nRF24L01P產(chǎn)品說明書V10

1、nRF24L01+單片機2.4 GHz收發(fā)器產(chǎn)品說明書v1.0主要功能：全球通用的2.4 GHz ISM波段操作250kbps, 1Mbps and 2Mbps空中數(shù)據(jù)傳輸速率 超低功率運行發(fā)射功率為0dBm（1.0mW）時，發(fā)射電流為11.3mA2Mbps空中數(shù)據(jù)傳輸速率，接收電流為13.5mA 掉電電流為900nA待機-I電流26A片內(nèi)電壓調(diào)整器1.9至3.6V電源供電范圍增強型ShockBurstTM自動數(shù)據(jù)包處理 自動包數(shù)據(jù)包事務(wù)處理6數(shù)據(jù)通道的MultiCeiverTM與nRF24L01嵌入式兼容空中數(shù)據(jù)速率250kbps 和 1Mbps，與nRF2401A，nRF2402, nRF

2、24E1和nRF24E2兼容低BOM成本±60ppm 16MHz晶振容許5V輸入 緊湊的20引腳4x4mm QFN封裝 應(yīng)用無線 PC外圍設(shè)備鼠標(biāo),鍵盤和遙控器 三和一桌面捆綁 先進的媒體中心遙控器網(wǎng)絡(luò)電話耳機游戲控制器藍(lán)牙模塊運動手表和傳感器消費電子產(chǎn)品射頻遙控器家庭和商業(yè)自動化超低功率無線傳感器網(wǎng)絡(luò)RFID 射頻識別資產(chǎn)跟蹤系統(tǒng)玩具 免責(zé)條款北歐半導(dǎo)體ASA有權(quán)做出隨時更改,提高產(chǎn)品可靠性、功能或設(shè)計,不另行通知。北歐半導(dǎo)體ASA不承擔(dān)由于應(yīng)用程序或使用任何所述產(chǎn)品或電路引起的責(zé)任。所有應(yīng)用程序的信息咨詢，不構(gòu)成說明書的組成部分。極限值超過一個或多個限制的應(yīng)力可能會造成設(shè)備永久性

3、損壞。這些應(yīng)力等級只有在這樣或那樣的操作環(huán)境中提出，在規(guī)范中沒有給出。長時間暴露在限制值附近可能會影響設(shè)備的可靠性。生命支持應(yīng)用這些產(chǎn)品并非為因故障會引起人身傷害的維生裝備,設(shè)備或系統(tǒng)設(shè)計的。北歐半導(dǎo)體ASA客戶使用或出售這些產(chǎn)品，他們將自擔(dān)風(fēng)險并同意完全賠償北歐半導(dǎo)體ASA因使用不當(dāng)或銷售行為造成任何損害。數(shù)據(jù)表狀態(tài)目標(biāo)產(chǎn)品規(guī)格這個產(chǎn)品規(guī)格包含產(chǎn)品開發(fā)目標(biāo)規(guī)范。初步產(chǎn)品規(guī)格這個產(chǎn)品規(guī)格包含初步數(shù)據(jù)；輔助數(shù)據(jù)可能被北歐半導(dǎo)體ASA發(fā)表。產(chǎn)品規(guī)格這個產(chǎn)品規(guī)格包含最終產(chǎn)品規(guī)格。北歐半導(dǎo)體ASA保留隨時更改的權(quán)利，而且不另行通知，以提高設(shè)計和供應(yīng)最好的產(chǎn)品。詳細(xì)聯(lián)系方式訪問www.nordicsem

4、i.no進入北歐半導(dǎo)體銷售辦事處和全世界的分銷商網(wǎng)站總辦公室：Otto Nielsens vei 127004 Trondheim電話: +47 72 89 89 00傳真: +47 72 89 89 89www.nordicsemi.no寫作慣例 本產(chǎn)品規(guī)范遵循一套排版規(guī)則,文檔一致,容易閱讀。使用書面約定如下:命令,位狀態(tài)條件下,寄存器名稱都寫在Courier。管腳名稱和管腳信號條件都寫在Courier bold.強調(diào)交叉引用并用藍(lán)色突出顯示 修訂歷史日期版本描述September 20081.0注意！ 遵守預(yù)防措施，保護靜電敏感設(shè)備。 HBM (人體模式) > 1Kv MM (機器

5、模型) > 200V 目錄1 簡介.101.1 產(chǎn)品特性.111.2 框圖.122 引腳信息. 142.1 引腳分配. 142.2 引腳功能. 143 極限參數(shù). 164 工作條件. 165 電氣規(guī)格. 175.1 功耗. 175.2 通用射頻條件 . 175.3 發(fā)射器的操作. 185.4 接收器的操作. 195.5 晶體規(guī)格. 235.6 直流特性. 235.7 上電復(fù)位. 236 無線電操作. 246.1 操作模式. 246.1.1 狀態(tài)圖. 246.1.2 掉電模式. 256.1.3 待機模式. 256.1.4 RX模式. 266.1.5 TX模式 . 276.1.6 操作模式配

6、置. 276.1.7 時序信息. 286.2空中數(shù)據(jù)傳輸速率. . 296.3 射頻信道頻率. 296.4 接收功率檢測器測量. 306.5 PA控制. 306.6 RX / TX控制. 317 增強型ShockBurstTM. . 327.1 功能. 327.2 增強型ShockBurstTM概述. 327.3 增強型ShockBurstTM數(shù)據(jù)包格式. 337.3.1 序言. 347.3.2 地址 . 347.3.3 分組控制現(xiàn)場. 347.3.4 有效載荷. 357.3.5 CRC (循環(huán)冗馀校驗) . 367.3.6 自動分組組裝. 377.3.7 自動拆裝. 387.4 自動數(shù)據(jù)包處

7、理. 407.4.1 自動應(yīng)答. 407.4.2 自動重發(fā)(ART). 417.5 增強型ShockBurstTM流程圖. 437.5.1 PTX操作. 437.5.2 PRX操作 . 457.6 多路中頻接收器MultiCeiverTM. 477.7 增強型ShockBurstTM時序. 517.8 增強型 ShockBurstTM. 事務(wù)圖 . 537.8.1 ACK數(shù)據(jù)包和中斷單級事務(wù). 537.8.2 丟包單級事務(wù) . 547.8.3 丟ACK包單級事務(wù). 557.8.4 ACK載荷包單級事務(wù). 567.8.5 ACK載荷包和丟包單級事務(wù).567.8.6 ACK載荷包和第一個ACK數(shù)據(jù)

8、包丟失雙事務(wù). 577.8.7 達到最大重發(fā)的兩個事務(wù). 577.9 兼容ShockBurstTM. . 587.9.1 ShockBurstTM.數(shù)據(jù)包格式. 588 數(shù)據(jù)和控制接口. 508.1 特性. 508.2功能描述. 508.3 SPI操作. . 508.3.1 SPI命令. 508.3.2 SPI時序. 52 8.4 數(shù)據(jù)FIFO . 558.5 中斷. 569 寄存器映射. 709.1 寄存器映射表. 7010 外圍射頻信息. 7710.1 天線輸出. 7710.2 晶體振蕩器. 7710.3 nRF24L01+晶振與MCU共享. 7710.3.1 晶體參數(shù). 7810.3.2

9、晶振輸入幅度和電流消耗. 7810.4 PCB布局和去偶指南. 7911 應(yīng)用實例. 8011.1 PCB布局實例. 8112機械指標(biāo). 8413 訂購須知. 8613.1 產(chǎn)品外包裝標(biāo)識. 8613.2 縮略語. 8613.3 產(chǎn)品選項. 8613.3.1 RF硅. 8613.3.2 開發(fā)工具. 8614 術(shù)語表. 87附錄A-增強ShockBurstTM配置和通信示例. 89增強型ShockBurstTM. 發(fā)射載荷. 89增強型ShockBurstTM. 接收載荷. 90附錄B-nRF24XX兼容性配置. 92附錄C-恒載波輸出測試. 94配置. 941介紹nRF24L01+是單片2.4

10、 GHz收發(fā)器，集成了嵌入式基帶協(xié)議引擎(增強型ShockBurstTM),適合超低功率無線應(yīng)用。nRF24L01+用于ISM頻段操作，頻帶從2.4GHz到 2.483.5GHz。設(shè)計一個nRF24L01+無線電系統(tǒng),你只需要一個單片機(微控制器)和一些外部無源器件。你可以通過串行外圍接口(SPI)操作和配置nRF24L01+。通過SPI，寄存器映射,包含所有nRF24L01+配置寄存器在所有操作模式下可以被訪問。嵌入式基帶協(xié)議引擎(增強型ShockBurstTM) 基于數(shù)據(jù)包通信，支持多種從手工到高級自治協(xié)議操作模式。內(nèi)部FIFO存儲器確保廣播前端和系統(tǒng)的單片機之間的數(shù)據(jù)交換通暢。增強型Sh

11、ock-BurstTM處理所有的高速鏈接操作,降低了系統(tǒng)成本。廣播前端應(yīng)用GFSK調(diào)節(jié)。提供如頻率頻道、輸出功率和空中數(shù)據(jù)速率等用戶可配置參數(shù)。nRF24L01+ 支持250 kbps, 1 Mbps和 2Mbps的空中數(shù)據(jù)速率。高速空中數(shù)據(jù)和兩種節(jié)電模式的結(jié)合使nRF24L01+非常適合超低功率的設(shè)計。nRF24L01+完全兼容nRF24L01，在實況數(shù)據(jù)傳輸中，與 nRF2401A, nRF2402、nRF24E1和nRF24E2兼容。nRF24L01+的互相調(diào)制和寬帶阻塞的價值相比nRF24L01大大提高，而且改善了nRF24L01+內(nèi)部過濾極限，滿足射頻監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。 內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器保證了

12、較高的電源抑制比(PSRR)和寬電源供電范圍。1.1產(chǎn)品特性nRF24L01+的特性包括：Ø 無線電全球通用的2.4 GHz ISM頻段操作126射頻通道通用RX和TX接口GFSK調(diào)制250kbps, 1 和 2Mbps空中數(shù)據(jù)傳輸速率1MHz非重疊信道間隔1Mbps2MHz非重疊信道間隔2MbpsØ 發(fā)射機可編程輸出功率： 0, -6, -12 or -18dBm輸出功率0dBm時電流11.3mAØ 接收器快速 AGC改善動態(tài)范圍集成信道濾波器2Mbps傳輸速率時，電流13.5mA2Mbps傳輸速率時，靈敏度-82dBm1Mbps傳輸速率時，靈敏度-85dBm2

13、50kbps傳輸速率時，靈敏度-94dBm Ø 射頻合成器完全集成的合成器無需外部環(huán)路濾波器, VCO變?nèi)荻O管或諧振器接受低成本 ±60ppm 16MHz晶振Ø 增強型ShockBurstTM. 1 to 32字節(jié)動態(tài)載荷長度自動數(shù)據(jù)包處理自動數(shù)據(jù)包事務(wù)處理.6數(shù)據(jù)通道1:6星形網(wǎng)絡(luò)MultiCeiver Ø 電源管理集成電壓調(diào)節(jié)器1.9 to 3.6V電源范圍先進的電源管理，快速啟動時間的空閑模式待機-I模式電流26A，掉電模式電流900nA從斷電模式啟動最大耗時1.5ms待機-I模式啟動最大耗時130us Ø 主機接口四線SPI最大10M

14、bps的速率3個獨立的32字節(jié)發(fā)射/接收FIFO寄存器 容許5V輸入Ø 20-pin 4x4mm QFN緊促封裝1.2 原理框圖圖1 nRF24L01+原理框圖2引腳信息2.1 引腳分配圖2 nRF24L01+引腳分配（俯視）QFN20 4x4封裝2.2引腳功能管腳名稱管腳功能描述1CE數(shù)字輸入芯片使能激活RX或TX模式2CSN數(shù)字輸入SPI片選3SCK數(shù)字輸入SPI時鐘4MOSI數(shù)字輸入SPI從機數(shù)據(jù)輸入5MISO數(shù)字輸出SPI從機數(shù)據(jù)輸出，具有三態(tài)選項6IRQ數(shù)字輸出可屏蔽中斷引腳。低電平有效7VDD電源電源（+ 1.9V - + 3.6V DC）8VSS電源地（0V）9XC2模

15、擬輸出晶振引腳210XC1模擬輸入晶振引腳111VDD_PA電源輸出nRF24L01+內(nèi)部功率放大器電源輸出（+ 1.8V），必須連接至ANT1和ANT2，見圖32 12ANT1RF天線接口113ANT2RF天線接口214VSS電源地（0V）15VDD電源電源（ + 1.9V - + 3.6V DC）16IREF模擬輸入?yún)⒖茧娏鳌＿B接一個22k電阻到地面，見圖32.17VSS電源地（0V）18VDD電源電源（+ 1.9V - + 3.6V DC）19AVDD電源輸出內(nèi)部數(shù)字電源輸出，用于去耦，見圖32.20VSS電源地（0V）表1 nRF24L01+引腳功能3極限參數(shù)注意：超過一個或多個限制值

16、可能對nRF24L01+造成永久損壞。工作條件最低最大單位電源電壓VDD-0.33.6VVSS0V輸入電壓VI-0.35.25V輸出電壓VOVSS to VDDVSS to VDDV總功耗PD(TA=85°C)60mW溫度工作溫度-40+85°C存儲溫度-40+125°C表2 極限參數(shù)4工作條件符號參數(shù)（條件）筆記最小值典型值最大值單位VDD電源電壓1.93.03.6VDVV電源電壓（輸入信號3.6V）2.73.03.3VTEMP工作溫度-40+27+85°C表3 工作條件5電氣規(guī)格條件：VDD = +3V, VSS = 0V, TA =-40°

17、;C to + 85°C5.1功耗符號參數(shù)（條件）注釋最小值典型值最大值單位空閑模式IVDD_PD斷電時電源電流900nAIVDD_ST1待機- I模式電源電流a26AIVDD_ST2待機- II模式電源電流320AIVDD_SU在1.5毫秒晶體振蕩器的啟動工程中平均電流400A發(fā)送IVDD_TX0電源電流0dB輸出功率b11.3mAIVDD_TX6電源電流-6dB輸出功率b9.0mAIVDD_TX12電源電流-12dB輸出功率b7.5mAIVDD_TX18電源電流-18dB輸出功率b7.0mAIVDD_AVG平均電源電流-6dB輸出功率，ShockBurstTMc0.12mAIVD

18、D_TXSTX設(shè)置期間平均電流d8.0mA接收IVDD_2M2Mbps速率下電源電流13.5mAIVDD_2M1Mbps速率下電源電流13.1mAIVDD_250250Kbps速率下電源電流12.6mAIVDD_RXSRX設(shè)置期間平均電流e8.9mAa. 該電流是一個12pF晶體電流，使用的外部時鐘依賴于信號擺幅。b. 天線載荷阻抗= 15+j88。 c. 天線載荷阻抗= 15+j88。平均數(shù)據(jù)速率10kbps和最長數(shù)據(jù)包。d. TX啟動和從RX 到TX模式改變期間(130s)平均電流消耗。e. RX啟動和從TX 到RX模式改變期間(130s)平均電流消耗。表 4. 能量功耗5.2 通用RF條

19、件符號參數(shù)（條件）注釋最小值典型值最大值單位fOP工作頻率a24002525MHzPLLresPLL編程分辨率1MHzfXTAL晶體頻率16MHzf250頻率偏移 250kbps±160kHzf1M頻率偏移 1Mbps±160kHzf2M頻率偏移 2Mbps±320kHzRGFSK空中數(shù)據(jù)傳輸速率b2502000kbpsFCHANNEL 1M非重疊信道間隔250 kbps /1Mbpsc1MHzFCHANNEL 2M非重疊信道間隔2Mbpsc2MHza. 監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)確定可以使用的頻帶范圍；b. 每一個突發(fā)播出的數(shù)據(jù)速率；c. 最小的信道間隔1MHz。表5 通用RF條

20、件5.3發(fā)射機操作符號參數(shù)（條件）注釋最小值典型值最大值單位PRF最大輸出功率a0+4dBmPRFCRF功率控制范圍161820dBPRFCRRF功率精度±4dBPBW220分貝帶寬的調(diào)制載波（2Mbps）18002000kHzPBW120分貝帶寬的調(diào)制載波（1Mbps）9001000kHzPBW25020分貝帶寬的調(diào)制載波（250kbps）700800kHzPRF1.21st相鄰信道傳輸功率2MHz(2Mbps)-20dBcPRF2.22nd相鄰信道傳輸功率4MHz(2Mbps)-50dBcPRF1.11st相鄰信道傳輸功率1MHz(1Mbps)-20dBcPRF1.22nd相鄰信

21、道傳輸功率2MHz(1Mbps)-45dBcPRF1.2501st相鄰信道傳輸功率1MHz(250kbps)-30dBcPRF2.2502nd相鄰信道傳輸功率2MHz(250kbps)-45dBca. 天線載荷阻抗 = 15+j88 表 6. 發(fā)射機操作5.4接收機操作數(shù)據(jù)速率符號參數(shù)（條件）注釋最小值典型值最大值單位RX最大誤碼率<0.1%時最大接收信號0dBm2MbpsRXSENS靈敏度（0.1%誤碼率）2Mbps-82dBm1MbpsRXSENS靈敏度（0.1%誤碼率）1Mbps-85dBm250kbpsRXSENS靈敏度（0.1%誤碼率）250kbps-94dBm表7. RX 靈

22、敏度數(shù)據(jù)速率符號參數(shù)（條件）注釋最小值典型值最大值單位2MbpsC/ICOC/I同信道7dBcC/I1ST1stACS(相鄰信道選擇性)C/1 2MHz3dBcC/I2ND2ndACS C/1 4MHz-17dBcC/I3RD3rdACS C/1 4MHz-21dBcC/INthNthACS C/1 fi>12MHz-40dBcC/INthNthACS C/1 fi>25MHza-48dBc1MbpsC/ICOC/I同信道9dBcC/I1ST1stACSC/1 1MHz8dBcC/I2ND2ndACS C/1 2MHz-20dBcC/I3RD3rdACS C/1 3MHz-30dB

23、cC/INthNthACS C/1 fi>6MHz-40dBcC/INthNthACS C/1 fi>25MHza-47dBc250kbpsC/ICOC/I同信道12dBcC/I1ST1stACSC/1 1MHz-12dBcC/I2ND2ndACS C/1 2MHz-33dBcC/I3RD3rdACS C/1 3MHz-38dBcC/INthNthACS C/1 fi>12MHz-50dBcC/INthNthACS C/1 fi>25MHza-60dBca. 窄帶(帶內(nèi))阻塞測量: 0 to ±40MHz; 1MHz 步長，對于干擾頻率偏移量n*2*fxtal

24、, 屏蔽性能相比相鄰數(shù)據(jù)消減約5分貝能級。表8. RX選擇根據(jù)27頁ETSI EN300 440-1 V1.3.1 (2001-09) 數(shù)據(jù)速率符號參數(shù)（條件）注釋最小值典型值最大值單位2MbpsC/ICOC/I同信道（調(diào)制載波）11dBcC/I1ST1stACS C/1 2MHz4dBcC/I2ND2ndACS C/1 4MHz-18dBcC/I3RD3rdACS C/1 6MHz-24dBcC/INthNthACS C/1 fi>12MHz-40dBcC/INthNthACS C/1 fi>36MHza-48dBc1MbpsC/ICOC/I同信道12dBcC/I1ST1stAC

25、SC/1 1MHz8dBcC/I2ND2ndACS C/1 2MHz-21dBcC/I3RD3rdACS C/1 3MHz-30dBcC/INthNthACS C/1 fi>6MHz-40dBcC/INthNthACS C/1 fi>25MHza-50dBc250kbpsC/ICOC/I同信道7dBcC/I1ST1stACSC/1 1MHz-12dBcC/I2ND2ndACS C/1 2MHz-34dBcC/I3RD3rdACS C/1 3MHz-39dBcC/INthNthACS C/1 fi>6MHz-50dBcC/INthNthACS C/1 fi>25MHza-

26、60dBca. 窄帶(帶內(nèi))阻塞測量: 0 to ±40MHz; 1MHz步長 寬帶阻塞測量: 30MHz to 2000MHz; 10MHz步長2000MHz to 2399MHz; 3MHz步長2484MHz to 3000MHz; 3MHz步長3GHz to 12.75GHz; 25MHz步長 有用信號寬帶阻塞測量：在1Mbps and 2Mbps模式中-67dBm在250kbps模式中-77dBm對于干擾頻率偏移量n*2*fxtal, 屏蔽性能相比相鄰數(shù)據(jù)消減約5分貝能級。表8. RX選擇根據(jù)27頁ETSI EN300 440-1 V1.3.1 (2001-09) 如果有用信

27、號是3db或更高的靈敏度水平, 對于給定的信號頻移，載波/干擾比獨立于有用信號電平。表9. nRF24L01+的RX選擇性與干擾信號調(diào)制相同。使用-67dBm的有用信號測量。數(shù)據(jù)速率符號參數(shù)（條件）注釋最小值典型值最大值單位2MbpsP-IM(6)IM輸入干擾在6和12MHz時從有用信號中抵消-42dBmP-IM(8)IM輸入干擾在8和16MHz時從有用信號中抵消-38dBmP-IM(10)IM輸入干擾在20和12MHz時從有用信號中抵消-37dBm1MbpsP-IM(3)IM輸入干擾在3和6MHz時從有用信號中抵消-36dBmP-IM(4)IM輸入干擾在4和8MHz時從有用信號中抵消-36d

28、BmP-IM(5)IM輸入干擾在5和10MHz時從有用信號中抵消-36dBm250kbpsP-IM(3)IM輸入干擾在3和6MHz時從有用信號中抵消-36dBmP-IM(4)IM輸入干擾在4和8MHz時從有用信號中抵消-36dBmP-IM5)IM輸入干擾在5和10MHz時從有用信號中抵消-36dBm注意: 有用信號電平引腳 = -64 dBm。 使用兩個相同輸入功率的干擾源。 頻率接近的干擾源違背調(diào)制，另一個干擾源被調(diào)制，使其和有用信號相等。靈密度為BER = 0.1%的干擾源輸入功率已給出。表10. RX互調(diào)測試根據(jù)藍(lán)牙規(guī)范版本2.05.5 晶振規(guī)格符號參數(shù)（條件）注釋最小值典型值最大值單位

29、FXO晶振頻率16MHzF公差a b±60ppmC0等效并聯(lián)電容1.57.0pFLS等效串聯(lián)電感c30mHCL載荷電容81216pFWSR等效串聯(lián)電阻100a. 頻率精度包括：公差（25°C）、溫度漂移、老化與晶體載荷。b.在某些地區(qū)頻率規(guī)定中，頻率公差設(shè)置更嚴(yán)格的要求(例如，日本和韓國制定最大 +/- 50ppm)。c. 從電源關(guān)斷到待機模式的啟動時間依賴于Ls參數(shù)。見表24頁16詳細(xì)說明。表11. 晶振規(guī)格晶體振蕩器啟動時間正比于晶體等效電感。晶體設(shè)計的趨勢是減少機體輪廓。小輪廓的影響是增大等效串聯(lián)電感Ls，它具有較長啟動時間。最大晶振啟動時間, Tpd2stby =

30、1.5 ms,用一個晶體和最大30mH的等效串聯(lián)電感設(shè)定。具體應(yīng)用程序最長啟動時間計算如下：Tpd2stby= Ls/30mH *1.5ms 如果 Ls超過30mH。注意：在一些晶體數(shù)據(jù)中Ls叫做L1或Lm ， Cs叫做 C1或Cm。圖 3.等效晶體組件5.6 直流特性符號參數(shù)（條件）注釋最小值典型值最大值單位VIN高輸入電壓0.7VDD5.25aVVIL低輸入電壓VSS0.3VDDVa. 如果輸入信號>3.6V, nRF24L01+的VDD必須在2.7V和3.3V (3.0V±10%) 之間。表12.數(shù)字輸入管腳符號參數(shù)（條件）注釋最小值典型值最大值單位VOH高輸出電壓 (IOH=-0.25mA)VDD -0.3VDD aVVOL低輸出電壓 (IOL=0.25mA)0.3V表13. 數(shù)字輸出管腳5.7上電復(fù)位符號參數(shù)（條件）注釋最小值典型值最大值單位TPUP功率上升時間a100msTPOR上電復(fù)位b1100msa. 從 0V到1.9V. b. 測量 從VDD達到 1.9V到復(fù)位結(jié)束的時間表14. 上電復(fù)位6 無線電控制 本章描述了nRF24L01+無線電收發(fā)機的操作模式和無線電控制參數(shù)。nRF24L01