本文將深度解析一款爛大街的無線芯片，NRF24L01（及國產完全兼容的SI24R1）。實在是現在網上很多寫NRF24L01的文章抓不到重點，一些冷門用法沒人寫，就寫了這個文章。推薦選用SI24R1，原因是功能完全相同，但SI24R1內置PA，最大輸出是7dbm，而挪威原版的NRF24L01+最大輸出只有0dbm。因爲2.4G是ISM頻段，功率即正義！
以下以SI24R1爲例進行說明
讀寫控制
spi配置
遵循以下配置即可：
- CPOL 1 & CPHA 1或者CPOL 0 & CPHA 0，手冊推薦使用後者，但是前者也是能用的
- SPI CLK 配置10MHZ以下即可
- SPI位寬配置爲8bit
- MSB在前
讀寄存器
- 手冊明確說明，CS拉低後的第一個字節被認爲是命令字，這樣也就沒辦法做常CS了，也就是必須把CS接到MCU，並保證在傳輸命令字之前CS有一個下降沿，這樣才能讀寫有效！
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- 所有的命令字如下
按照說明進行配置就可以了![]()
基本傳輸
不使用其ARQ機制（在NRF24L01+被稱爲Enhanced ShockBurst™）的話，一次最基礎的傳輸需要配置的寄存器數量是非常少的。
RX配置：
EN_AA(0x01) → 0x00 配置不使用自動ACK
EN_RXADDR(0x02) → 0x01 配置使能接收地址0
SETUP_SW(0x03) → 0x03 配置使用5字節地址，這個地址最好長一點，雖然短了會省一些空中帶寬，但是也會增加碰撞的概率，爲了穩定性，最好還是用最長的
RF_SETUP(0x06) → 0x07 配置使用1MBPS的空速，最大輸出功率
RX_PW_P0(0x11) → 0x0A 配置使用固定接收長度10
CONFIG(0x00) → 0x03 配置使能，配置爲接收模式
RF_CH(0x05) → 0x0A 配置射頻信道爲10，即2410MHZ，這個地方要注意，當使用2MBPS的空速時，相鄰信道間最小要間隔2MHZ的頻率，對於1MBPS和256kbps來說，信道間隔爲1MHZ即可
RX_ADDR_P0 → 任意五字節地址，配置接收地址0
TX_ADDR → 任意五字節地址，最好和RX_ADDR_P0一樣
TX配置：
將CONFIG的最低位設置爲0，其他與RX一樣。
需要注意的地方是，在配置CONFIG的時候，CE必須爲低，因爲模塊不允許在工作模式下配置收發模式。
對於TX_ADDR和RX_ADDR的理解是這樣的，RX_ADDR爲要接收誰發送的消息，每個模塊在發送的時候把自己的TX_ADDR寫進去，這樣所有的模塊都去監測空中消息，當空中消息的ADDR與自己的某個使能的RX_ADDR匹配時就會進行接收。
參數配置
完整的配置時序如下：
發送處理
數據發送的時序，目前由於配置的是固定接收長度，因此需要寫入正好10字節才能進行正常傳輸，，又由於我們沒有屏蔽任何中斷，因此當發送成功後會觸發一次中斷，一般在發送之前先調用FLUSH_TX(0xE1)命令清除一下FIFO，避免堆積導致的阻塞。
中斷中需要讀取STATUS寄存器，並將其寫回，寫回的動作將會清除中斷
接收處理
接收端在接收到數據後會觸發一箇中斷，同樣的讀取STATUS寄存器確定是否是接收中斷，並在此之後清除STATUS。然後通過命令R_RX_PL_WID(0x60)指令讀取當前接收到的數據包的長度，當然當長度約定爲固定值時，該行爲可以忽略。
之後按照長度將數據讀取出來即可，一般在讀取結束之後使用FLUSH_RX(0XE2)清除一下FIFO，避免堆積可能導致的阻塞
添加CRC
crc是硬件行爲，當偵測到crc錯誤的時候，按照基本傳輸配置的話，接收端將不會產生數據接收中斷。配置方式就是將CONFIG寄存器當中對應的位置上就可以了，其他配置與基本傳輸相同。
RX配置：
CONFIG(0x00) → 0x0F 配置使能，配置爲接收模式，啓用CRC16
TX配置：
CONFIG(0x00) → 0x0E 配置使能，配置爲發送模式，啓用CRC16
使用動態長度
如果都是用靜態長度的話，其實傳輸不夠靈活，所以NRF24L01提供了動態負載長度的功能，使用動態負載長度之後，只管對TX FIFO寫入數據，只要別超過32字節就可以，因爲FIFO深度就是32。寫入結束後，直接拉起CE啓動傳輸，數據就會被打包傳輸。此時在接收端只需要檢查接收長度，並按照接收長度讀取出數據即可。上面做普通傳輸的地方已經寫了怎麼在中奪冠中獲取接收到的長度。使用動態負載長度後，對於RX_PW_Px寄存器就可以不去設置了。此時需要在TX和RX中多配置兩個寄存器，分別如下：
TX&RX
DYNPD(0x1C) → 0x01 使能通道1的動態負載長度
FEATURE(0x1D) → 0x04 使能動態負載長度特性
使用ARQ（Enhanced ShockBurst™）
這個特性不知道爲什麼被很多人吐槽爲影響穩定性，實際測試正確的使用ARQ還是對丟包問題有一定改善的。
這個特性原理很簡單，就是NRF24L01內置了引擎，當發送完一個數據包後自動轉入接收模式等待ACK，接收端接收到數據包之後，自動切換到發送模式發送一個ACK，之後切換回接收模式。發送端接收到ACK後切換回發送模式。一旦發送端沒有接收到ACK，在延遲設定的時間後會發起一次重發，直到成功收到ACK或者到達最大重發次數。下面這個圖就是一個傳輸過程的示意圖：
裏面關於中斷的說明，當接收機第一次接收到數據包之後會觸發一次RX中斷，由於ACK丟失，主機不會產生TX完成中斷而是會進行重發，接收機收到重發的包之後，因爲之前已經接收過該數據包，則數據包被丟棄，但是會自動ACK，主機收到正常的ACK之後纔會產生TX完成中斷。
使用ARQ比較簡單，只需要使能該特性，並配置最大重傳次數和重傳延遲時間就可以了，需要注意的是使用ARQ時必須使能CRC且需要設置RX_ADDR_P0與TX_ADDR相同，必須設置地址相同的原因是，接收機回ACK的時候會將數據包的地址寫進去，這個地址就是之前發送方發送時填進去的TX_ADDR，如果發送方想收到這個ACK就必須配置成可以接收這個地址的配置，也就是RX_ADDR_P0需要與TX_ADDR相同。相對於基本傳輸，修改EN_AA的配置並多配置一個寄存器即可
RX & TX
EN_AA(0x01) → 0x01 配置通道0使用自動ACK
SETUP_RETR(0x04) → 0x35 配置最大重傳5次，重傳延遲1ms，需要注意這個地方，手冊有說明不同空速下有一個最短的重傳時間配置
多發單收
由上面介紹地址匹配時說到，單個NRF24L01接收地址可以配置6個，也就是說一個NRF24L01可以接收來自於6個模塊的消息，只要沒有發生碰撞即可。使用多地址也很簡單，使能對應的通道，並配置接收地址即可，需要注意的是，手冊有對地址設置限制的介紹：
當接收到數據後，在中斷中對STATUS寄存器進行判斷即可獲取是哪個通道發送過來的數據。
帶載ACK
使用ARQ時會自動傳輸一個ACK，既然已經有ACK了，那沒有理由阻攔我們在ACK中帶點東西回去，NRF24L01同樣提供了帶載ACK的選項。
需要注意，使用帶載ACK的話必須使能動態負載長度，其主要需要修改的寄存器爲FEATURE
TX & RX
FEATURE(0x1D) → 0x06 使能動態負載長度特性並使能帶載ACK
使用時，接收機需要先把想要在接收到數據之後填進ACK的數據寫入FIFO，寫入地址爲W_ACK_PAYLOAD(10101ppp b)其對應二進制碼中的ppp爲接收通道，也就是可以針對接收通道進行定製返回的信息，注意這個地方寫入的地址不是W_TX_PAYLOAD。
其FIFO深度爲32，共三頁，建議一般使用其中一頁即可。
負載寫入後，當接收機接收到對應通道的數據後，就會將負載加到ACK包中返回。
對於發送放來說，ACK包返回觸發的是TX完成中斷，但是對於帶載的數據包來說，同時還會觸發RX中斷，發送方按照正常的接收操作來進行就可以，數據還是通過R_RX_PAYLOAD進行讀取。
按照手冊的說法，數據應該在發送方發送之前寫入，實際測試在數據接收中斷中寫入數據到W_ACK_PAYLOAD是可以隨當次ACK返回的，但是會存在把模塊卡死的概率，並不推薦這樣使用，最好還是按照手冊說明，儘量不要這麼做。
半雙工方式工作
通過手動切換模式可以達成半雙工傳輸的模式。即模塊上電後默認配置爲接收模式，要發送是切換到發送模式，發送完成立刻切換回接收模式。在此過程中一定要注意狀態轉移圖，在模塊的不同狀態切換之間是需要時間的，主要要符合時序要求才能穩定工作。
總結
總的來說NRF24L01還是一款相對來說比較有可玩性的無線模塊，只是功率實在小了一點，在ISM頻段，被幹擾的概率過高，可以考慮上個PA什麼的，這樣可用性會提高很多。順帶該模塊的狀態轉移速度還算比較快，可以考慮基於此模塊做一下跳頻算法，這樣可以有效的提高抗干擾的能力，等有什麼時候有興趣了可以再寫一下使用NRF24L01設計一套慢跳頻的機制來提升其抗干擾能力的文章。