Free Press

Transacțiune cu confirmare de primire pierdutăAcesta este din nou un scenariu negativ în care este necesară o retransmitere din cauza pierderii pachetului ACK. Aici, chiar dacă receptorul primește pachetul la prima încercare, din cauza pierderii pachetului ACK, emițătorul crede că receptorul nu a primit deloc pachetul. Prin urmare, după ce se termină timpul de amânare a retransmiterii automate, acesta retransmite pachetul. Acum, când receptorul primește pachetul care conține același ID al pachetului ca și cel anterior, acesta îl aruncă și trimite din nou pachetul ACK.

Această întreagă manipulare a pachetelor este realizată automat de către cipul nRF24L01+ fără implicarea microcontrolerului.

Piniatura modulului transceiver nRF24L01+

Să aruncăm o privire la pinout-ul ambelor versiuni ale modulului transceiver nRF24L01+.

GND este pinul de masă. Acesta este de obicei marcat prin încadrarea pinului într-un pătrat, astfel încât să poată fi folosit ca referință pentru identificarea celorlalți pini.

VCC furnizează energie pentru modul. Aceasta poate fi oriunde între 1,9 și 3,9 volți. Îl puteți conecta la ieșirea de 3,3V de la Arduino. Nu uitați că dacă îl conectați la pinul de 5 V, este posibil să vă distrugeți modulul nRF24L01+!

CE (Chip Enable) este un pin activ-HIGH. Atunci când este selectat, nRF24L01 va transmite sau va primi, în funcție de modul în care se află în acel moment.

CSN (Chip Select Not) este un pin activ-LOW și în mod normal este menținut HIGH. Când acest pin devine scăzut, nRF24L01 începe să asculte pe portul său SPI pentru date și le procesează în consecință.

SCK (Serial Clock) acceptă impulsurile de ceas furnizate de magistrala SPI.

MOSI (Master Out Slave In) este intrarea SPI în nRF24L01.

MISO (Master In Slave Out) este ieșirea SPI de la nRF24L01.

IRQ este un pin de întrerupere care poate alerta maestrul atunci când sunt disponibile date noi pentru a fi procesate.

Cablare – Conectarea modulului transceiver nRF24L01+ la Arduino UNO

Acum că avem o înțelegere completă a modului în care funcționează modulul transceiver nRF24L01+, putem începe să îl conectăm la Arduino nostru!

Pentru început, conectați pinul VCC de pe modul la 3,3V pe Arduino și pinul GND la masă. Pinii CSN și CE pot fi conectați la orice pin digital de pe Arduino. În cazul nostru, sunt conectați la pinul digital nr. 8 și, respectiv, nr. 9. Acum rămânem cu pinii care sunt utilizați pentru comunicarea SPI.

Deoarece modulul de emisie-recepție nRF24L01+ necesită o mulțime de transferuri de date, acestea vor oferi cele mai bune performanțe atunci când sunt conectate până la pinii SPI hardware de pe un microcontroler. Pinii SPI hardware sunt mult mai rapizi decât să „bubuie” codul de interfață folosind un alt set de pini.

Rețineți că fiecare placă Arduino are pini SPI diferiți care trebuie conectați în mod corespunzător. Pentru plăcile Arduino, cum ar fi UNO/Nano V3.0, acești pini sunt digital 13 (SCK), 12 (MISO) și 11 (MOSI).

Dacă aveți un Mega, pinii sunt diferiți! Veți dori să folosiți pinii digitali 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK) și 53 (SS). Consultați tabelul de mai jos pentru o înțelegere rapidă.

În cazul în care folosiți o altă placă Arduino decât cele menționate mai sus, este recomandabil să verificați documentația oficială Arduino înainte de a continua.

Amintiți-vă! Trebuie să realizați două dintre aceste circuite. Unul acționează ca un emițător și celălalt ca un receptor. Cablajul pentru ambele este identic.

După ce ați conectat totul, sunteți gata de plecare!

LibrăriaRF24 Arduino pentru modulul nRF24L01+

Interfața cu modulul transceiver nRF24L01+ este o grămadă de muncă, dar din fericire pentru noi, există o serie de biblioteci disponibile. Una dintre bibliotecile populare este RF24. Această bibliotecă există de câțiva ani. Este simplu de utilizat pentru începători, dar oferă totuși multe pentru utilizatorii avansați. În experimentele noastre, vom folosi aceeași bibliotecă.

Puteți descărca cea mai recentă versiune a bibliotecii de pe RF24 GitHub repository fork sau, faceți clic pe acest buton pentru a descărca fișierul zip:

Pentru a-l instala, deschideți Arduino IDE, mergeți la Sketch > Include Library > Add .ZIP Library, apoi selectați fișierul RF24-master pe care tocmai l-ați descărcat. Dacă aveți nevoie de mai multe detalii despre instalarea unei biblioteci, vizitați acest tutorial Instalarea unei biblioteci Arduino.

Codul Arduino – Pentru emițător

În experimentul nostru vom trimite doar un mesaj tradițional „Hello World” de la emițător la receptor.

Iată schița pe care o vom folosi pentru emițătorul nostru:

//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);}

Schița începe prin includerea bibliotecilor. Biblioteca SPI.h se ocupă de comunicarea SPI, în timp ce nRF24L01.h și RF24.h controlează modulul.

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

În continuare, trebuie să creăm un obiect RF24. Obiectul ia ca parametri două numere de pin la care sunt conectate semnalele CE și CSN.

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

În continuare trebuie să creăm un array de octeți care va reprezenta adresa pipe prin care comunică două module nRF24L01+.

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

Potem schimba valoarea acestei adrese în orice șir de 5 litere, cum ar fi „node1”. Adresa este necesară în cazul în care aveți câteva module într-o rețea. Datorită adresei, puteți alege un anumit modul cu care vă interesează să comunicați, deci în cazul nostru vom avea aceeași adresă atât pentru emițător cât și pentru receptor.

În continuare în funcția de configurare: trebuie să inițializăm obiectul radio folosind radio.begin() și folosind funcția radio.openWritingPipe() setăm adresa emițătorului.

//set the addressradio.openWritingPipe(address);

În cele din urmă, vom folosi funcția radio.stopListening() care setează modulul ca emițător.

//Set module as transmitterradio.stopListening();

În secțiunea de buclă: creăm un array de caractere căruia îi atribuim mesajul „Hello World”. Cu ajutorul funcției radio.write() vom trimite acel mesaj către receptor. Primul argument de aici este mesajul pe care dorim să îl trimitem. Al doilea argument este numărul de octeți prezenți în acel mesaj.

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

Prin intermediul acestei metode, puteți trimite până la 32 de octeți la un moment dat. Deoarece aceasta este dimensiunea maximă a unui singur pachet pe care o poate gestiona nRF24L01+. Dacă aveți nevoie de o confirmare că receptorul a primit datele, metoda radio.write() returnează o valoare bool. Dacă returnează TRUE, datele au ajuns la receptor. Dacă returnează FALSE, datele au fost pierdute.

Codul Arduino – Pentru receptor

Iată schița pe care o vom folosi pentru receptorul nostru

//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); }}

Acest program arată destul de asemănător cu programul emițătorului, cu excepția câtorva modificări.

La începutul funcției de configurare începem comunicarea serială. Apoi, folosind funcția radio.setReadingPipe() setăm aceeași adresă ca a emițătorului și în acest fel activăm comunicarea între emițător și receptor.

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

Primul argument este numărul fluxului. Puteți crea până la 6 fluxuri care răspund la adrese diferite. Noi am creat doar adresa pentru fluxul cu numărul 0. Al doilea argument este adresa la care fluxul va reacționa pentru a colecta datele.

Postul următor este de a seta modulul ca receptor și de a începe să primească date. Pentru a face acest lucru folosim funcția radio.startListening(). Din acel moment modemul așteaptă datele trimise la adresa specificată.

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

În funcția de buclă: Schița verifică dacă la adresa respectivă a ajuns vreun fel de date folosind metoda radio.available(). Această metodă returnează valoarea TRUE dacă avem orice date disponibile în buffer.

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

Dacă datele sunt primite, atunci se creează un array de 32 de caractere umplut cu zerouri (ulterior programul îl va umple cu datele primite). Pentru a citi datele se folosește metoda radio.read (& text, sizeof (text)). Aceasta va stoca datele primite în matricea noastră de caractere.

La sfârșit, doar imprimăm mesajul primit pe monitorul serial. Dacă ați făcut totul bine și nu există greșeli în conexiuni, ar trebui să vedeți ceva de genul acesta în monitorul serial.

Îmbunătățirea razei de acțiune a modulului emițător-receptor nRF24L01+

Un parametru cheie pentru un sistem de comunicație fără fir este raza de comunicare. În multe cazuri, acesta este factorul decisiv pentru alegerea unei soluții RF. Așadar, haideți să discutăm ce putem face pentru a obține o rază de acțiune mai bună pentru modulul nostru.

Reduceți zgomotul de alimentare

Un circuit RF care generează un semnal de radiofrecvență (RF), este foarte sensibil la zgomotul de alimentare. Dacă nu este controlat, zgomotul sursei de alimentare poate reduce semnificativ raza de acțiune pe care o puteți obține.

Dacă sursa de alimentare nu este o baterie autonomă, există o mare probabilitate să existe zgomot asociat cu generarea de energie. Pentru a preveni intrarea acestui zgomot în sistem, se recomandă plasarea unui condensator de filtrare de 10 µf pe linia de alimentare cât mai aproape fizic de modulul nRF24L01+.

Cel mai simplu mod de a trece peste este să folosiți un modul adaptor foarte ieftin pentru nRF24L01.

Modulul adaptor are un conector femelă cu 8 pini pentru a vă permite să conectați modulul nRF24L01. Acesta poate găzdui ambele module despre care am discutat mai devreme, cel cu antenă integrată și celălalt cu antenă externă (PA/LNA). De asemenea, are un conector de sex masculin cu 6 pini pentru conexiunile SPI și Interrupt și un conector cu 2 pini pentru intrarea de alimentare.

Modul adaptor are propriul regulator de tensiune de 3,3 volți și un set de condensatori de filtrare, astfel încât îl puteți alimenta cu o sursă de alimentare de 5 volți.

Schimbați frecvența canalului

O altă sursă potențială de zgomot pentru un circuit RF este mediul exterior, mai ales dacă aveți rețele vecine setate pe același canal sau interferențe de la alte electronice.

Pentru a preveni ca aceste semnale să cauzeze probleme, vă sugerăm să folosiți cele mai înalte 25 de canale ale modulului dvs. nRF24L01+. Motivul pentru aceasta este că WiFi utilizează majoritatea canalelor inferioare.

Rata de date mai mică

NRF24L01+ oferă cea mai mare sensibilitate a receptorului la viteza de 250Kbps, care este de -94dBm. Cu toate acestea, la o viteză de date de 2MBps, sensibilitatea receptorului scade la -82dBm. Dacă vorbiți această limbă, știți că receptorul la 250Kbps este de aproape 10 ori mai sensibil decât la 2Mbps. Asta înseamnă că receptorul poate decoda un semnal care este de 10 ori mai slab.

Acum, scăderea ratei de date poate îmbunătăți semnificativ raza de acțiune pe care o puteți obține. De asemenea, pentru majoritatea proiectelor noastre, viteza de 250Kbps este mai mult decât suficientă.

Putere de ieșire mai mare

Stabilirea puterii maxime de ieșire poate îmbunătăți, de asemenea, raza de comunicare. nRF24L01+ vă permite să alegeți una dintre puterile de ieșire și anume 0 dBm, -6 dBm, -12 dBm sau -18 dBm. Selectarea puterii de ieșire de 0 dBm trimite un semnal mai puternic pe calea aerului.