STC8H开发(十六): GPIO驱动XL2400无线模块

目录

• STC8H开发(一): 在Keil5中配置和使用FwLib_STC8封装库(图文详解)
• STC8H开发(二): 在Linux VSCode中配置和使用FwLib_STC8封装库(图文详解)
• STC8H开发(三): 基于FwLib_STC8的模数转换ADC介绍和演示用例说明
• STC8H开发(四): FwLib_STC8 封装库的介绍和使用注意事项
• STC8H开发(五): SPI驱动nRF24L01无线模块
• STC8H开发(六): SPI驱动ADXL345三轴加速度检测模块
• STC8H开发(七): I2C驱动MPU6050三轴加速度+三轴角速度检测模块
• STC8H开发(八): NRF24L01无线传输音频(对讲机原型)
• STC8H开发(九): STC8H8K64U模拟USB HID外设
• STC8H开发(十): SPI驱动Nokia5110 LCD(PCD8544)
• STC8H开发(十一): GPIO单线驱动多个DS18B20数字温度计
• STC8H开发(十二): I2C驱动AT24C08,AT24C32系列EEPROM存储
• STC8H开发(十三): I2C驱动DS3231高精度实时时钟芯片
• STC8H开发(十四): I2C驱动RX8025T高精度实时时钟芯片
• STC8H开发(十五): GPIO驱动Ci24R1无线模块
• STC8H开发(十六): GPIO驱动XL2400无线模块

XL2400 简介

小众的2.4G射频收发芯片, 和 Ci24R1, XN297L 一样, 都属于 nRF24L01 派生的 SOP8 版本. 在寄存器和操作上类似于nRF24L01, 但是寄存器中存在大量多字节的设置, 没有中断, 完全靠轮询工作, 这是这个型号的特点.

在兼容性上, 和XN297L管脚布局一致但是寄存器不一样, 比XN297L的外围电路元件更少, 只需要一个16MHz晶振, 两个电容就能工作. 和Ci24R1比管脚和寄存器都不一样.

具体的参数可以查看官网上的产品介绍 和手册 XL2400规格书V2.0a.pdf, XL240X应用说明v2.1a.pdf, 市场上还有型号为 WL2400 的芯片, 看手册应该是同一个芯片.

XL2400 管脚和典型电路

管脚定义

PIN	Name	I/O	说明
1	CSN	DI	SPI 片选信号
2	SCK	DI	SPI 时钟信号
3	DATA/IRQ	IO	SPI 数据输入/输出/中断信号
4	VDD	Power	电源（+2.1 ~ +3.6V，DC）
5	XC1	AI	晶振输入
6	XC2	AO	晶振输出
8	VSS	GND	地
7	ANT	RF	天线接口

可以和 Ci24R1 对比一下, 仅仅是管脚位置不同

电路

电路非常简单, C3可以省略, C7可以用1pF至3pF.

没有现成的模块, 在立创打的板子, 成品图, 兼容XN297, 因此多预留了一些焊盘

STC8H 驱动 XL2400

驱动说明

从测试的过程看, 基于GPIO模拟SPI驱动比较稳妥, 如果用硬件SPI, 收发的通信成功率太低, 主要遇到的问题是SPI读取时, 有30%概率会读到全为0xFF的内容, 猜测是XL2400的驱动能力较弱, 无法拉低读周期的电平?

STC8H对三线SPI半双工通信没有说明, 还需要进一步尝试. 因此以下仅说明基于GPIO模拟SPI驱动的方式.

接线

示例代码中, 使用了与硬件SPI一样的Pin, 实际上换成其他Pin也一样, 因为都是通过GPIO模拟驱动.

Pin connection:
P35              => CSN
P34              => DATA
P32              => SCK
                    VDD1     => 3.3V
                    XC1,XC2  => 16MHz OSC
                    GND      => GND

示例代码

代码下载地址

• GitHub https://github.com/IOsetting/FwLib_STC8/tree/master/demo/gpio/xl2400
• Gitee https://gitee.com/iosetting/fw-lib_-stc8/tree/master/demo/gpio/xl2400

在SPI目录下也有硬件SPI驱动方式的代码, 通信效果较差, 有兴趣的可以试一下. 如果能改进为硬件SPI收发就更好.

基础宏定义

切换收发模式, 通过main.c中的XL2400_MODE设置

// 0:TX, 1:RX
#define XL2400_MODE 1

宏定义和Ci24R1是一样的, 只是XL2400的CE操作更复杂一点, 需要读写两个字节所以没放到宏定义里

#define XL2400_CSN  P35
#define XL2400_SCK  P32
#define XL2400_MOSI P34
 
#define XL2400_PLOAD_WIDTH       32   // Payload width
 
#define XL2400_DATA_OUT()        GPIO_P3_SetMode(GPIO_Pin_4, GPIO_Mode_Output_PP)
#define XL2400_DATA_IN()         GPIO_P3_SetMode(GPIO_Pin_4, GPIO_Mode_Input_HIP)
#define XL2400_DATA_LOW()        XL2400_MOSI = 0
#define XL2400_DATA_HIGH()       XL2400_MOSI = 1
#define XL2400_DATA_READ()       XL2400_MOSI
 
#define XL2400_CLK_LOW()         XL2400_SCK = 0
#define XL2400_CLK_HIGH()        XL2400_SCK = 1
 
#define XL2400_NSS_LOW()         XL2400_CSN = 0
#define XL2400_NSS_HIGH()        XL2400_CSN = 1

SPI基础通信, 寄存器读写和多字节读写

SPI基本读写和 Ci24R1 完全一致, 可以参考 Ci24R1 的对应部分. 从官方的代码样例移植时, 并没有使用官方提供的操作方式, 因为相对比之下, 现在这种写法更稳妥. XL2400 没有单字节命令, 只有普通的双字节命令读写, 其它的多字节读写也和 Ci24R1 是一样的.

XL2400的CE操作

void XL2400_CE_Low(void)
{
    XL2400_ReadToBuf(XL2400_CMD_R_REGISTER | XL2400_REG_CFG_TOP, cbuf, 2);
    *(cbuf + 1) &= 0xBF;
    XL2400_WriteFromBuf(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_CFG_TOP, cbuf, 2);
}
 
void XL2400_CE_High(void)
{
    XL2400_ReadToBuf(XL2400_CMD_R_REGISTER | XL2400_REG_CFG_TOP, cbuf, 2);
    *(cbuf + 1) |= 0x40;
    XL2400_WriteFromBuf(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_CFG_TOP, cbuf, 2);
}

XL2400 的初始化

XL2400的初始化, 有一部分和nRF24L01一致, 另一部分是特有的

void XL2400_Init(void)
{
    // Analog config
    XL2400_ReadToBuf(XL2400_CMD_R_REGISTER | XL2400_REG_ANALOG_CFG0, xbuf, 13);
    *(xbuf + 4) &= ~0x04;
    *(xbuf + 12) |= 0x40;
    XL2400_WriteFromBuf(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_ANALOG_CFG0, xbuf, 13);
    // Switch to software CE control, wake up RF
    XL2400_WakeUp();
    // 开启所有 Pipe 的 Auto ACK
    XL2400_WriteReg(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_EN_AA, 0x3F);
    // 启用所有 Pipe
    XL2400_WriteReg(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_EN_RXADDR, 0x3F);
    // 地址宽度 5 bytes
    XL2400_WriteReg(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_SETUP_AW, 0xAF);
    // 重试次数和间隔
    XL2400_WriteReg(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_SETUP_RETR, 0x33);
    // 无线速率 1Mbps
    XL2400_WriteReg(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_RF_SETUP, 0x22);
    // 接收通道0和通道1的接收字节数
    *(cbuf + 0) = XL2400_PLOAD_WIDTH;
    *(cbuf + 1) = XL2400_PLOAD_WIDTH;
    XL2400_WriteFromBuf(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_RX_PW_PX, cbuf, 2);
    // 关闭动态接收大小
    XL2400_WriteReg(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_DYNPD, 0x00);
    // Other features
    //bit7&6=00 return status when send register address
    //bit5=0 long data pack off
    //bit4=1 FEC off
    //bit3=1 FEATURE on
    //bit2=0 Dynamic length off
    //bit1=0 ACK without payload
    //bit0=0 W_TX_PAYLOAD_NOACK off
    XL2400_WriteReg(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_FEATURE, 0x18);
    // 开启 RSSI
    *(cbuf + 0) = 0x10;
    *(cbuf + 1) = 0x00;
    XL2400_WriteFromBuf(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_RSSI, cbuf, 2);
}

XL2400 发送

发送沿用了官方例子, 在写入发送内容, 拉高CE后, 轮询状态等待发送结果. 如果是MAX_RT或TX_DS_FLAG 则返回结果.

uint8_t XL2400_Tx(uint8_t *ucPayload, uint8_t length)
{
    uint8_t y = 100, status = 0;
    XL2400_ClearStatus();
    XL2400_WriteFromBuf(XL2400_CMD_W_TX_PAYLOAD, ucPayload, length);
    XL2400_CE_High();
    // Retry until timeout
    while (y--)
    {
        SYS_DelayUs(100);
        status = XL2400_ReadStatus();
        // If TX successful or retry timeout, exit
        if ((status & (MAX_RT_FLAG | TX_DS_FLAG)) != 0)
        {
            break;
        }
    }
    XL2400_CE_Low();
    return status;
}

XL2400 接收

也沿用了官方例子, 轮询等待待接收结果状态, 并读出接收到的字节

uint8_t XL2400_Rx(void)
{
    uint8_t i, status, rxplWidth;
    status = XL2400_ReadStatus();
    if (status & RX_DR_FLAG)
    {
        XL2400_CE_Low();
        rxplWidth = XL2400_ReadReg(XL2400_CMD_R_RX_PL_WID);
        XL2400_ReadToBuf(XL2400_CMD_R_RX_PAYLOAD, xbuf, rxplWidth);
        XL2400_WriteReg(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_STATUS, status);
        // UART1_TxChar('>');
        // for (i = 0; i < rxplWidth; i++)
        // {
        //     UART1_TxHex(*(xbuf + i));
        // }
    }
    return status;
}

每次在调用 之前, 需要设置一下RX状态, 否则不会接收

void XL2400_SetRxMode(void)
{
    XL2400_CE_Low();
    XL2400_ClearStatus();
    XL2400_WriteReg(XL2400_CMD_W_REGISTER | XL2400_REG_CFG_TOP, 0x7F);
    // XL2400_RxCalibrate();
    XL2400_CE_High();
    SYS_Delay(1);
}

XL2400通信速率

时间有限没有充分测试, 仅测试了1Mbps速率开启ACK情况下的通信情况. 接收不设间隔, 发送间隔为2 - 3 毫秒时达到最高速率, 大约每1.7秒发送256组, 每组32个字节, 速率为4.8K 字节每秒, 这样看速度只有同等设置下nRF24L01的1/5, 可能和软件模拟的SPI有关.