利用NRF24L01收发模块实现Arduino与NodeMCU的无线通信

射频通信是物联网应用中最常用的通信技术之一，我们之前在两台Arduino之间的通信中使用了433 MHz的射频模块。在本教程中，我们将使用NRF24L01收发模块在Arduino板和NodeMCU之间进行无线通信。在这里，我们将使用NodeMCU ESP8266从互联网服务器获取实时时间戳，并通过NRF24L01收发器无线传输到Arduino uno，并将其打印在连接到Arduino uno的16x2 LCD显示屏上。

因此，nRF24L01模块将在发送端与ESP8266接口，在接收端与Arduino Uno接口。

材料

•Arduino UNO R3

•NodeMCU

•NRF24L01收发模块

•16*2字母数字液晶显示

•连接电线

•电路试验板

•电力供应

NRF24L01收发模块

nRF24L01收发模块用于两个微控制器之间的无线通信。它在2.4 GHz全球ISM频段运行，并使用GFSK调制进行数据传输。数据传输速率支持250kbps、1Mbps和2Mbps。如果在没有障碍物的开放空间中使用，以较低的波特率运行，其范围可达100米。

nRF24L01收发模块通过SPI接口通信，最大数据速率为10Mbps。SPI总线使用主从总线的概念。这里Arduino/NodeMCU的SPI总线引脚可以连接到NRF24L01收发模块的SPI总线引脚上。

nRF24L01收发模块在一定频带内收发数据，称为信道。如果需要多个NRF24L01收发模块相互通信，必须将它们配置为相同的信道。该信道可以在2.4 GHz ISM频段的任何频率。每个通道占用的带宽不超过1MHz。这为我们提供了125个信道，带宽间隔为1MHz。因此，NRF24L01模块可以使用125个可能的通信信道，它可以在2.400到2.525 GHz之间。

什么是2.4 GHz ISM频段?

2.4 GHz频段是国际上为使用未经许可的低功率设备保留的工业、科学和医疗(ISM)频段之一。例如使用ISM频率的NFC设备、无绳电话和蓝牙设备。

技术规格:

•2.4Ghz免license ISM频段。

•最高数据传输速度2Mbps，高效GFSK调制，抗干扰性强，特别适合工业控制。

•125信道，可达到不同点或跳频通信需要。

•低功耗1.9 - 3.6V，待机状态下仅需1uA。

•发送和接收中断信号，每次最多发送28字节。

•集成专用稳压器，使用包括DC/DC电源在内的任何电源都能有更好的通信效果。

•双通道数据接收，内置圆形天线，在开放无干扰环境下通信距离可达100米。

•尺寸：39mm * 17mm * 1mm(PCB嵌入式天线)

nRF24L01输出：

nRF24L01引脚说明：

GND：这是接地参考引脚。

VCC：这是模块的电源引脚，可以从1.9伏到3.9伏供电。可连接Arduino和NodeMCU模块的3.3V引脚。

CE：它是芯片使能引脚，是一个有效的高引脚。该引脚模式决定模块是在发送还是在接收。

CSN：它代表芯片选择不，它是一个活动的低引脚，通常保持高。当此引脚变低时，nRF24L01开始在其SPI端口上侦听任何传入数据。

SCK：它是串行时钟引脚，接受来自SPI主设备的传入时钟脉冲。

莫西：它代表主出从入。负责NRF24L01收发模块的输入。

MISO：它代表主入从出。它负责NRF24L01收发模块的输出。

IRQ：这是一个中断引脚，当任何新的传入数据可用时，它可以通知主设备。

线路图

nRF24L01发送端带NodeMCU ESP8266

在发送端，NodeMCU is模块与NRF24L01模块连接，NRF24L01模块作为发送端。如图所示，NodeMCU的SPI引脚连接到NRF24L01模块的SPI引脚上。除此之外，CE和CSN引脚连接到NodeMCU的数字输出引脚。

nRF24L01与NodeMCU的连接关系如下表所示：

在发送端，我们使用“pool.ntp.org”服务器从ESP8266的内置时间库中获得当前的时间戳和日期。然后我们可以对这些数据进行处理，通过NRF24L01模块无线发送到接收端。

接收器端与Arduino Uno：

如图所示，我们将NRF24L01连接到Arduino Uno上，这里NRF24L01模块的SPI引脚连接到Arduino Uno板上。LCD的数据引脚和控制引脚也连接到Arduino板的数字引脚上。一个电位器连接到LCD上，以改变LCD显示的对比度。

LCD与Arduino Uno的连接如下表所示：

nrf24l01与Arduino Uno的连接：

编程的解释

在本教程的最后给出了NRF24L01 ESP8266接收器侧和NRF24L01 Arduino Uno发射器侧的完整程序。

NRF24L01发射机侧：

第一步是安装并包含我们将在这个项目中使用的所有依赖库。

这里，我们为无线NRF24L01模块使用了RF_NRF24.h头文件。可以从这里下载。同样，在ESP8266模块中使用WiFi功能，我们必须包含ESP8266WiFi库。在这里，我们将找到当前的时间和日期，因此我们还需要在程序中包含时间库。

下一步是定义NodeMCU将连接到的网络的凭据。所以用write_your_ssid和write_your_pass替换你的网络ssid和密码。

程序的下一步是定义一个名为nrf24的对象，该对象定义NodeMCU的两个连接引脚。这意味着我们已经将NRF24L01的CE和CSN分别连接到NodeMCU的D4， D2引脚上。

在这一步中，我们配置了无线模块初始化命令，如信道选择，传输功率，数据速率，并检查它们是否初始化完美，没有任何错误。否则，它将在串行终端中解析错误。

然后通过调用WiFi.mode()函数将NodeMCU设置为站模式。之后我们称之为WiFi。Begin函数使用给定的网络凭据连接到网络。

在时间库中，configTime函数支持以秒为单位定义时区。以时区和夏令时值为参数。我们还将传递服务器名称作为参数，从中我们可以获得当前时间，即“pool.ntp.org”和“time.nist.gov”。在印度，时区是UTC +5:30，因此我们可以把它写成5.30*3600，也可以写成11*1800。这里不考虑日光节约，所以取0。

在无限循环中，我们调用了time()函数来获取当前时间，然后将其转换为字符串变量。然后将该字符串变量转换为二进制数组，因为NRF24L01收发器只以二进制格式传输数据。最后使用nrf24.send()函数，我们可以将这个二进制时间数组发送到接收端。

Arduino Uno接收端：

在接收端，第一步是包含必要的库文件，并定义Arduino板的引脚，该引脚将连接到LCD显示器。

接下来，我们创建了一个新的二进制数组，其中包含该库支持的RadioHead用户消息的最大长度，并使用sizeof()库计算了它的长度。

最后一步是将接收到的数据打印成16x2的LCD。但在此之前，我们已经将其转换为字符串，因为我们必须将完整的数据子字符串化，以明确地获得时间和日期。为此，调用函数data.substring()。substring()方法从字符串中提取两个指定索引之间的字符，并返回新的子字符串。

注意：不要忘记打开你的热点和移动数据与打开电源的发射机和接收机电路。

这就是Arduino和NodeMCU使用NRF24L01模块进行无线通信的方式。在这里，互联网时间通过nRF24L01从NodeMCU发送到Arduino Uno，并显示在接收器侧的LCD上。

本文编译自iotdesignpro