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文章目录 前言rt-thread I/O设备模型框架了解介绍SPI FLASH设备驱动使用流程 如何将nrf24l01注册到I/O设备管理器将nrf24l01文件自动添加至工程中创建spi无线设备封装nrf24l01操作接口新增spi无线设备注册函数 修改nrf24l01软件包，实现多点通信功能修改**nrf24l01_default_param**修改**nrf24l01_init**修改**nrf24l01_prx_cycle**配置示例 nrf24l01使用注意事项

前言

本文档为 基于 RT-Thread 的分布式无线温度监控系统DIY项目的第二周任务：使用 nrf24l01 软件包发送与接收温度数据。关于如何获取nrf24l01软件包，如何使用消息队列、邮箱来实现线程间的通信等知识就不在此赘述了，官方教程写得很详细，这里主要讲一下如何使用I/O设备模型框架来管理设备。还有nrf24l01无线模块的通信机制、配置设置也不多讲，芯片数据手册写得很详细，网上资料一大堆。这里就只重点记录几个我自己在调试过程中遇过的坑！！！ 使用的单片机为：STM32F103CBT6，网上自己购买的最小系统板
主要内容如下：

rt-thread I/O设备模型框架了解如何将nrf24l01注册到I/O设备管理器修改nrf24l01软件包，实现多点通信功能nrf24l01使用注意事项

rt-thread I/O设备模型框架了解

介绍

1、RT-Thread 的 I/O 设备模型框架位于硬件和应用程序之间，共分成三层，从上到下分别是 I/O设备管理层、设备驱动框架层、设备驱动层。

2、应用程序通过 I/O 设备管理接口获得正确的设备驱动，然后通过这个设备驱动与底层 I/O 硬件设备进行数据（或控制）交互

3、设备驱动框架层是对同类硬件设备驱动的抽象，将不同厂家的同类硬件设备驱动中相同的部分抽取出来，将不同部分留出接口，由驱动程序实现。使用设备驱动框架层可以简单快速的将实体设备注册到I/O设备管理层中

4、设备驱动层是一组驱使硬件设备工作的程序，实现访问硬件设备的功能。它负责创建和注册 I/O 设备

创建I/O设备：rt_device_create(int type, int attach_size)

rt_device_register(rt_device_t dev, const char* name, rt_uint8_t flags)

对于操作逻辑简单的设备，可以不经过设备驱动框架层，直接将设备注册到 I/O 设备管理器中

对于另一些设备，如看门狗、SPI、传感器等，则会将创建的设备实例先注册到对应的设备驱动框架中，再由设备驱动框架向 I/O 设备管理器进行注册

SPI FLASH设备驱动使用流程 梳理SPI FLASH设备的使用流程，为后面将nrf24l01无线设备注册到系统中做准备要将SPI FLASH设备用起来，需要先将spi总线(如:spi1)和spi设备(如:spi10)通过spi设备驱动框架(spi_core.c、spi_dev.c)注册到I/O设备管理器中；很nice的是rtt在给我们提供的spi驱动drv_spi.c中已经全部都做好了，具体流程如下的第1、2步注册好spi总线和spi设备后，还需将FLASH作为块设备注册到直接注册到I/O设备管理器中，以w25qxx为例，该系列的FLASH驱动rtt也已经在spi_flash_w25qx.c中给我们写好了，是不是很爽！具体流程如下的第3步

1、注册spi总线到I/O设备管理器中

int rt_hw_spi_init(void) { stm32_get_dma_info(); return rt_hw_spi_bus_init(); } INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_spi_init); 123456

这里已经使用rt_hw_spi_init自动将选择的spi总线注册到了系统中，所以不再需要手册注册。函数调用流程为：

rt_hw_spi_bus_init()---> /* register a SPI bus */ rt_err_t rt_spi_bus_register(struct rt_spi_bus *bus, const char *name, const struct rt_spi_ops *ops) ---> /*将spi总线定义为RT_Device_Class_SPIBUS类型注册到系统中*/ rt_err_t rt_spi_bus_device_init(struct rt_spi_bus *bus, const char *name) ---> /* register to device manager */ rt_device_register(device, name, RT_DEVICE_FLAG_RDWR); 12345678910

2、注册spi设备到I/O设备管理器中，并附加到一个spi总线上，函数调用流程为：

/** 1、调用rt_spi_bus_attach_device(spi_device, device_name, bus_name, (void *)cs_pin) 2、attach a device on SPI bus */ rt_err_t rt_hw_spi_device_attach(const char *bus_name, const char *device_name, GPIO_TypeDef *cs_gpiox, uint16_t cs_gpio_pin) --> /** 1、根据bus_name找到spi_bus设备 2、将spi_bus设备赋值给spi_dev设备的bus 3、调用rt_spidev_device_init 4、将user_data赋值给device->parent.user_data struct rt_spi_device { struct rt_device parent; struct rt_spi_bus *bus; struct rt_spi_configuration config; void *user_data; }; */ rt_err_t rt_spi_bus_attach_device(struct rt_spi_device *device, const char *name, const char *bus_name, void *user_data)--> /*将spi_dev设备RT_Device_Class_SPIDevice注册到系统中*/ rt_err_t rt_spidev_device_init(struct rt_spi_device *dev, const char *name) ---> /* register to device manager */ rt_device_register(device, name, RT_DEVICE_FLAG_RDWR);

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使用示例：rt_hw_spi_device_attach(“spi1”,“spi10”,GPIOA,GPIO_PIN_5);

3、注册FLASH设备到系统中，并附加到一个spi设备上

struct spi_flash_device { struct rt_device flash_device; struct rt_device_blk_geometry geometry; struct rt_spi_device * rt_spi_device; struct rt_mutex lock; void * user_data; }; /** 1、根据spi_device_name找到spi_dev设备 2、将spi_dev设备赋值给spi_flash_device设备的rt_spi_device 3、将spi_flash_device设备RT_Device_Class_SPIDevice注册到系统中 */ rt_err_t w25qxx_init(const char * flash_device_name, const char * spi_device_name) --> rt_device_register(&spi_flash_device.flash_device,flash_device_name,RT_DEVICE_FLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_STANDALONE); 123456789101112131415

使用示例：
1、w25qxx_init(“w25q128”,“spi10”); /* 使用spi_flash_w25qxx驱动 /
2、rt_sfud_flash_probe(“w25q128”,“spi10”); / 使用spi_flash_sfud驱动 */

如何将nrf24l01注册到I/O设备管理器

原nrf24l01软件包，在nrfl24_port.c中完成了hal_nrf24l01_port芯片spi驱动的移植，在nrf24l01.c中使用hal_nrf24l01_port完成了芯片初始化、芯片读写操作等API的封装。只需要修改hal_nrf24l01_port就可以很方便的移植到其他的rtos中了，且提供了sample使用起来非常简单。但是nrf24l01软件包没有使用I/O设备框架模型，感觉少了一点rtt的味道；然后也是为了练习下如何将设备注册到I/O设备管理器中。所以想在nrf24l01软件包基础上，将nrf24l01作为网络设备(RT_Device_Class_NetIf)注册到了I/O设备管理器中，然后有了本节内容 将nrf24l01文件自动添加至工程中

1、在rt-thread\components\drivers\Kconfig中添加如下字段，就可在env中选择配置nrf24l01了

config RT_USING_SPI_NRF24L01 bool "Using nRF24L01 SPI 2.4G wireless interface" default n 123

2、在rt-thread\components\drivers\spi\SConscript中添加如下字段，在scons编译的时候就能自动将spi_wire_24l01.c添加至工程中了

if GetDepend('RT_USING_SPI_NRF24L01'): src_device += ['spi_wire_24l01.c'] 12 创建spi无线设备

/* nrf24l01配置内容 */ struct nrf24_cfg { struct nrf24_esb esb; //自动重发 nrf24_role_et role; //角色选择 (PTX、PRX) nrf24_power_et power; //功率选择 nrf24_adr_et adr; //空中速率(1Mbps、2Mbps) nrf24_crc_et crc; //crc长度选择(1byte、2bytes) char selchx; //选用通道：bit0->pipe0,..bit3->pipe3,..bit5->pipe5 char ch0t1revaddr[2][5]; //ch0 to ch1 接收地址 (address[0]为最低字节) char ch2t5revaddr[4][1]; //ch2 to ch5 接收地址 (address[0]为最低字节) char sendaddr[5];//发送地址 uint8_t channel; //频率选择(0 : 125 对应 2.4GHz : 2.525GHz) uint8_t use_irq; //是否使用中断 void *ud; //用来传递对底层的配置 struct hal_nrf24l01_port_cfg }; /* nrf24l01操作接口 */ struct nrf24_ops {int (*nrf_init) (struct nrf24_cfg cfg, rt_base_t pin_ce, rt_base_t pin_irq); int (*ptx_run) (uint8_t *pb_rx, const uint8_t *pb_tx, uint8_t tlen); int (*prx_cycle) (uint8_t *pb_rx, const uint8_t *pb_tx, uint8_t tlen, uint8_t *rx_chnum);int (*irq_ptx_run)(uint8_t *pb_rx, const uint8_t *pb_tx, uint8_t tlen); int (*irq_prx_run)(uint8_t *pb_rx, const uint8_t *pb_tx, uint8_t tlen, uint8_t *rx_chnum); }; /* nrf24l01私有结构 */ struct nrf24 {rt_base_t pin_ce; //CE引脚rt_base_t pin_irq;//IRQ引脚struct nrf24_cfg cfg; //nrf24l01配置内容struct nrf24_ops *ops;//nrf24l01操作接口 }; /* spi无线设备（这里是我自己这么叫的哈 哈哈）*/ struct spi_wire_device { struct rt_device wire_device; struct rt_spi_device *rt_spi_device; struct rt_mutex lock;struct rt_semaphore irq_sem;struct nrf24 nrf24l01; /* nrf24l01私有结构 */ void *user_data; };

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这里就是直接将nrf24l01软件包中的操作接口copy过来了，然后修改了init函数，使支持多通道通信；在prx_cycle函数和irq_prx_cycle函数中增加了rx_chnum字段，用以获取接收数据的通道号

static struct nrf24_ops nrf24l01_ops = {nrf24l01_init, nrf24l01_ptx_run, nrf24l01_prx_cycle, nrf24l01_irq_ptx_run, nrf24l01_irq_prx_run, }; 12345678 新增spi无线设备注册函数

rt_err_t nrf24xx_init(const char * wire_device_name, const char * spi_device_name) {struct rt_spi_device * rt_spi_device;/* initialize mutex */if (rt_mutex_init(&spi_wire_nrf24l01.lock, spi_device_name, RT_IPC_FLAG_FIFO) != RT_EOK){rt_kprintf("init wire lock mutex failed\n");return -RT_ENOSYS;}rt_spi_device = (struct rt_spi_device *)rt_device_find(spi_device_name);if(rt_spi_device == RT_NULL){rt_kprintf("spi device %s not found!\r\n", spi_device_name);return -RT_ENOSYS;}spi_wire_nrf24l01.rt_spi_device = rt_spi_device;/* register device */spi_wire_nrf24l01.wire_device.type = RT_Device_Class_NetIf; #ifdef RT_USING_DEVICE_OPSspi_wire_nrf24l01.wire_device.ops = &spi_device_ops; #elsespi_wire_nrf24l01.wire_device.init = spi_wire_init;spi_wire_nrf24l01.wire_device.open = spi_wire_open;spi_wire_nrf24l01.wire_device.close = spi_wire_close;spi_wire_nrf24l01.wire_device.read = spi_wire_read;spi_wire_nrf24l01.wire_device.write = spi_wire_write;spi_wire_nrf24l01.wire_device.control = spi_wire_control; #endif/* private */spi_wire_nrf24l01.nrf24l01.ops = &nrf24l01_ops;spi_wire_nrf24l01.user_data = RT_NULL;rt_device_register(&spi_wire_nrf24l01.wire_device, wire_device_name, RT_DEVICE_FLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_STANDALONE);return RT_EOK; }

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使用示例：rt_hw_nrf24l01_port

static int rt_hw_nrf24l01_port(void) {__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();rt_hw_spi_device_attach("spi1", SPI_DEV_NAME, GPIOA, GPIO_PIN_4);nrf24xx_init(SPI_WIRE_DEV_NAME, SPI_DEV_NAME); return RT_EOK; } 1234567

修改nrf24l01软件包，实现多点通信功能

修改nrf24l01_default_param函数，给6个pipe的RX_ADDR，和TX_ADDR赋初值修改init函数，使能和配置selchx选中的通道修改prx_cycle和irq_prx_cycle接收函数，添加rx_chnum字段获取接收通道号配置示例，如何使用selchx来选择想要的pipe 修改nrf24l01_default_param

void nrf24l01_default_param(struct nrf24_cfg *pt) {const char ch0t1addr0[5] = {0xE7,0xE7,0xE7,0xE7,0xE7};const char ch0t1addr1[5] = {0xC2,0xC2,0xC2,0xC2,0xC2};const char ch2t5addr2[1] = {0xC3};const char ch2t5addr3[1] = {0xC4};const char ch2t5addr4[1] = {0xC5};const char ch2t5addr5[1] = {0xC6};const char sendaddr[5] = {0xE7,0xE7,0xE7,0xE7,0xE7}; pt->power = RF_POWER_0dBm; pt->esb.ard = 5; // (5+1)*250 = 1500us pt->esb.arc = 6; // up to 6 times pt->crc = CRC_2_BYTE; // crc; fcs is two bytes pt->adr = ADR_1Mbps; // air data rate 1Mbps pt->channel = 6; // rf channel 6pt->selchx = 0x01; // select pipe,bit0->pipe0,..bit3->pipe3,..bit5->pipe5,default : pipe 0rt_strncpy(pt->ch0t1revaddr[0],ch0t1addr0,5);rt_strncpy(pt->ch0t1revaddr[1],ch0t1addr1,5);rt_strncpy(pt->ch2t5revaddr[0],ch2t5addr2,1);rt_strncpy(pt->ch2t5revaddr[1],ch2t5addr3,1);rt_strncpy(pt->ch2t5revaddr[2],ch2t5addr4,1);rt_strncpy(pt->ch2t5revaddr[3],ch2t5addr5,1);rt_strncpy(pt->sendaddr,sendaddr,5); }

1234567891011121314151617181920212223242526 修改nrf24l01_init

static int nrf24l01_init(struct nrf24_cfg cfg, rt_base_t pin_ce, rt_base_t pin_irq) {RT_ASSERT(&cfg); RT_ASSERT(pin_ce >= 0);char i =0;rt_err_t err = RT_EOK;/* config spi */{struct rt_spi_configuration spi_cfg;spi_cfg.data_width = 8;spi_cfg.mode = RT_SPI_MASTER | RT_SPI_MODE_0 | RT_SPI_MSB; /* SPI Compatible: Mode 0 and Mode 3 */spi_cfg.max_hz = 5 * 1000 * 1000; /* 50M */rt_spi_configure(spi_wire_nrf24l01.rt_spi_device, &spi_cfg);}/* ce config*/{rt_pin_mode(pin_ce, PIN_MODE_OUTPUT);rt_pin_write(pin_ce, PIN_LOW);}/* if irq, config irq pin*/{if (pin_irq){err = rt_sem_init(&spi_wire_nrf24l01.irq_sem, "nrfIRQ", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);if (err != RT_EOK){rt_kprintf("init wire irq sem failed\n");return -RT_ENOSYS;}rt_pin_attach_irq(pin_irq, PIN_IRQ_MODE_FALLING, nrf24l01_irqsem_release, 0);rt_pin_irq_enable(pin_irq, PIN_IRQ_ENABLE);}}if ((cfg.role != ROLE_PTX) && (cfg.role != ROLE_PRX)) { rt_kprintf("[nrf24-warning]: unknown ROLE\r\n"); _reset_reg_bits(NRF24REG_CONFIG, NRF24BITMASK_PWR_UP); return -1; } send_activate_command(); // it doesn't work?set_address_width5();//设置地址位宽enable_dpl();for (i=0; i<6; i++){if ((cfg.selchx >> i) & 0x01){enable_chx_ackpayload(i);//允许pipe:0--5自动应答和接收数据if (i < 2){rt_strncpy(&cfg.sendaddr[0], cfg.ch0t1revaddr[i], 5);}else{rt_strncpy(&cfg.sendaddr[0], cfg.ch2t5revaddr[i-2], 1);rt_strncpy(&cfg.sendaddr[1], cfg.ch0t1revaddr[1], 4);}set_tx_address5(&cfg.sendaddr[0]);//设置发送地址set_chx_rx_address5(i,(i<2? cfg.ch0t1revaddr[i]:cfg.ch2t5revaddr[i-2]));//设置pipe0--5接收节点地址if (cfg.role == ROLE_PTX){//发送模式下需要将pipe0地址设置为TX_ADDR,因为发送模式下pipe0是用于接收应答信号的,否则会收不到应答信号而发送失败set_chx_rx_address5(0, &cfg.sendaddr[0]);}set_chx_rx_pw(i,32);//设置pipe:0-5有效数据宽度}} set_rf_power (cfg.power); //功率配置 set_rf_channel (cfg.channel); //频率配置 set_air_data_rate(cfg.adr); //速率配置 set_crc (cfg.crc); //CRC配置 set_esb_param (&cfg.esb); //自动重发配置 if (cfg.use_irq) //enable all irq{ enabled_irq(NRF24BITMASK_RX_DR | NRF24BITMASK_TX_DS | NRF24BITMASK_MAX_RT); } else //disable all irq{ disable_irq(NRF24BITMASK_RX_DR | NRF24BITMASK_TX_DS | NRF24BITMASK_MAX_RT); } flush_rx_fifo();//清空接收FIFO flush_tx_fifo();//清空发送FIFO reset_status(NRF24BITMASK_RX_DR | NRF24BITMASK_TX_DS | NRF24BITMASK_MAX_RT);//清空中断标志 reset_observe_tx();//开启发送监测功能,数据包丢失计数、重发计数 if (cfg.role == ROLE_PTX) { _set_reg_bits(NRF24REG_CONFIG, NRF24BITMASK_PWR_UP); _reset_reg_bits(NRF24REG_CONFIG, NRF24BITMASK_PRIM_RX); } else if (cfg.role == ROLE_PRX) { _set_reg_bits(NRF24REG_CONFIG, NRF24BITMASK_PWR_UP); _set_reg_bits(NRF24REG_CONFIG, NRF24BITMASK_PRIM_RX);rt_pin_write(pin_ce, PIN_HIGH); } else { // never run to here ; }spi_wire_nrf24l01.nrf24l01.cfg = cfg;spi_wire_nrf24l01.nrf24l01.pin_ce = pin_ce;spi_wire_nrf24l01.nrf24l01.pin_irq = pin_irq;return RT_EOK; }

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123 修改nrf24l01_prx_cycle

int nrf24l01_prx_cycle(uint8_t *pb_rx, const uint8_t *pb_tx, uint8_t tlen, uint8_t *rx_chnum) { uint8_t chnum = 0, sta, rlen = 0; sta = _read_reg(NRF24REG_FIFO_STATUS); if (!(sta & NRF24BITMASK_RX_EMPTY)) {sta = _read_reg(NRF24REG_STATUS);//读状态寄存器,必须在read_rxpayload前,否则状态寄存器会被清空chnum = (sta >> 1) & 0x07;//获取通道号*rx_chnum = chnum;//接收通道号 rlen = get_top_rxfifo_width(); read_rxpayload(pb_rx, rlen); // flush_rx_fifo(); if ((tlen > 0) && (tlen <= 32)) {write_ack_payload(chnum, pb_tx, tlen); } } return rlen; }

12345678910111213141516171819202122 配置示例

接收端：

nrf24l01_default_param(&nrf24l01_cfg);nrf24l01_cfg.role = ROLE_PRX;nrf24l01_cfg.selchx = 0X3F;//使能所以通道。pipe0:0x01, pipe1:0x02, pipe2:0x04, pipe3:0x08, pipe4:0x10, pipe5:0x20nrf24l01_cfg.use_irq = 1;nrf24l01_dev->nrf24l01.ops->nrf_init(nrf24l01_cfg, NRF24L01_CE_PIN, NRF24L01_IRQ_PIN); 12345

发送端：

nrf24l01_default_param(&nrf24l01_cfg);nrf24l01_cfg.role = ROLE_PTX;nrf24l01_cfg.selchx = 0X03;//使能pipe1。pipe0:0x01, pipe1:0x02, pipe2:0x04, pipe3:0x08, pipe4:0x10, pipe5:0x20nrf24l01_cfg.use_irq = 1;nrf24l01_dev->nrf24l01.ops->nrf_init(nrf24l01_cfg, NRF24L01_CE_PIN, NRF24L01_IRQ_PIN); 12345

nrf24l01使用注意事项

nrf24l01组网方式
如果使用的是第二种方式，每个发送端都使用pipe0与接收端通信，也就是教程工程中所使用的方法，那么直接使用教程的工程就可以顺风顺水了。但如果使用的第一种，发送端使用与接收端相同的pipe进行通信，那你就准备好爬坑吧。

地址设置：pipe0与pipe1的RX_ADDR为5Bytes可设，需要写入5字节地址；pipe2-pipe5的RX_ADDR只有低位地址1Byte可设，只能写入1字节地址，且剩余4字节需与pipe1高4字节地址一致。不允许不同的数据通道设置完全相同的地址。TX_ADDR为5Bytes可设，必须写入5字节地址。

发送端地址设置：如果使能了自动应答模式，nRF24L01接收端在确认收到数据后记录发送端地址，并以此地址为目标地址发送应答信号。在发送端，pipe0被用做接收应答信号，因此，pipe0的接收地址要与发送端地址相等以确保接收到正确的应答信号
比如：在发送端使用pipe3与接收端通信，则发送端的TX_ADDR = RX_ADDR_P3 = RX_ADDR_P0

通道选择：在接收端一般是开启所以通道，所以不会遇到这个问题。但如果是只开启其中的某个通道，则该通道前面的通道也必须开启，具体原因我也不知道。比如：开启pipe2，则pipe0和pipe1也必须开启。

接收端通道号获取：如果想在接收端获取当前通信的发送端通道号，可通过读取STATUS寄存器的RX_P_NO位来获取

但是必须还读取RX FIFO前面获取，否则获取的RX_P_NO会是’111’,原因在于

网址：rt https://www.yuejiaxmz.com/news/view/422681

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