ESP32 與 RP2040 使用 NRF24L01 無線通信模組指南

在本文中，我們將詳細介紹如何使用 ESP32 和 RP2040 microcontroller 與 NRF24L01 無線通信模組進行通信。我們將涵蓋硬件連接、軟件配置以及示例代碼，幫助您快速建立起基於這些平台的無線通信系統。

硬件連接

RP2040 和 NRF24L01 引腳對應關係

首先，讓我們看看 RP2040 和 NRF24L01 的引腳連接：

RP2040 引腳	功能	NRF24L01 引腳
SPI0 SCK (2)	SPI 時鐘 (SCK)	SCK
SPI0 TX (3)	SPI 主出從入 (MOSI)	MOSI
SPI0 RX (4)	SPI 主入從出 (MISO)	MISO
GPIO 7	CE（片選使能）	CE
GPIO 8	CSN（片選信號）	CSN

ESP32 和 NRF24L01 引腳對應關係

接下來是 ESP32 和 NRF24L01 的引腳連接：

ESP32 引腳	功能	NRF24L01 引腳
GPIO 18	SPI 時鐘 (SCK)	SCK
GPIO 23	SPI 主出從入 (MOSI)	MOSI
GPIO 19	SPI 主入從出 (MISO)	MISO
GPIO 4	CE（片選使能）	CE
GPIO 5	CSN（片選信號）	CSN

提示

確保正確連接這些引腳，以保證 NRF24L01 模組能夠與 microcontroller 正常通信。

RF 參數設置

為了確保兩個設備能夠成功通信，我們需要配置相同的 RF 參數。以下是 RP2040 和 ESP32 的 RF 參數設置：

RP2040 RF 參數設置：

PA Level: RF24_PA_HIGH（可以根據具體情況調整）
Channel: 76
Data Rate: RF24_250KBPS
Auto Acknowledgment: 關閉
數據管道地址：0x30 0x35 0x30 0x31 0x30

ESP32 RF 參數設置：

PA Level: RF24_PA_LOW
Channel: 76
Data Rate: RF24_250KBPS
Auto Acknowledgment: 關閉
數據管道地址：0x30 0x35 0x30 0x31 0x30

備註

請注意，兩個設備的 Channel、Data Rate 和數據管道地址必須相同，以確保它們能夠在同一頻道上進行通信。PA Level 可以根據實際需求和環境進行調整。

代碼實現

現在，讓我們來看看如何在代碼中實現這些設置，並進行基本的數據發送和接收。

發送端 (Transmitter) 代碼

#include <Arduino.h>
#include <SPI.h>
#include <RF24.h>

#define CE_PIN 4
#define CSN_PIN 5

RF24 radio(CE_PIN, CSN_PIN);
const uint8_t address[6] = "00001";

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    while (!Serial) {}
    
    if (!radio.begin()) {
        Serial.println("無線模組未響應！");
        while (1) {}
    }
    
    radio.setPALevel(RF24_PA_LOW);
    radio.setChannel(76);
    radio.setDataRate(RF24_250KBPS);
    radio.setAutoAck(false);
    radio.openWritingPipe(address);
    
    Serial.println("發送端就緒。開始發送訊息...");
}

void loop() {
    char message = random(2) ? 'A' : 'B';  // 隨機發送 'A' 或 'B'
    
    bool report = radio.write(&message, sizeof(message));
    
    if (report) {
        Serial.print("發送訊息: ");
        Serial.println(message);
    } else {
        Serial.println("發送失敗");
    }
    
    delay(1000);  // 每秒發送一次
}

接收端 (Receiver) 代碼

#include <Arduino.h>
#include <SPI.h>
#include <RF24.h>

#define CE_PIN 4
#define CSN_PIN 5

RF24 radio(CE_PIN, CSN_PIN);
const uint8_t address[6] = "00001";

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    while (!Serial) {}
    
    if (!radio.begin()) {
        Serial.println("無線模組未響應！");
        while (1) {}
    }
    
    radio.setPALevel(RF24_PA_LOW);
    radio.setChannel(76);
    radio.setDataRate(RF24_250KBPS);
    radio.setAutoAck(false);
    radio.openReadingPipe(1, address);
    radio.startListening();
    
    Serial.println("接收端就緒。等待訊息...");
}

void loop() {
    if (radio.available()) {
        char message;
        radio.read(&message, sizeof(message));
        Serial.print("收到訊息: ");
        Serial.println(message);
    }
}

代碼解析

發送端

我們首先包含必要的庫：Arduino.h、SPI.h 和 RF24.h。
定義 CE 和 CSN 引腳。
創建 RF24 對象並設置地址。
在 setup() 函數中：
- 初始化串口通信。
- 初始化無線模組。
- 設置 RF 參數（PA Level、Channel、Data Rate 等）。
- 打開寫入管道。
在 loop() 函數中：
- 隨機生成 'A' 或 'B' 作為消息。
- 發送消息並報告結果。
- 每秒發送一次。

接收端

接收端的初始設置與發送端類似。
主要區別在於：
- 我們打開的是讀取管道而不是寫入管道。
- 調用 radio.startListening() 開始監聽incoming訊息。
在 loop() 函數中：
- 檢查是否有可用的訊息。
- 如果有，讀取並打印訊息。

注意事項

確保兩個設備使用相同的通道和數據管道地址。
PA Level 可能需要根據您的具體應用場景進行調整。
本例中關閉了自動確認（Auto Acknowledgment）功能，這可能會影響通信的可靠性。在實際應用中，您可能需要根據需求開啟此功能。
記得在使用前正確連接 NRF24L01 模組的電源和接地引腳。

結論

通過本指南，應該能夠成功地使用 ESP32 或 RP2040 與 NRF24L01 模組進行基本的無線通信。

硬件連接​

RP2040 和 NRF24L01 引腳對應關係​

ESP32 和 NRF24L01 引腳對應關係​

RF 參數設置​

RP2040 RF 參數設置：​

ESP32 RF 參數設置：​

代碼實現​

發送端 (Transmitter) 代碼​

接收端 (Receiver) 代碼​

代碼解析​

發送端​

接收端​

注意事項​

結論​