Free Press

Transaktio, jossa datapaketti on kadonnutTämä on negatiivinen skenaario, jossa lähetetyn paketin katoamisen vuoksi tarvitaan uusintalähetys. Kun paketti on lähetetty, lähetin odottaa ACK-paketin vastaanottamista. Jos lähetin ei saa sitä ARD-ajan (Auto-Retransmit-Delay) kuluessa, paketti lähetetään uudelleen. Kun vastaanotin vastaanottaa uudelleen lähetetyn paketin, lähetetään ACK-paketti, joka puolestaan synnyttää lähettimessä keskeytyksen.

Transaktio, jossa kuittaus on kadonnutTämä on jälleen negatiivinen skenaario, jossa ACK-paketin katoamisen vuoksi tarvitaan uudelleenlähetystä. Tässä tapauksessa, vaikka vastaanotin saisi paketin ensimmäisellä yrityksellä, lähetin luulee ACK-paketin menetyksen vuoksi, että vastaanotin ei ole saanut pakettia lainkaan. Niinpä se lähettää paketin uudelleen sen jälkeen, kun automaattisen uudelleenlähetysviiveen aika on kulunut. Nyt kun vastaanotin vastaanottaa paketin, joka sisältää saman pakettitunnuksen kuin edellinen, se hylkää sen ja lähettää ACK-paketin uudelleen.

NRF24L01+-siru tekee tämän koko pakettien käsittelyn automaattisesti ilman mikrokontrollerin osallistumista.

nRF24L01+-lähetinvastaanotinmoduulin pinout

Katsotaanpa nRF24L01+-lähetinvastaanotinmoduulin molempien versioiden pinoutia.

GND on maadoitusnasta. Se merkitään yleensä koteloimalla nasta neliöön, jotta sitä voidaan käyttää viitteenä muiden nastojen tunnistamisessa.

VCC syöttää moduulille virtaa. Tämä voi olla missä tahansa 1,9-3,9 voltin välillä. Voit liittää sen Arduinon 3,3 voltin ulostuloon. Muista, että sen kytkeminen 5V-pinniin todennäköisesti tuhoaa nRF24L01+-moduulisi!

CE (Chip Enable) on aktiivinen-HIGH-pinni. Kun se on valittuna, nRF24L01 joko lähettää tai vastaanottaa riippuen siitä, missä tilassa se on tällä hetkellä.

CSN (Chip Select Not) on aktiivinen-LOW-pinni ja se pidetään normaalisti HIGH. Kun tämä tappi menee matalalle, nRF24L01 alkaa kuunnella SPI-portissaan dataa ja käsittelee sitä sen mukaisesti.

SCK (Serial Clock) hyväksyy SPI-väylän Masterin antamat kellopulssit.

MOSI (Master Out Slave In) on SPI-tulo nRF24L01:lle.

MISO (Master In Slave Out) on SPI-lähtö nRF24L01:ltä.

IRQ on keskeytystappi, joka voi varoittaa masteria, kun uutta dataa on saatavilla käsiteltäväksi.

Kytkentä – nRF24L01+-lähetinvastaanotinmoduulin kytkeminen Arduino UNO:hon

Nyt kun meillä on täydellinen käsitys siitä, miten nRF24L01+-lähetinvastaanotinmoduuli toimii, voimme aloittaa sen kytkemisen Arduinoon!

Aluksi kytke moduulin VCC-nasta Arduinon 3,3 V:iin ja GND-nasta maahan. Nastat CSN ja CE voidaan liittää mihin tahansa Arduinon digitaaliseen nastaan. Meidän tapauksessamme se on kytketty digitaalisiin nastoihin # 8 ja # 9. Nyt olemme jäljellä nastojen kanssa, joita käytetään SPI-viestintään.

Koska nRF24L01+-lähetinmoduuli vaatii paljon tiedonsiirtoa, ne antavat parhaan suorituskyvyn, kun ne kytketään mikrokontrollerin laitteiston SPI-nastoihin. Laitteiston SPI-nastat ovat paljon nopeampia kuin rajapintakoodin ”bittiniputtaminen” käyttämällä toista nastasarjaa.

Huomaa, että jokaisella Arduino-levyllä on erilaiset SPI-nastat, jotka on kytkettävä vastaavasti. Arduino-levyissä, kuten UNO/Nano V3.0, nämä nastat ovat digitaaliset 13 (SCK), 12 (MISO) ja 11 (MOSI).

Jos sinulla on Mega, nastat ovat erilaiset! Haluat käyttää digitaalisia 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK) ja 53 (SS). Katso alla oleva taulukko nopeaa ymmärrystä varten.

Tapauksessa, jossa käytössäsi on eri Arduino-kortti kuin edellä mainittu, on suositeltavaa tarkistaa Arduinon virallinen dokumentaatio ennen jatkamista.

Muista! Sinun on tehtävä kaksi tällaista piiriä. Toinen toimii lähettimenä ja toinen vastaanottimena. Molempien johdotus on identtinen.

Kun kaikki on kytketty, olet valmis aloittamaan!

RF24 Arduino-kirjasto nRF24L01+ -moduulille

NRF24L01+-lähetin-vastaanotinmoduulin kanssa on paljon työtä, mutta onneksi saatavilla on useita kirjastoja. Yksi suosituimmista kirjastoista on RF24. Tämä kirjasto on ollut olemassa jo useita vuosia. Se on helppokäyttöinen aloittelijoille, mutta tarjoaa kuitenkin paljon edistyneille käyttäjille. Kokeissamme käytämme samaa kirjastoa.

Voit ladata kirjaston uusimman version RF24:n GitHub-tietovaraston haarukasta tai, klikkaamalla tätä painiketta voit ladata zip-tiedoston:

Asennusta varten avaa Arduino IDE, siirry kohtaan Sketch > Include Library > Add .ZIP Library ja valitse RF24-master-tiedosto, jonka juuri latasit. Jos tarvitset lisätietoja kirjaston asentamisesta, käy tässä Arduino-kirjaston asentaminen -oppaassa.

Arduino-koodi – Lähettimelle

Kokeessamme lähetämme vain perinteisen ’Hello World’-viestin lähettimestä vastaanottimeen.

Tässä on sketsi, jota käytämme lähettimessämme:

//Include Libraries#include <SPI.h>#include <nRF24L01.h>#include <RF24.h>//create an RF24 objectRF24 radio(9, 8); // CE, CSN//address through which two modules communicate.const byte address = "00001";void setup(){ radio.begin(); //set the address radio.openWritingPipe(address); //Set module as transmitter radio.stopListening();}void loop(){ //Send message to receiver const char text = "Hello World"; radio.write(&text, sizeof(text)); delay(1000);}

Sketsi aloitetaan sisällyttämällä kirjastot. SPI.h-kirjasto hoitaa SPI-kommunikaation, kun taas nRF24L01.h ja RF24.h ohjaavat moduulia.

//Include Libraries#include <SPI.h>#include <nRF24L01.h>#include <RF24.h>

Seuraavaksi meidän on luotava RF24-objekti. Olio ottaa parametreina kaksi pin-numeroa, joihin kytketään signaalit CE ja CSN.

//create an RF24 objectRF24 radio(9, 8); // CE, CSN

Seuraavaksi meidän on luotava tavujoukko, joka edustaa putkiosoitetta, jonka kautta kaksi nRF24L01+-moduulia kommunikoivat.

//address through which two modules communicate.const byte address = "00001";

Voitamme vaihtaa tämän osoitteen arvon mihin tahansa 5-kirjaimiseen merkkijonoon, kuten esimerkiksi ”node1”. Osoite on tarpeen, jos verkossa on muutama moduuli. Osoitteen ansiosta voit valita tietyn moduulin, jonka kanssa olet kiinnostunut kommunikoimaan, joten meidän tapauksessamme meillä on sama osoite sekä lähettimelle että vastaanottimelle.

Jatkossa setup-funktiossa: meidän on alustettava radio-objekti käyttämällä radio.begin() ja käyttämällä radio.openWritingPipe()-funktiota asetamme lähettimen osoitteen.

//set the addressradio.openWritingPipe(address);

Viimeiseksi käytämme funktiota radio.stopListening(), joka asettaa moduulin lähettimeksi.

//Set module as transmitterradio.stopListening();

Silmukkaosassa: luomme merkkimäärän, johon osoitamme viestin ”Hello World”. Käyttämällä radio.write()-funktiota lähetämme kyseisen viestin vastaanottajalle. Ensimmäinen argumentti tässä on viesti, jonka haluamme lähettää. Toinen argumentti on kyseisessä viestissä olevien tavujen määrä.

const char text = "Hello World";radio.write(&text, sizeof(text));

Tämän menetelmän avulla voit lähettää enintään 32 tavua kerrallaan. Koska se on yksittäisen paketin enimmäiskoko, jota nRF24L01+ voi käsitellä. Jos tarvitset vahvistuksen siitä, että vastaanottaja on vastaanottanut tiedot, menetelmä radio.write() palauttaa arvon bool. Jos se palauttaa TRUE, data on saapunut vastaanottajalle. Jos se palauttaa FALSE, data on kadonnut.

Arduino-koodi – Vastaanottimelle

Tässä on sketsi, jota käytämme vastaanottimessamme

//Include Libraries#include <SPI.h>#include <nRF24L01.h>#include <RF24.h>//create an RF24 objectRF24 radio(9, 8); // CE, CSN//address through which two modules communicate.const byte address = "00001";void setup(){ while (!Serial); Serial.begin(9600); radio.begin(); //set the address radio.openReadingPipe(0, address); //Set module as receiver radio.startListening();}void loop(){ //Read the data if available in buffer if (radio.available()) { char text = {0}; radio.read(&text, sizeof(text)); Serial.println(text); }}

Tämä ohjelma näyttää melko samanlaiselta kuin lähettimen ohjelma lukuun ottamatta joitakin muutoksia.

Esittelyfunktion alussa aloitamme sarjaliikenteen. Seuraavaksi asetamme radio.setReadingPipe()-funktiolla saman osoitteen kuin lähettimelle ja näin mahdollistamme viestinnän lähettimen ja vastaanottimen välillä.

 //set the address radio.openReadingPipe(0, address);

Ensimmäinen argumentti on virran numero. Voit luoda enintään 6 virtaa, jotka vastaavat eri osoitteisiin. Me loimme vain osoitteen streamille numero 0. Toinen argumentti on osoite, johon stream reagoi kerätäkseen dataa.

Seuraavana vaiheena asetetaan moduuli vastaanottimeksi ja aloitetaan datan vastaanotto. Siihen käytetään radio.startListening()-funktiota. Siitä lähtien modeemi odottaa määritettyyn osoitteeseen lähetettyä dataa.

//Set module as receiver radio.startListening();

Silmukka-funktiossa: Luonnos tarkistaa radio.available()-menetelmällä, onko osoitteeseen saapunut dataa. Tämä metodi palauttaa TRUE-arvon, jos puskurissa on jotain dataa.

if (radio.available()) { char text = {0}; radio.read(&text, sizeof(text)); Serial.println(text); }

Jos dataa on saapunut, se luo 32 merkin matriisin, joka on täynnä nollia (myöhemmin ohjelma täyttää sen vastaanotetulla datalla). Datan lukemiseen käytetään metodia radio.read (& text, sizeof (text)). Tämä tallentaa vastaanotetun datan merkkimääräämme.

Lopussa vain tulostamme vastaanotetun viestin sarjamonitoriin. Jos teit kaiken oikein eikä kytkennöissä ole virheitä, sarjamonitorissa pitäisi näkyä jotain tällaista.

NRF24L01+-lähetinvastaanotinmoduulin kantaman parantaminen

Langattoman tiedonsiirtojärjestelmän keskeisin parametri on tiedonsiirtoalue. Monissa tapauksissa se on ratkaiseva tekijä RF-ratkaisun valinnassa. Keskustellaan siis siitä, mitä voimme tehdä saadaksemme moduulillemme paremman kantaman.

Vähennä virtalähteen kohinaa

Radiotaajuussignaalia (RF) tuottava RF-piiri on hyvin herkkä virtalähteen kohinalle. Jos sitä ei hallita, virtalähteen kohina voi vähentää merkittävästi saatavaa kantamaa.

Jos virtalähteenä ei ole erillinen akku, on hyvin mahdollista, että virtalähteen tuottamiseen liittyy kohinaa. Jotta tämä kohina ei pääsisi järjestelmään, on suositeltavaa sijoittaa 10 µf:n suodatinkondensaattori virransyöttöjohdon poikki fyysisesti mahdollisimman lähelle nRF24L01+ -moduulia.

Helpoisin tapa selvitä tästä on käyttää erittäin edullista nRF24L01-moduulin sovitinmoduulia.

Sovitinmoduulissa on 8-nastainen naarasliitin, jonka avulla voit liittää nRF24L01-moduulisi. Siihen mahtuvat molemmat aiemmin käsittelemämme moduulit, sekä integroidulla antennilla että ulkoisella antennilla (PA/LNA) varustettu moduuli. Siinä on myös 6-nastainen urosliitin SPI- ja Interrupt-liitäntöjä varten ja 2-nastainen liitin virransyöttöä varten.

Sovitinmoduulissa on oma 3,3 voltin jännitteensäädin ja joukko suodatinkondensaattoreita, joten voit syöttää siihen virtaa 5 voltin virtalähteellä.

Vaihda kanavataajuutta

Toinen mahdollinen häiriölähde RF-piirille on ulkoinen ympäristö, etenkin jos naapuriverkot on asetettu samalle kanavalle tai jos muu elektroniikka aiheuttaa häiriöitä.

Edistääksesi, etteivät nämä signaalit aiheuta ongelmia, suosittelemme, että käytät nRF24L01+-moduulisi korkeinta 25 kanavaa. Syynä tähän on se, että WiFi käyttää suurinta osaa alemmista kanavista.

Alhaisempi tiedonsiirtonopeus

NRF24L01+ tarjoaa korkeimman vastaanottimen herkkyyden 250Kbps-nopeudella, joka on -94dBm. Kuitenkin 2 MBps:n tiedonsiirtonopeudella vastaanottimen herkkyys laskee -82 dBm:iin. Jos puhut tätä kieltä, tiedät, että 250Kbps:n nopeudella vastaanotin on lähes 10 kertaa herkempi kuin 2Mbps:n nopeudella. Tämä tarkoittaa, että vastaanotin pystyy purkamaan 10 kertaa heikomman signaalin.

Siten tiedonsiirtonopeutta alentamalla voidaan merkittävästi parantaa saavutettavaa kantamaa. Lisäksi useimmissa projekteissamme 250Kbps:n nopeus on enemmän kuin riittävä.

Korkeampi lähtöteho

Maksimitehon asettaminen voi myös parantaa tiedonsiirtoaluetta. nRF24L01+:n avulla voit valita yhden lähtötehon eli 0 dBm, -6 dBm, -12 dBm tai -18 dBm. Valitsemalla 0 dBm:n lähtöteho lähetetään voimakkaampi signaali ilmassa.