基于单片机的wifi模块原理图分析

本文介绍由单片机STM32F103控制无线数字传输芯片nRF24L01的WIFI模块的设计原理，通过无线方式进行数据双向远程传输，两端采用全双工方式通信，该系统具有成本低，功耗低，软件设计简单以及通信可靠等优点。

nRF24L01引脚功能及描述

nRF24L01nRF24L01的封装及引脚排列如图所示。各引脚功能如下：

nRF24L01引脚示意图

CE：使能发射或接收；

CSN，SCK，MOSI，MISO：SPI引脚端，微处理器可通过此引脚配置nRF24L01；

IRQ：中断标志位；

VDD：电源输入端；

nRF24L01模块

nRF24L01模块有八个引脚需要连接到STM32，在这里由于用到了SPI1的四个引脚，直接与PA（4-6）引脚相连，设置GPIO复用功能就直接可用SPI1，无线模块的其他引脚分别与PA1和PA7相连，这样可以简化电路，如下：

XC2，XC1：晶体振荡器引脚；

VDD_PA：为功率放大器供电，输出为1.8V；

ANT1，ANT2：天线接口；I

REF：参考电流输入。

工作模式

nRF24L01有工作模式有四种：收发模式、配置模式、空闲模式和关机模式。nRF24L01的工作模式由PWR_UP、CE、TX_EN和CS三个引脚决定，如表。

收发模式：nRF24L01的收发模式有ShockBurstTM收发模式和直接收发模式两种，收发模式由器件配置字决定。

ShockBurstTM收发模式下，使用片内的先入先出堆栈区，数据低速从微控制器送入，但高速（1Mbps）发射，这样可以尽量节能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行，这种做法有三大好处：

1）尽量节能；

2）低的系统费用（低速微处理器也能进行高速射频发射）；

3）数据在空中停留时间短，抗干扰性高。nRF24L01的ShockBurstTM技术同时也减小了整个系统的平均工作电流。在ShockBurstTM收发模式下，nRF24L01自动处理字头和CRC校验码。

在接收数据时，自动把字头和CRC校验码移去。在发送数据时，自动加上字头和CRC校验码，当发送过程完成后，数据准备好引脚通知微处理器数据发射完毕。

配置模式：在配置模式，15字节的配置字被送到nRF24L01，这通过CS、CLK1和DATA三个引脚完成。

空闲模式：nRF24L01的空闲模式是为了减小平均工作电流而设计，其最大的优点是，实现节能的同时，缩短芯片的起动时间。在空闲模式下，部分片内晶振仍在工作，此时的工作电流跟外部晶振的频率有关，如外部晶振为4MHz时工作电流为12uA，外部晶振为16MHz时工作电流为32uA。在空闲模式下，配置字的内容保持在nRF24L01片内。

关机模式：在关机模式下，为了得到最小的工作电流，一般此时的工作电流小于1uA。关机模式下，配置字的内容也会被保持在nRF24L01片内，这是该模式与断电状态最大的区别。

STM32F103模块电路

电源电路由于STM32直接由PC的USB供电，提供5V电源，所以不需要总电源，但nRF24L01模块需要低于3.5V电压，所以需要3.3V稳压电路，如下：

3.3V稳压电路

显示模块

2.8寸TFT-LCD与STM32连接原理图，如下：

LCD原理图

按键模块

按键模块用到了按键控制发送数据，按键原理图，如下：

按键连接原理图

nRF24L01模块

nRF24L01模块有八个引脚需要连接到STM32，在这里由于用到了SPI1的四个引脚，直接与PA（4-6）引脚相连，设置GPIO复用功能就直接可用SPI1，无线模块的其他引脚分别与PA1和PA7相连，这样可以简化电路，如下：

nRF24L01原理图

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