Arduino UNO 可视化GT-24工业级无线透传

一、前言

无线透传市面上较为常见的是基于蓝牙、esp的多种透传模块，今天介绍的则是用NRF24L01芯片构成的电路。（nRF24L01是由NORDIC生产的工作在2.4GHz~2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片）

整个模块的使用更加专业，传输的距离也更加远，工业级的水准要求，更是保证了数据传输的稳定和信息的抗干扰能力。

二、硬件要求

GT-24模块是一款2.4GHz，100mW，高速（最高空中速率可达到2Mbps），高稳定性，工业级的无线收发一体数传模块。模块自带高性能PCB天线，精确阻抗匹配。

此外还内置RFX2401功放芯片，内建LNA，接收灵敏度提高10dBm，工作2.4GHz~2.5GHz的ISM频段。该模块发射功率足，频谱特性好，谐波小，频道串扰小，体积超小，全部村田原装料，工业级标准的典范。

OLED属于一种电流型的有机发光器件，这里作为试验显示作用。因为其显示的特殊性，对于arduino更多的是U8g2库文件的编写以及调用。

三、参数基础

GT-24 射频方案 nRF24L01P 模块尺寸 30.3×14.5mm 工作频段 2.4GHz ~ 2.525GHz 生产工艺 无铅环保工艺 接口方式 181.27mm/242.54mm 供电电压 2.0-3.6VDC 通信电平 0.7VCC 3.3V 实测距离 1000m 发射功率 4 级可调 最大20dBm 空中速率 250k ~ 2Mbps 关断电流 约 30uA 发射电流 约 90mA 接收电流 约20mA 天线形式 PCB 天线/ipex 座子天线 通信接口 SPI 发射长度 单个数据包 132 字节 接收长度 单个数据包 1~32 字节 RSSI支持 不支持 接收灵敏度 -94dBm@250kbp 工作温度 -40 ~ +85℃ 工作湿度 10% ~ 90% 储存温度 -40 ~ +125℃

oled显示屏 大小： 0.96寸 分辨率：12864 宽电压：3.3-5v
体积：27mm27mm*2mm 温度范围：－30℃-70℃ 使用寿命：≥16000小时 支持协议：iic

四、原理剖析

主芯片nRF24L01内置基带协议引擎 (增强型ShockBurst)，设计用于超低功耗无线应用。MCU(微控制器)和 利用nRF24L01设计无线电系统只需极少的外部无源元件。nRF24L01通过串行外设接口(SPI)进行配置和操作。)通过该接口，寄存器映射是可用的。寄存器映射包含nRF24L01中的所有配置寄存器 并且在芯片的所有操作模式下都是可访问的。

模块为 nRF24L01P+PA+LNA，其驱动方式完全等同于 nRF24L01P，可以完全遵照 nRF24L01P 芯片手册进行操作。 ①CE 引脚和LNA 使能引脚相连接，当 CE=1 时，LNA 被打开，当 CE=0 时，LNA 被关闭。 此操作个 nRF24L01 的收发模式是完全吻合的，完全不用去管LNA。 ②CE 可以长期接高电平，但是模块写寄存器时必须首先设置为 POWER DOWN 掉电模式，建议连接 CE 到单片机 IO 口。IRQ 可不接，可采用 SPI 查询方式来获取中断状态。但是建议使用单片机外部中断。 ③模块的 CE 引脚时序操作可采用 nRF24L01 的手册要求，高电平时间大于 10us 就行。

oled使用相关的U8g2库，选择合适的分辨率和尺寸，进行显示字符。

五、透传思路

通过两块同样的模块进行收发，由开发板进行编码程序和解码程序，期间注意几个要点： ①发射、接收，都需要在视野开阔和尽量少干扰、甚至无干扰的环境状态下，这样信号才能传输的更稳定、完整和远。 ②通道一致，编解码的时候，需要注意的是发射和接收地址区分开，但是所使用的通道必须一致，频段一致，才能正常收发。

六、程序概要

下面展示本次所需要的程序代码，首先是tx，发送使用：

#include  <U8glib.h>
#include <SPI.h>
#include <Mirf.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <MirfHardwareSpiDriver.h>
U8GLIB_SSD1306_128X64 u8g(U8G_I2C_OPT_NONE);//引用库文件，128✖64就是对oled的分辨率进行设置
char str1[]="youxindianzi";
char str2[]="Send of number:";
uint8_t convert[6]={0}; //定义所占用的字节数
uint8_t all,one;

uint32_t oled_liang(uint8_t a,uint8_t b)
{
  uint32_t m=1;  
  while(b--)m*=a;    
  return m;          //递归函数调用
}
void show_liang(uint8_t* Tx_str,uint8_t lon,uint8_t rw)   
{           
  uint8_t c,type;
  uint8_t EN=0;    
  for(c=0;c<rw;c++)
  {
    type=(lon/oled_liang(10,rw-c-1))%10;
    
    *Tx_str =  type+0x30;
    Tx_str++; 
  } 
}             //把16进制数组转换为字符
void u8g_transfer(void) {
  u8g.setFont(u8g_font_6x10);
  u8g.setFontRefHeightExtendedText();
  u8g.setDefaultForegroundColor();
  u8g.setFontPosTop();
}                           //调用库函数指令
void setup()
{
 u8g_transfer();//初始化字体，屏幕参数
  u8g.firstPage();  
    do {
      u8g.drawStr(30,0,(char *)str1);    //调用行列，屏幕显示字体 
      u8g.drawStr(0,10,(char *)str2);      //调用行列，屏幕显示字体 
   } 
    while( u8g.nextPage() );       //循环空格填补
    
    Mirf.spi = &MirfHardwareSpi;  //调用spi协议
    Mirf.init();                 //初始化
    Mirf.setRADDR((byte *)"ABCDE"); //设置自己的地址（发送端地址），使用5个字符
    Mirf.payload = sizeof(one);      //返回上面的定义变量的字节数
    Mirf.channel = 90;              //设置所用信道
    Mirf.config();
}
 
void loop()
{
   Mirf.setTADDR((byte *)"ABCDE");           //设置接收端地址
 one = random(255);                      //0-255的随机数
  Mirf.send((byte *)&one);                //发送指令，发送随机数value
  while(Mirf.isSending()) delay(1);         //直到发送成功，退出循环
  
   show_liang(convert,all,3);
   u8g.firstPage();                     
    do {
      u8g.drawStr(30,0,(char *)str1);        //继续调用行列，屏幕显示字体 
      u8g.drawStr(0,10,(char *)str2);         //继续调用行列，屏幕显示字体 
      u8g.drawStr(100,10,convert);           //增加显示上面定义的字节数
      } 
    while( u8g.nextPage() );
    all++;
    delay(1000);
}
 

然后是rx，接收使用：

#include <U8glib.h>
#include <SPI.h>
#include <Mirf.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <MirfHardwareSpiDriver.h>
U8GLIB_SSD1306_128X64 u8g(U8G_I2C_OPT_NONE);        
char str1[]="youxindianzi";
char str2[]="accepting of data:";
uint8_t convert[6]={0};  //定义所占用的字节数
uint8_t all,one;


uint32_t oled_liang(uint8_t a,uint8_t b)
{
  uint32_t m=1;  
  while(b--)m*=a;    
  return m;
}           //递归函数调用
void show_liang(uint8_t* Tx_str,uint8_t lon,uint8_t rw)   
{           
  uint8_t c,type;
  uint8_t EN=0;    
  for(c=0;c<rw;c++)
  {
    type=(lon/oled_liang(10,rw-c-1))%10;
    
    *Tx_str =  type+0x30;
    Tx_str++;
  }
}                  //把16进制数组转换为字符
                           
void u8g_prepare(void) {
  u8g.setFont(u8g_font_6x10);
  u8g.setFontRefHeightExtendedText();
  u8g.setDefaultForegroundColor();
  u8g.setFontPosTop();
}                               //调用库函数指令

void setup()
{
  u8g_prepare();//初始化字体，屏幕参数
  u8g.firstPage();  
    do {
      u8g.drawStr(30,0,(char *)str1);      //调用行列，屏幕显示字体 
      u8g.drawStr(0,10,(char *)str2);       //调用行列，屏幕显示字体   
   } 
    while( u8g.nextPage() );      //循环空格填补
    
    Mirf.spi = &MirfHardwareSpi;
    Mirf.init();
    Mirf.setRADDR((byte *)"ABCDE"); //设置自己的地址（发送端地址），使用5个字符
    Mirf.payload = sizeof(one);         //返回上面的定义变量的字节数
    Mirf.channel = 90;              //设置所用信道
    Mirf.config();
}
 
void loop()
{
   if(Mirf.dataReady()) { 
    Mirf.getData((byte *) &one);
     show_liang(convert,one,3); //当接收到信息，便从oled显示输出接收到的数据
     Serial.begin(9600);               
      Serial.println("arrive");//当接收到信息，便从串口显示arrive，表示响应
    u8g.firstPage();  
    do {
          u8g.drawStr(100,10,convert);
       } 
    while( u8g.nextPage() );
 }
}

七、arduino使用接线

线路连接：
RF24L01： VCC 3.3V GND GND CE D8 IRQ -- CSN D7 SCK D13 MOSI D11 MISO D12

  OLED显示(IIC):  VCC        3.3V
                GND        GND
                SCL        A5
                SDA        A4

八、成果展示