Bezdrôtový modul nRF24L01+

Modul nRF24L01+ je lacný bezdrôtový modul pracujúci na frekvencii 2,4 GHz. Jeho dosah je približne 50 až 200 stôp (15 - 61 m). Dosah závisí hlavne od nastaveného výkonu, rýchlosti prenosu údajov a rušenia okolitými sieťami WiFi. Dá sa použiť na ovládanie zariadení a monitorovanie stavu senzorov v dosahu. Modul je dostupný v dvoch základných prevedeniach: so zabudovanou anténou na plošnom spoji a s externou anténou.

Verzia s anténou na DPS.

Verzia s externou anténou.

Konfigurácia vývodov modulu je uvedená na nasledujúcom obrázku a ich význam je uvedený v tabuľke.

Konfigurácia vývodov Raspberry PI 3 je uvedená na nasledujúcom obrázku.

Nasledujúca tabuľka udáva vzájomné prepojenie Raspberry PI 3 a modulu nRF24L01+.

Poznámka: Vývody CE a IRQ môžeme pripojiť na ľubovoľný vstup Raspberry PI 3. V ďalšom texte predpokladáme ich pripojenie podľa tabuľky vyššie.

Knižnica pre nRF24L01+ v jazyku Python

Pre komunikáciu Raspberry PI s modulom nRF24L01+ je možné využiť skriptovací jazyk Python. Jeho nevýhodou je nižšia rýchlosť ako v prípade použitia jazyka C. Naopak, výhodou je jenoduchosť kódu a dostupné riešenia práve v tomto jazyku. Podarilo sa mi úspešne otestovať dve knižnice: lib_nrf24 od Blavery a nrf24 od jpbarraca. Knižnica lib_nrf24 je upravenou verziou nrf24. Obe zdrojvé stránky obsahujú príklady na odosielanie a príjímanie údajov prostredníctvom modulu nRF24L01+.

Update:Pod operačným systémom Raspbian Stretch (Kernel 4.14) a pod Python3 knižnica od jpbarraca nefunguje správne, do lib_nrf24.py treba do funkcie begin(self, csn_pin, ce_pin=0): dopísať rýchlosť pre SPI: self.spidev.max_speed_hz = 1000000:

def begin(self, csn_pin, ce_pin=0): # csn & ce are RF24 terminology. csn = SPI's CE!
# Initialize SPI bus..
# ce_pin is for the rx=listen or tx=trigger pin on RF24 (they call that ce !!!)
# CE optional (at least in some circumstances, eg fixed PTX PRX roles, no powerdown)
# CE seems to hold itself as (sufficiently) HIGH, but tie HIGH is safer!
self.spidev.open(0, csn_pin)
self.ce_pin = ce_pin
self.spidev.max_speed_hz = 1000000 #rychlost SPI v Hz

Upravenú verziu knižnice si môžete stiahnuť tu.

V tejto časti je príklad bezdrôtovej komunikácie medzi Raspberry PI 3 a mikrokontrolérom typu AVR prostredníctvom dvojice modulov nRF24L01+. Raspberry slúži ako základňová stanica, ktorá prijíma údaje z periférnych senzorov (napr. teplotný údaj). Senzory sú riadené pomcou AVR mikrokontroléra. Program pre mikrokotrolér spolu s podrobným opisom je uvedený tu.

Kód pre Raspberry PI v skriptovacom jazyku Python s využitím knižnice lib_nrf24:

import RPi.GPIO as GPIO
from lib_nrf24 import NRF24
import time
import spidev

pipes = [[0xe7, 0xe7, 0xe7, 0xe7, 0xe7], [0xc2, 0xc2, 0xc2, 0xc2, 0xc2]]
radio = NRF24(GPIO, spidev.SpiDev())
radio.begin(0, 17) #0-SPI bus,17-GPIO pin s pripojenym CE
radio.setPayloadSize(5) #dlzka 5 bajtov
radio.setChannel(0x6C) #kanál dekadicky:108

radio.setDataRate( NRF24.BR_250KBPS ) #nastavenie rýchlosti prenosu
#radio.setDataRate( NRF24.BR_1MBPS )
radio.setPALevel(NRF24.PA_HIGH) #nastavenie výkonu
radio.setAutoAck(True)
radio.enableDynamicPayloads()
radio.enableAckPayload()
radio.openReadingPipe(0, pipes[1])

radio.printDetails()

radio.startListening()
try:
while(1):
ackPL = [1]
while not radio.available(0):
time.sleep(1 / 100)
receivedMessage = []
radio.read(receivedMessage, radio.getDynamicPayloadSize())
print("Received: {}".format(receivedMessage))
radio.writeAckPayload(1, ackPL, len(ackPL))
print("Loaded payload reply of {}".format(ackPL))
time.sleep(.5)
except KeyboardInterrupt:
GPIO.cleanup()
print("Channel closed!")

Po spustení uvedeného kódu sa zobrazia detaily s nastavenými a prečítanými parametrami pripojeného modulu nRF24L01+. Program čaká na prijatie údajov z ďalšieho modulu.

Zaujímavé odkazy

Wireless Pi to Pi Python Communication with NRF24L01+
Python port of the RF24 library for NRF24L01+ radios
Python library for NRF24L01+ Transceivers

×