خانه / پروژه های میکروکنترلر AVR / راه اندازی ماژول NRF24L01 با میکروکنترلر AVR

راه اندازی ماژول NRF24L01 با میکروکنترلر AVR

در این پست ماژول NRF24L01 را با استفاده از میکروکنترلر AVR راه اندازی خواهیم کرد. این ماژول یکی از بهترین و مطمئن ترین ماژول های رادیویی برای ارسال و دریافت داده و اطلاعات می باشد که می توان در موارد مختلفی مانند قطعات کامپیوتری وایرلس, هدست های بیسیم, ریموت کنترل ها, اتوماسیون خانگی و غیره از ان استفاده کرد. این ماژول در دو نوع انتن دار و بدون انتن وجود دارد که نوع بدون انتن ان (انتن روی خود برد) برد حدود ۱۰۰ متر دارد و نوع انتن دار بردش بالای ۱۰۰۰ متر است. 

NRF24L01-Wireless-Transceiver

 

اشنایی با چیپ +NRF24L01

چیپ +NRF24L01 نمونه تصحیح شده با امکانات بیشتر و دیتا ریت بالاتر چیپ NRF2401 است که توسط شرکت NORDIC در اوایل سال ۲۰۰۸ معرفی شد. این چیپ  یک ماژول بسیار عالی برای ارسال و دریافت اطلاعات بدون خطا است چیزی که در ماژول های  HMTR یا حتی در RFMXX ها یا به کلی وجود نداشت یا این که مشکلات خاص خود را داشت.
مدولاسیون ارتباطی این ماژول به صورت GFSK است, همان مدولاسیونی که در تکنولوژی BLUETOOTH استفاده شده و به صورت انحصاری در دست چند شرکت بزرگ قرار دارد.

CHIP-NRF24L01-Wireless-Transceiver
فرکانس ارتباطی این چیپ ۲٫۴ گیگا هرتز است که این خاصیت آن ویژگی های زیادی را برای ما به ارمغان می آورد! از جمله کوچک شدن سایز آنتن که حتی میتوان از خود PCB به صورت یک آنتن استفاده کرد. مورد دیگر هم به دلیل فرکانس بالا بسیار راحت تر از دیوار یا اجسام دیگر عبور می کند و باعث افزایش برد ان می شود. می توانید فرکانس RFM12 یا HMTR را با این چیپ مقایسه کنید! می بینید که فرکانس این سری از ماژول ها حداقل چند برابر آن ها است.
این چیپ به صورت دو طرفه کار می کند و در کل شما فقط به ۲ عدد از این چیپ ها برای ارتباط لازم دارید (مشابه RDM12) . دیتا ریت این چیپ حداکثر ۲ مگا بیت بر ثانیه است که می توان از آن برای انتقال اطلاعات سنگینی مشابه صوت و یا حتی ویدئو استفاده کرد.

ویژگی های ماژول +NRF24L01 نوع بدون آنتن
  • حداکثر دیتا ریت تا ۲ مگا بیت بر ثانیه در فضای باز
  • جریان مصرفی بسیار پایین (۱۲ میلی آمپر)
  • دارای رگولاتور داخلی و بی نیاز از تأمین ولتاژ های مختلف
  • محدوده ولتاژ تغذیه چیپ از ۱٫۹ تا ۳٫۶ ولت
  • مجهز به تکنولوژِی پیشرفته SHOCKBURST
  • قابلیت اتصال چند ماژول به هم از طریق بی سیم و ایجاد یک شبکه محلی
  • قابلیت تحمل ولتاژ ۵ ولت بر روی پین های دیتا
  • سایز کوچک چیپ و نیاز به قطعات خارجی کم
ویژگی های ماژول +NRF24L01 نوع آنتن دار
  • طبقه تقویت کننده گیرنده و فرستنده داخلی
  • حداکثر دیتا ریت تا ۲ مگا بیت بر ثانیه در فضای باز
  • جریان مصرفی بسیار پایین (۱۲ میلی آمپر)
  • دارای رگولاتور داخلی و بی نیاز از تأمین ولتاژ های مختلف
  • مجهز به تکنولوژِی پیشرفته SHOCKBURST
  • قابلیت اتصال چند ماژول به هم از طریق بی سیم و ایجاد یک شبکه محلی
  • قابلیت تحمل ولتاژ ۵ ولت بر روی پین های دیتا
  • سایز کوچک چیپ و نیاز به قطعات خارجی کم
موارد استفاده ماژول +NRF24L01
  • قطعات کامپیوتری وایرلس مانند موس یا کی بورد یا قطعات دیگر
  • هدست های بیسیم مانند VOIP HEADSET
  • دسته های بیسیم کنسول های بازی مانند PS3
  • ساعت های ورزشی یا سنسور ها
  • ریموت کنترل برای مصارف الکترونیکی
  • اتوماسیون خانگی (خانه هوشمند)
  • در شبکه هایی که نیاز به یک ارتباط وایرلس بسیار کم مصرف است
  • سیستم های مسیر یاب مانند GPS
  •  اسباب بازی ها
  • و در بسیاری از پروژه های متنوع صنعتی و غیرصنعتی که نیاز به یک ارتباط بی سیم مطمئن می باشد

 

کتابخانه راه اندازی ماژول +NRF24L01 :

برای راه اندازی این ماژول در محیط کدویژن ما از کتابخانه ان استفاده خواهیم کرد. این کتابخانه دارای یک سری توابع است که در ادامه با انها اشنا می شویم. برای استفاده از کتابخانه ماژول +NRF24L01 ابتدا ان را به صورت زیر در ابتدای برنامه فراخوانی می کنیم :

 

تابع nRF_Config :

برای راه اندازی ماژول و انجام تنظیمات اولیه ماژول از این تابع استفاده می کنیم که دارای دو حالت است. در صورتی که به صورت زیر استفاده شود ماژول به عنوان فرستنده تنظیم می شود

در صورتی که به صورت زیر استفاده شود ماژول به عنوان گیرنده تنظیم می شود

 

تابع Send_Data :

نکته : زمانی که می خواهیم اطلاعاتی را ارسال یا دریافت کنیم این اطلاعات در فرستنده یا گیرنده درون ارایه ای به نام payload قرار داده می شوند. payload یک ارایه ۳۲ در ۸ بیتی می باشد که اطلاعات مورد نظر خود را در ان قرار داده و پشت سرهم ارسال می شوند.

در صورتی که ماژول را به عنوان فرستنده تنظیم کنیم از تابع Send_Data برای ارسال اطلاعات استفاده می کنیم. این تابع دارای دو ارگومان ورودی است که در قسمت اول شماره payload مورد نظر را وارد می کنیم و در قسمت دوم متغیری که اطلاعات ما درون ان قرار داده شده را می نویسیم.

 

متغیر State :

از متغیر State در گیرنده استفاده می شود. زمانی که ماژول گیرنده اطلاعاتی را دریافت نمی کند State برابر ۰ است و زمانی که اطلاعات را از فرستنده دریافت کرد برابر ۱ می شود. همانطور که گفته شد اطلاعاتی که قصد ارسال انها را داریم درون ارایه payload قرار می دهیم و در گیرنده بعد از اینکه متغیر State برابر ۱ شد می توانیم این اطلاعات را از شماره payload که در فرستنده مشخص کرده ایم(درون تابع Send_Data) دریافت کنیم. به عنوان مثال در زیر اطلاعات موجود در payload یک را که از فرستنده دریافت کرده ایم درون متغیر data ریخته ایم :

 

پایه های ماژول +NRF24L01 و نحوه اتصال ان به میکرو کنترلر :

ما در این پروژه از میکروکنترلر ATmega32 برای راه اندازی ماژول +NRF24L01 استفاده کرده ایم. پایه های این ماژول در هر دو مدل با انتن و بدون انتن به صورت زیر است :

nRF24L01-Pinout

همانطور که در بالا مشاهده می کنید, تغذیه این ماژول حداکثر ۳٫۳ ولت است و در صورتی که ولتاژ بیشتری به ان اعمال کنید امکان اسیب دیدن ان وجود دارد. بهتره که از برد راه انداز این ماژول هم استفاده کنید که کار رو راحت می کنه و می تونید با ۵ ولت هم ماژول و هم بقیه قطعات پروژه رو تغذیه کنید و خطر اسیب دیدن ماژول با استفاده از برد راه انداز از بین میره. در تصویر زیر یه نمونه از این برد راه انداز را مشاهده می کنید که ماژول +NRF24L01 روی اون نصب میشه و به راحتی میتونید با ۵ ولت تغذیه کنید و در پروژه استفاده کنید. من برای تست این پروژه از این برد راه انداز استفاده کردم که میتونید در اخر مطلب مشاهده کنید

BaseModuleNrf

نحوه اتصال ماژول +NRF24L01 به میکرو هم به صورت زیر است (برای فرستنده و گیرنده) :

  • پین IRQ <<< PB2
  • پین CE <<< PB3
  • پین CSN <<< PB4
  • پین MOSI <<< PB5
  • پین MISO <<< PB6
  • پین SCK <<< PB7

نکته : در صورتی که از میکروکنترلر دیگری استفاده می کنید, باید پین های MOSI و MISO و SCK را به پین های مربوط به پروتکل SPI در ان میکروکنترلر متصل کنید و پین های CE و CSN را می توانید به هر پین خالی در میکرو متصل کنید اما قبل از ان باید در کتابخانه ماژول شماره پین ها را با توجه به پین های جدیدی که انتخاب کرده اید تغییر دهید. پین IRQ را هم به هر پینی که وقفه خارجی دارد می توان متصل کرد و تغییرات لازم را با توجه به شماره وقفه خارجی جدید در کتابخانه ایجاد کرد.

 

پروژه راه اندازی ماژول NRF24L01 با میکروکنترلر AVR :

NRF24L01-Test-with-AVR

در زیر یک پروژه با این ماژول قرار داده شده است که هدف ان اشنایی شما با راه اندازی این ماژول به صورت عملی می باشد, شما می توانید پروژه زیر را با توجه به توضیحات ارائه شده در این پست با توجه به نیاز خود تغییر دهید. عملکرد پروژه زیر به این صورت است که قسمت فرستنده شامل یک کلید فشاری است, زمانی که این کلید را فشار دهید در گیرنده یک LED روشن می شود و زمانی که کلید را رها کنید یا فشار ندهید LED خاموش خواهد شد.

شماتیک فرستنده :

Transmitter-NRF24L01-Test-with-AVR

شماتیک گیرنده :

Receiver-NRF24L01-Test-with-AVR

 

برنامه فرستنده نوشته شده با کدویژن :

برنامه گیرنده نوشته شده با کدویژن :

نکته : توجه کنید که در شبیه سازی پروتئوس پایه های تغذیه میکروکنترلر مگا ۳۲ وجود ندارد به همین دلیل به جایی وصل نشده اند, ولی شما در عمل پایه ۱۰ هر دو میکرو را به مثبت و پایه ۱۱ انها را به منفی (زمین) متصل کنید (۵ ولت)

توضیحات قسمت های مهم برنامه نوشته شده, سوالات خودتون رو می تونید در قسمت نظرات مطرح کنید

کلیپ تست عملی پروژه :

 

دانلود فایل ها

پسورد فایل زیپ : www.emic.ir

نظر یادتون نره…

درباره ی عابد رازانی

فارغ التحصیل کارشناسی الکترونیک از دانشکده باهنر شیراز و علاقمند به برنامه نویسی و طراحی مدارات الکترونیکی, درحال اماده شدن برای ارشد یا شایدم خدمت (:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *