绍。

在该电路中，可以清楚地看到该电路的核心芯片是位于电路中心的nRF24E1，它是无线耳机系统的无线收发芯片。我们已经在第二章将它与其他方案进行了比较，解释了最终选用这块芯片的具体原因。在接下来的这一节我们将从这块芯片的引脚和功能出发对这块芯片作详细的介绍，通过本节，大家对nRF24E1这块芯片应该会有系统的认识，并借此理解它实现无线耳机功能的原理。

3.3功率管2SC8050

nRF24E1无线收发芯片，它集成了8051兼容单片机，一个9个通道的A/D转换控制器和2.4GHz的nRF2401无线收发芯片。下面就nRF2401无线收发芯片作详细的介绍

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1. RADIO PORT无线发射端口（使用8051的P2口）

发送器时受RADIO port控制，发射端口使用的是标准8051的P2端口。尽管无线收发器是片上，端口不是双向的。为了匹配无线收发器子系统的需要，端口的默认值与标准8051的端口值是不同的。

发射器受控于特殊功能寄存器RADIO和SPI_CTRL，地址分别为0xA0，0Xb3（详细地址请见附录表6）。表3-2就给出了该nRF2401无线收发芯片的控制寄存器。

表3-2 nRF2401 2.4GHz子系统控制寄存器 地址 0xA0 0Xb3 读/写 读/写 读/写 位数 8 2 初始值 80 0 名字 RADIO SPI_CTRL 功能 接口到无线发送器子系统nRF2401通用目的输入输出 00->SPI不使用 00->SPI连接到端口P1 10->SPI连接到nRF2401通道1 11->SPI连接到nRF2401通道2 RADIO寄存器的位数连接到nRF24E1信号匹配引脚，各位数功能如表3-3所示：

表3-3 RADIO 寄存器 RADIO 寄存器 READ 7：0（不使用） 6：DR2接收器2的数据就绪 5：CLK2 接收器2的时钟 4：DOUT2 来自接收器2的数据 3：0（不使用） 2：DR1，接收器1的数据就绪 1：CLK1，接收器1的时钟 0：DATA，来自接收器1的数据 RADIO 寄存器 WRITE

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连接nRF2401发送器上的引脚名 DR2 CLK2 DOUT2 DR1 CLK1 DATA 连接nRF2401发送器上的引脚名

7：PWR_UP，射频芯片上的电源 6：CE，激活接收和发送模式 5：CLK2 接收器2的时钟 4：没有使用 3：CS，片选配置方式 2：没有使用 1：CLK1接收器1数据出入的时钟 0：数据，配置或者 发送数据输入 注：SFR 0xA0,默认初始值为0x80。

PWR_UP CE CLK2 CS CLK1 DATA RADIO 寄存器与通过SPI接口到nRF24E1的连接如图3-5所示：

图3-5 发送器接口电路

nRF24E1收发器的主要任务是由使用标准8051的P2口地址的RADIO口控制。nRF24E1收发器是由寄存器中的0A0H和0B3H控制。SPI_CTRL=00B时，SPI没用；SPI_CTRL=01B时，SPI连接到P1口；SPI_CTRL=10B时，SPI与第一个nRF2401频道相连；SPI_CTRL=11B时，SPI与第二个nRF2401频道相连。RADIO的位如表3-3所示。 （1）用SPI口控制收发器

用芯片内嵌的SPI口控制收发器的操作非常方便。如RF配置和ShockBurstRX（接收）或TX（发送）。 （2）复位时RADIO口的状态

复位引脚为高电平时（无论是时钟是否有效），控制nRF2401收发子系统的RADIO输出位默认为RADIO.3（CS）=0，RADIO.6（CE）=0，RADIO.7(PWR_UP)=1。程序运行后，保持默认值，直到程序通过RADIO寄存器改变各位的值。 2. nRF24E1的工作方式

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（1）概述

nRF2401有四种工作模式，配置模式、关机模式、收发模式、待机模式。CE、PWR_UP、CS三个管脚控制nRF2401的工作方式。（见表3-4）

工作模式 收发模式 配置模式 空闲模式 关机模式

表3-4 nRF2401的工作模式 PWR_UP CE 1 1 1 0 1 0 0 × CS 0 1 0 × （2）关机模式

在关机模式下，为了得到最小的工作电流，一般情况下此时的电流小于1uA。关机模式下，相应字的内容也会被放在nRF2401片内，这是该模式与断电状态最大的区别。

（3）空闲模式

nRF2401的空闲模式可以降低平均工作电流，它的特点是，可以减少电能的消耗，减短芯片启动时间。在这个模式下，有一些晶振还在运行，这时外部晶振频率与工作电流相关。

当CS和CE都为 0，且PWR_UP不为0时，此时系统处在空闲模式。 它的时序图如图3-6所示：

图3-6 关机模式到空闲时刻的时序图

在时序图中可以看到在PWR_UP=1，CS=0，CE=0期间，时钟信号为0，停止传输数据包。 （4）收发模式

ShockBurst收发模式与直接收发模式是nRF2401的两种收发模式，而nRF24E1没

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有直接收发模式。图3-7是ShockBurst的工作原理，在这样的情况下，单片机中的信号数据以缓慢的速度进入芯片内的堆栈部位，然后以1Mbps的速率出去，因为这有三个优点：

? 减少消耗：根据图3-8，假如以10mA的电流和1Mbps速率发射信号，在发射状态

下的芯片的发射时间是10kbps速率的100倍，这样就可以降低电量的消耗。 ? 减少成本：以高速发射射频，而使用低速的单片机；

? 减少干扰：由于信号在传输过程中停留的时间很短，这样受到干扰的可能性就很低。

图3-7 ShockBurst

TM

模式工作原理示意图

下图就比较一下使用ShockBurst

TM

方式和不使用这种方式时耗电的情况：

图3-8 ShockBurst

TM

模式节能原理示意图

工作在ShockBurst

TM

模式下不但有上述性能上的好处，在操作的方便性上也是显而

易见的：在此收发模式下，nRF2401自动处理字头和CRC校验码，在发送数据时，自动加上字头和CRC校验码；在接收数据时，自动把字头和CRC校验码移去，且自动将数据存入片内FIFO区，在芯片接受完成后，单片机读取数据的指令来自DR1脚与DR2脚输出的高电平，而单片机在其余的时间可以处理其它任务。但是，因为单片机一直在接收数据，在直接接受的模式下，所以一般都没有时间去做其它的事情。对此，ShockBurstTM模式是做该系统的首选，下面简要介绍ShockBurstTM模式下收发数据的流程。

Ⅰ．nRF2401/2402在ShockBurstTM模式下发送数据的流程（nRF2401使用的接口引脚

为CE，CLK1，DATA；nRF2402使用的接口引脚为CE，CLK，DIN；CLK1和CLK作用相同，DIN和DATA作用相同）：

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