 清除RX FIFO寄存器，应用于接收模式
#define REUSE_TX_PL 0xE3 // 重新使用上一包有效数据，当CE为高过程中，数据包被不断的重新发射
#define NOP         0xFF // 空操作，可以用来读状态寄存器
/******************************************************************
// nRF24L01寄存器地址
*******************************************************************/
#define CONFIG      0x00 // 配置寄存器
#define EN_AA       0x01 // “自动应答”功能寄存
#define EN_RX_ADDR 0x02 // 接收通道使能寄存器
#define SETUP_AW    0x03 // 地址宽度设置寄存器
#define SETUP_RETR 0x04 // 自动重发设置寄存器
#define RF_CH       0x05 // 射频通道频率设置寄存器
#define RF_SETUP    0x06 // 射频设置寄存器
#define STATUS      0x07 // 状态寄存器
#define OBSERVE_TX 0x08 // 发送检测寄存器
#define CD          0x09 // 载波检测寄存器
#define RX_ADDR_P0 0x0A // 数据通道0接收地址寄存器
#define RX_ADDR_P1 0x0B // 数据通道1接收地址寄存器
#define RX_ADDR_P2 0x0C // 数据通道2接收地址寄存器
#define RX_ADDR_P3 0x0D // 数据通道3接收地址寄存器
#define RX_ADDR_P4 0x0E // 数据通道4接收地址寄存器
#define RX_ADDR_P5 0x0F // 数据通道5接收地址寄存器
#define TX_ADDR     0x10 // 发送地址寄存器
#define RX_PW_P0    0x11 // 数据通道0有效数据宽度设置寄存器
#define RX_PW_P1    0x12 // 数据通道1有效数据宽度设置寄存器
#define RX_PW_P2    0x13 // 数据通道2有效数据宽度设置寄存器
#define RX_PW_P3    0x14 // 数据通道3有效数据宽度设置寄存器
#define RX_PW_P4    0x15 // 数据通道4有效数据宽度设置寄存器
#define RX_PW_P5    0x16 // 数据通道5有效数据宽度设置寄存器
#define FIFO_STATUS 0x17 // FIFO状态寄存器
//*********************************************************************************
uchar sta;    // 状态变量
#define RX_DR (sta & 0x40) // 接收成功中断标志
#define TX_DS (sta & 0x20) // 发射成功中断标志
#define MAX_RT (sta & 0x10) // 重发溢出中断标志
sbit CE=P2^0;
sbit IRQ=P1^0;
sbit CSN=P2^1;
sbit MOSI=P3^3;
sbit MISO=P2^4;
sbit SCK=P2^2;
sbit Key=P3^4;

uchar code TX_Addr[]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01};
//uchar TX_Addr[]="Rec01";
uchar code TX_Buffer[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x00};
uchar RX_Buffer[RX_DATA_WITDH];

void _delay_us(uint x)
{
    uint i,j;
    for (j=0;j<x;j++)
        for (i=0;i<12;i++);
}
void _delay_ms(uint x)
{
    uint i,j;
    for (j=0;j<x;j++)
        for (i=0;i<120;i++);
}
/*nRF24L01初始化*/
void nRF24L01_Init(void)
{
    CE=0;//待机模式Ⅰ
    CSN=1;
    SCK=0;
    IRQ=1;
}
/*SPI时序函数*/
uchar SPI_RW(uchar byte)
{
    uchar i;
    for(i=0;i<8;i++)//一字节8位循环8次写入
    {
        if(byte&0x80)//如果数据最高位是1
            MOSI=1;//向NRF24L01写1
        else //否则写0
            MOSI=0;
        byte<<=1;//低一位移到最高位
        SCK=1;//SCK拉高，写入一位数据，同时读取一位数据
        if(MISO)
            byte|=0x01;
        SCK=0;//SCK拉低
    }
    return byte;//返回读取一字节
}
/*SPI写寄存器一字节函数*/
/*reg:寄存器地址*/
/*value:一字节（值）*/
uchar SPI_W_Reg(uchar reg,uchar value)
{
    uchar status;//返回状态
    CSN=0;//SPI片选
    status=SPI_RW(reg);//写入寄存器地址，同时读取状态
    SPI_RW(value);//写入一字节
    CSN=1;//
    return status;//返回状态
}
/*SPI读一字节*/
uchar SPI_R_byte(uchar reg)
{
    uchar reg_value;
    CSN=0;//SPI片选
    SPI_RW(reg);//写入地址
    reg_value=SPI_RW(0);//读取寄存器的值
    CSN=1;
    return reg_value;//返回读取的值
}
/*SPI读取RXFIFO寄存器数据*/
/*reg:寄存器地址*/
/*Dat_Buffer:用来存读取的数据*/
/*DLen:数据长度*/
uchar SPI_R_DBuffer(uchar reg,uchar *Dat_Buffer,uchar Dlen)
{
    uchar status,i;
    CSN=0;//SPI片选
    status=SPI_RW(reg);//写入寄存器地址，同时状态
    for(i=0;i<Dlen;i++)
    {
        Dat_Buffer[i]=SPI_RW(0);//存储数据
    }
    CSN=1;
    return status;
}
/*SPI向TXFIFO寄存器写入数据*/
/*reg:写入寄存器地址*/
/*TX_Dat_Buffer:存放需要发送的数据*/
/*Dlen:数据长度*/
uchar SPI_W_DBuffer(uchar reg,uchar *TX_Dat_Buffer,uchar Dlen)
{
    uchar status,i;
    CSN=0;//SPI片选，启动时序
    status=SPI_RW(reg);
    for(i=0;i<Dlen;i++)
    {
        SPI_RW(TX_Dat_Buffer[i]);//发送数据
    }
    CSN=1;
    return status;
}
/*设置发送模式*/
void nRF24L01_Set_TX_Mode(uchar *TX_Data)
{
    CE=0;//待机（写寄存器之前一定要进入待机模式或掉电模式）
    SPI_W_DBuffer(W_REGISTER+TX_ADDR,TX_Addr,TX_ADDR_WITDH);/*写寄存器指令+接收节点地址+地址宽度*/
    SPI_W_DBuffer(W_REGISTER+RX_ADDR_P0,TX_Addr,TX_ADDR_WITDH);/*为了接收设备应答信号，接收通道0地址与发送地址相同*/
    SPI_W_DBuffer(W_TX_PLOAD,TX_Data,TX_DATA_WITDH);/*写有效数据地址+有效数据+有效数据宽度*/
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+EN_AA,0x01);/*接收通道0自动应答*/
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+EN_RX_ADDR,0x01);/*使能接收通道0*/
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+SETUP_RETR,0x0a);/*自动重发延时250US+86US，重发10次*/
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+RF_CH,0);/*(2400)MHZ射频通道*/
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+RF_SETUP,0x07);/*1Mbps速率,发射功率:0DBM,低噪声放大器增益*/
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+CONFIG,0x0e);/*发送模式,上电,16位CRC校验,CRC使能*/
    CE=1;//启动发射
    _delay_ms(5);/*CE高电平持续时间最少10US以上*/
}

uchar Check_Rec(void)
{
    uchar status;
    sta=SPI_R_byte(R_REGISTER+STATUS);
    if(RX_DR)
    {
        CE=0;
        SPI_R_DBuffer(R_RX_PLOAD,RX_Buffer,RX_DATA_WITDH);
        status=1;
    }
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+STATUS,0xff);
    return status;
}
/*检测应答信号*/
uchar Check_Ack(void)
{
    sta=SPI_R_byte(R_REGISTER+STATUS);/*读取寄存状态*/
    if(TX_DS||MAX_RT)/*如果TX_DS或MAX_RT为1,则清除中断和清除TX_FIFO寄存器的值*/
    {
        SPI_W_Reg(W_REGISTER+STATUS,0xff);
        CSN=0;
        SPI_RW(FLUSH_TX);/*如果没有这一句只能发一次数据，大家要注意*/
        CSN=1;
        return 0;
    }
    else
        return 1;
}

void main(void)
{
    uchar i;
    P0=0xff;//初始化IO口
    P1=0xff;
    P2=0xff;
    P3=0xff;
    _delay_us(100);
    nRF24L01_Init();//NRF24L01初始化
    while(1)
    {
        if(Key==0)
        {
            _delay_ms(10);
            if(Key==0)
            {
                for(i=0;i<TX_DATA_WITDH;i++)//发送7次数据
                {
                    nRF24L01_Set_TX_Mode(&TX_Buffer[i]);//发送数据
                    while(Check_Ack());//等待发送完成
                }
            }
        }
    }
}

接下来是arduino的完整代码：

arduino接收

VCC ---3.3V

GND ----GND

CE ---D9

CSN ---D10

MOSI ---D11

MISO ---D12

SCK ---D13

IRQ ---D8

#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char

#define TX_ADDR_WITDH 5//发送地址宽度设置为5个字节
#define RX_ADDR_WITDH 5
#define TX_DATA_WITDH 8
#define RX_DATA_WITDH 8
/******************************************************************
// nRF24L01指令格式：
*******************************************************************/
#define R_REGISTER    0x00 // 读寄存器
#define W_REGISTER    0x20 // 写寄存器
#define R_RX_PLOAD    0x61 // 读RX FIFO有效数据，1-32字节，当读数据完成后，数据被清除，应用于接收模式
#define W_TX_PLOAD    0xA0 // 写TX FIFO有效数据，1-32字节，写操作从字节0开始，应用于发射模式
#define FLUSH_TX    0xE1 // 清除TX FIFO寄存器，应用于发射模式
#define FLUSH_RX    0xE2 // 清除RX FIFO寄存器，应用于接收模式
#define REUSE_TX_PL 0xE3 // 重新使用上一包有效数据，当CE为高过程中，数据包被不断的重新发射
#define NOP         0xFF // 空操作，可以用来读状态寄存器
/******************************************************************
// nRF24L01寄存器地址
*******************************************************************/
#define CONFIG      0x00 // 配置寄存器
#define EN_AA       0x01 // “自动应答”功能寄存器
#define EN_RX_ADDR 0x02 // 接收通道使能寄存器
#define SETUP_AW    0x03 // 地址宽度设置寄存器
#define SETUP_RETR 0x04 // 自动重发设置寄存器
#define RF_CH       0x05 // 射频通道频率设置寄存器
#define RF_SETUP    0x06 // 射频设置寄存器
#define STATUS      0x07 // 状态寄存器
#define OBSERVE_TX 0x08 // 发送检测寄存器
#define CD          0x09 // 载波检测寄存器
#define RX_ADDR_P0 0x0A // 数据通道0接收地址寄存器
#define RX_ADDR_P1 0x0B // 数据通道1接收地址寄存器
#define RX_ADDR_P2 0x0C // 数据通道2接收地址寄存器
#define RX_ADDR_P3 0x0D // 数据通道3接收地址寄存器
#define RX_ADDR_P4 0x0E // 数据通道4接收地址寄存器
#define RX_ADDR_P5 0x0F // 数据通道5接收地址寄存器
#define TX_ADDR     0x10 // 发送地址寄存器
#define RX_PW_P0    0x11 // 数据通道0有效数据宽度设置寄存器
#define RX_PW_P1    0x12 // 数据通道1有效数据宽度设置寄存器
#define RX_PW_P2    0x13 // 数据通道2有效数据宽度设置寄存器
#define RX_PW_P3    0x14 // 数据通道3有效数据宽度设置寄存器
#define RX_PW_P4    0x15 // 数据通道4有效数据宽度设置寄存器
#define RX_PW_P5    0x16 // 数据通道5有效数据宽度设置寄存器
#define FIFO_STATUS 0x17 // FIFO状态寄存器
//*********************************************************************************
uchar sta;    // 状态变量
#define RX_DR (sta & 0x40) // 接收成功中断标志
#define TX_DS (sta & 0x20) // 发射成功中断标志
#define MAX_RT (sta & 0x10) // 重发溢出中断标志

int CE = 9;
int CSN = 10;
int IRQ = 8;
//int SCK = 13;
//int MOSI = 11;
//int MISO = 12; 这几个引脚arduino自己就已经定义好了

uchar TX_Addr[]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01};
uchar TX_Buffer[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
uchar RX_Buffer[RX_DATA_WITDH];

void nRF24L01_Init(void)
{
    delay(2);
    digitalWrite(CE,LOW);
    digitalWrite(CSN,HIGH);
    digitalWrite(SCK,LOW);
//    digitalWrite(MOSI,LOW);
//    digitalWrite(MISO,LOW);
    digitalWrite(IRQ,HIGH);
}

uchar SPI_RW(uchar byte)
{
    uchar i;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        if(byte&0x80)
            digitalWrite(MOSI,HIGH);
        else
            digitalWrite(MOSI,LOW);
        byte<<=1;
        digitalWrite(SCK,HIGH);
        if(digitalRead(MISO))
     //     Serial.println(10);
            byte|=0x01;
        digitalWrite(SCK,LOW);
    }
    return byte;
}

uchar SPI_W_Reg(uchar reg,uchar value)
{
    uchar status;
    digitalWrite(CSN,LOW);
    status=SPI_RW(reg);
    SPI_RW(value);
    digitalWrite(CSN,HIGH);
    return status;
}

uchar SPI_R_byte(uchar reg)
{
    uchar status;
    digitalWrite(CSN,LOW);
    SPI_RW(reg);
    status=SPI_RW(0);
    digitalWrite(CSN,HIGH);
    return status;
}

uchar SPI_R_DBuffer(uchar reg,uchar *Dat_Buffer,uchar Dlen)
{
    uchar reg_value,i;
    digitalWrite(CSN,LOW);
    reg_value=SPI_RW(reg);
    for(i=0;i<Dlen;i++)
    {
        Dat_Buffer[i]=SPI_RW(0);
    }
    digitalWrite(CSN,HIGH);
    return reg_value;
}

uchar SPI_W_DBuffer(uchar reg,uchar *TX_Dat_Buffer,uchar Dlen)
{
    uchar reg_value,i;
    digitalWrite(CSN,LOW);
    reg_value=SPI_RW(reg);
    for(i=0;i<Dlen;i++)
    {
        SPI_RW(TX_Dat_Buffer[i]);
    }
    digitalWrite(CSN,HIGH);
    return reg_value;
}

void nRF24L01_Set_RX_Mode(void)
{
    digitalWrite(CE,LOW);//待机
    SPI_W_DBuffer(W_REGISTER+TX_ADDR,TX_Addr,TX_ADDR_WITDH);
    SPI_W_DBuffer(W_REGISTER+RX_ADDR_P0,TX_Addr,TX_ADDR_WITDH);
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+EN_AA,0x01);//auot ack
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+EN_RX_ADDR,0x01);
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+SETUP_RETR,0x0a);
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+RX_PW_P0,RX_DATA_WITDH);
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+RF_CH,0);
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+RF_SETUP,0x07);//0db,lna
    SPI_W_Reg(W_REGISTER+CONFIG,0x0f);

    digitalWrite(CE,HIGH);
    delay(5);
}

uchar nRF24L01_RX_Data(void)
{
// uchar i,status;
    sta=SPI_R_byte(R_REGISTER+STATUS);
    if(RX_DR)
    {
        digitalWrite(CE,LOW);
        SPI_R_DBuffer(R_RX_PLOAD,RX_Buffer,RX_DATA_WITDH);
        SPI_W_Reg(W_REGISTER+STATUS,0xff);
        digitalWrite(CSN,LOW);
        SPI_RW(FLUSH_RX);
        digitalWrite(CSN,HIGH);
        return 1;
    }
    else
        return 0;

}

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(9600);
pinMode(CE,OUTPUT);
pinMode(CSN,OUTPUT);
pinMode(SCK,OUTPUT);
pinMode(MOSI,OUTPUT);
pinMode(MISO,INPUT);
}

void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
//Serial.println(10);
unsigned char i = 0;
delay(1);
nRF24L01_Init();
    while(1)
    {
       nRF24L01_Set_RX_Mode();
        delay(100);
        if(nRF24L01_RX_Data())
        {
//        Serial.println(12345678);
        for(i = 0;i < RX_DATA_WITDH;i++)
        {
       Serial.println(RX_Buffer[i]);
       delay(1000);
       }
        }

    }
}

arduino 的代码和51的代码大致相同，只是把它改成arduino的代码风格，也可以见到修改之后拿去51上使用。这里要注意的是MISO要设置为INPUT模式。不能是OUTPUT否则接收失败。具体原因如下

输出模式：对于Arduino，用pinMode将IO口设为OUTPUT的时候，其实IO的状态为“强推挽”，也就是说设为高电平时，IO口对电源正极的电阻比较小（强上拉），设为低电平时IO口对地的电阻也比较小（强下拉），这样IO口就具备了较强的驱动能力。其实也没有强到哪里去，大概几十毫安，能点亮LED而已。

输入模式：

对于Arduino，用pinMode将IO口设为INPUT的时候，其实IO的状态为浮空输入，浮空输入也称高阻输入，也就是说输入阻抗非常高。理想状态下，可以认为输入阻抗是无穷大的，大到就像这个引脚断路了一样。就像一个浮在空中的金属丝一样，没有连上任何电路，你让它的电压是多少，它的电压就是多少。这样做是有意义的，因为只有输入阻抗足够大，才能接收到微弱的信号。如果输入阻抗不够大，比如输入端跟地之间有一个1kΩ的电阻，那微弱的输入信号很可能就被直接拉到0V，检测不出来了。

这里自己也是刚接触arduino，所以这些东西也不熟，弄了一天才弄好。实在是惭愧。
主要内容就是这些，功能是在51单片机上按一下键盘上的按键会发送数据，把arduino接好，在串口助手下能看到接收到的数据。这只是一个最基础的版本，如果想改进还有很多功能可以加。
第一次写博客，不喜勿喷。谢谢。

51单片机与Arduino通过nrf24l01无线模块通信

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