發布日期：2022-05-20 點擊率：80
1 概 述
在短距離的通信中，無線技術被普遍看好，其中射頻技術因為功耗低和無方向性等優點而受到青睞。
通信頻率為2.4 GHz的頻段是全球開放的ISM(工業、科學和醫學)頻段，使用者無需申請許可證，給開發者和用戶帶來了很大方便；同時，可以有效地避免低頻段信號、各類電火花及家用電器的干擾。因為這一頻段具有這些優點，其他的一些應用，如藍牙、WLAN，也是在這一頻段；但藍牙和WLAN對于工業控制、醫療傳感器、住宅和樓宇自動化裝置等設備來說，過于復雜，其成本也過高，很難滿足快速開發和低成本的要求。因此，目前迫切需要一種低成本、低功耗、能夠快速開發應用的方案，來實現設備的無線連接。
另一方面，經過多年的發展，TCP/IP協議已經成為目前被廣泛應用于Internet的通信協議。在嵌入式系統中實現TCP／IP協議棧，利用Internet進行遠程數據傳送，可以實現對遠端設備運行狀態的監視和控制。
在嵌入式TCP/IP平臺下利用工作頻率為2.4 GHz的無線收發模塊nRF24E1，進行短距離的點對多點的無線通信；用無線技術解決最后10 m的通信問題，可實現一種 無線接入的解決方案。 
2 nRF24E1及其通信協議
2.1 nRF24E1模塊的基本特性
nRF24E1是北歐集成電路公司(Nordic)推出的一款帶8051內核的無線收發模塊，內部結構如圖1所示。該模塊的無線收發器工作于2.4 GHz的ISM頻段，有多達125個的頻點，可通過改頻和跳頻來避免干擾。nRF24E1的集成度非常高，內部集成了增強型8051內核,2.4 GHz無線收發器,100 ksps的9路10位模數轉換器，UART接口，SPI接口，PWM輸出，內置RC振蕩器、看門狗和喚醒定時器以及專門的穩壓電路。所有高頻元件包括電感、振蕩器等，全部集成在芯片內部，因此芯片的性能穩定，受外界環境的影響很小。
nRF24E1采用36腳QFN(6 mm×6 mm)封裝，最大傳輸速率可達1 Mb/s，靈敏度為一90 dBm，最大發射功率為O dBm；在較為理想的環境中，室內傳輸距離可達30～40 m，室外傳輸距離可達100～200 m；其工作電壓為1.9～3.3 V，工作溫度范圍為一40～+80℃。
2.2 nRF24E1之間的通信協議
nRF24E1的無線數據包格式為 
其中，Preamble是前導碼，是硬件自動加上去的；ADDR是發送的地址，為32～40位；PAYLOAD是有效數據；CRC是CRC校驗和，由內置CRC糾檢錯硬件電路自動加上，可設為O、8或16位。ADDR、PAYLOAD和CRC的總長度最大為256位，因此，設置較短的地址和校驗和能提高傳輸效率，但也使得可靠性降低。
nRF24E1通過軟件設置收發模式、收發頻率、接收地址、發射功率、CRC校驗和的長度、有效數據的長度等。無線收發器有2個頻道：頻道1可以接收和發送；頻道2只能接收，且頻道2的接收頻率總比頻道1高8 MHz；同時，每個芯片可以設置2個地址。收發頻率和地址隨時都可以通過軟件更改，實現改頻和跳頻；但是，必須通過通信協議解決好，一致的頻率和正確的地址才是數據傳送的前提。只有地址符合且校驗和正確的包，才能被進一步處理；若有一項不正確，整個數據包就被硬件自動丟棄。若地址與校驗和相符，則由硬件產生中斷DRl或DR2，8051才能將數據接收到緩沖區。
在同一時刻，nRF24E1只能處于接收或發送模式中的一種。一般以接收模式為待機狀態。
3 無線接入解決方案
系統的解決方案示意圖如圖2所示。 
nRF24E1主機是無線系統的關鍵部分。它不但作為接入點，負責與嵌入式TCP/IP模塊交換數據，同時也負責與其他無線模塊通信。
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