对2.4GHz无线数传模块 nRF2401A 的使用及测试 [转]

trent5145 · 发表于 2012-3-24 23:34:59

转自：bbs.eeworld.com.cn/ID: nmzqdsg
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嗯，最近终于有时间对nRF2401A进行了全面的了解。最后定做和加工了一些板子出来，实际测试效果非常不错，距离轻松达到500米以上！

先来晒一下成品：

下面的“大”个头是nRF2401A，上面的“小”家伙是nRF24L01+，都是一起做的板子

nRF2401A算是比较老的产品了，大家应该早有听说或使用过。
最为使用最广泛的2.4GHz无线数传模块之一，nRF2401A当然具备很多及优势，现在来简单介绍一下：
1.使用2.4GHz开放频段
这里有点小注意：nRF2401A发射时的工作频率最高为2526MHz，接收时的最大工作频率为2524MHz。
2.高数据传输率，支持250kbps和1Mbps。
这个速率已经和蓝牙差不多了，所以这也是nRF2401A经久不衰的一个原因啦。
3.低功耗设计
工作电压范围 1.9～3.6V。工作在接收状态时的电流消耗为18mA，工作在发送模式功率为0dBm时消耗电流为13mA。
嗯，看起来很适合使用电池进行供电的场合使用？
没错，现在的无线键盘鼠标里面多数就是使用的nRF2401A和nRF24L01方案。
4.简单的操作方式，减少MCU的工作负担。
nRF2401A除了同MCU之间使用简易的SPI通讯之外，还提供PWR_UP、DR1和DR2等直接操作引脚。
通过对PWR_UP操作可快速完成“上电”和“休眠”模式的切换。
而DR1、DR2可在nRF2401A完成数据接收后输出高电平，通知MCU准备读取接收数据。
5.省力的Shockburs传输模式
这个“Shockburst”可是nRF2401A最吸引人的地方了，“Shockburst”是什么呢？
通常的无线数传芯片在向空中发送数据包的时候需要先传送“前导字”，随后是“地址码”，接下来是“用户数据”，最后就是“CRC校验码”。
当你使用“Shockburst”传输模式的时候，只需告诉nRF2401要发送数据的“地址”和“数据”就好啦，
“前导”和“CRC”什么的全部由“Shockburst”帮你完成了！
接收数据的时候也是一样，nRF2401A在收到一组数据后会检查“地址”和“CRC校验码”，
错误时会丢弃，正确时会通知MCU进行读取工作，而在其它时间，MCU无需进行任何处理！MCU表示很轻松啊有木有！

就这些特点来说，nRF2401A特别适合初学无线数传和期望快速开发产品的朋友们使用。

——————华N——————丽O——————的V——————分A——————隔T——————线E——————

最后重点的来说谈谈说关于“通讯距离”的问题
很多初学者和使用过nRF2401A或者nRF24L01系列数传芯片的人都会很关心的问题，
到底使用这些东西进行数据传输的时候的有效或者最大距离是多少？
为什么我在实际使用的时候连5米都不到？
有些模块还宣称1000到2000米的传输距离是真实的吗？
传输距离是无线数传芯片和模块的一个综合指标，它同时受到很多条件、因素和参数的影响。

      首先是天线，天线增益是一个硬性指标，通常来讲是增益越高传输距离越远。当然了，你总不能指望一个手持设备外面附带一个胳膊粗细，胳膊长短的高增益天线吧？所以不能仅仅指望使用更高的天线增益来增加距离。

      再来是无线数传芯片的输出功率。通常2.4GHz产品最大输出功率为0dBm，433MHz为10dBm。超过该数值一般会有两个问题：
      1.过大的输出功率会影响或干扰到其它工作在相近频率的设备，造成其它设备无法正常工作。
      2.增加输出所使用的PA电路过急剧的增加设备的电流消耗和发热量。使用PA的无线数传模块通常不再适合低功耗和移动设备使用。

      数据传输速率同
样也是影响通讯距离的关键因素。以nRF2401A为例，其同时支持250kbps和1Mbps的数传传输速率，当其它应用参数一致时，两种数据传输速率
实际测的通讯距离相差很大。低速率的250kbps通讯距离至少在高速率的1Mbps的2倍以上。这也是初学者容易犯错的地方，没有很大的数据量却贪图高
传输速率，结果却影响了传输距离。

      最后也是最重要的一点“电路设计”。无线数传模块设计，特别是高频无线数传模块设计，对
电路的设计和元件选用都有极高的要求。虽然像nRF2401A芯片已经有了很高的集成度，但还是需要对发送、接收型号进行匹配工作。这是无线数传模块的设
计核心。想像一下吧，给你再好的汽车，却只能在泥土路上行驶，想必一定感觉很不好。高频电路设计也一样，芯片输出时如果经过设计不合理的电路和元件，输出
功率在没到达天线的时候就已经损失过半，这样的情况搭配再高增益的天线和再低通讯速率也很难拉开通讯距离。
      如果你在实际使用中搭配了很拉风天线搭配最高的输出功率和低到可怜的传输速率之后还是只能得到几十米甚至几米之内……
      我在设计之初也被这个问题困扰了很久，电路的绘制和元件选用都是按照官方的参数进行的设计(国内好多模块应该都是这么Copy的)，结果呢？很好，仅有几十米……
      在细致研究相关知识、重新设计、无数次的实际测试后…… 呵呵注意如下两种模块都没有加PA电路哦

      在宽阔路面上进行测试，nRF2401A和nRF24L01+模块，发射功率同为0dBm，数据传输速率为1Mbps，选用2dBi增益天线时测的稳定的数据传输距离为200米！
   如果仅将数据传输速率降低为250kbps，其余参数和天线不变的情况下，有效传输距离超过500米！
   到达700米时开始出现丢包现象，800米时丢包严重，接近1000米时完全失去接收数据。

   对于这个测试结果我已经很满意了，毕竟没有使用PA电路，仅仅使用芯片输出的0dBm信号就达到了这个距离。
   欢迎对无线数传应用敢兴趣的朋友与我联系，这样也有机会多向大家学习

lindabell · 发表于 2012-3-24 23:59:02

有这么远吗，我看看我同学做的的10m不到；他们用的是905，不知道他们是这么做的。
我想他们肯定做的不对。

tjiely · 发表于 2012-3-25 00:03:18

2401也就10米，怎么可能有500米

cqv · 发表于 2012-3-25 09:09:34

以前做比赛时，买的印刷天线的2401的板子，距离都不到1M。。
现在看看，跟天线的关系最大。
还有要有仪器看频谱才能调整好。

miminzhang · 发表于 2012-3-25 10:14:29

路过

Flyback · 发表于 2012-3-25 12:51:18

这个500米距离太犀利了吧，个人没有射频设备，都是买的模块，就没见过超过50m的，20m就感觉买到好东西了

fish_tian · 发表于 2012-3-25 13:55:29

这个要看RF路径PCB阻抗的，要严格控制在50欧姆

flystone · 发表于 2012-3-27 14:46:58

0dBm的发射功率，2dBi的天线，能传输500米的距离比较厉害。

vergil_li · 发表于 2012-3-28 11:17:40

2401的发射速率可以更改，请问nRF905的可以更改不？我看了下DATASHEET,貌似905只写了个50k，不知楼主知道不？先谢了

lixupeng · 发表于 2012-3-28 11:35:22

学习

rj44444 · 发表于 2012-3-31 22:38:49

同样的发送功率与接收灵敏度下，距离要看PCB的布线、匹配电路的设计、数据的传送速率、空间传播的环境等，nRF2401我试过空旷地带至少100m是很轻松的，楼主的500m我信

莫文杰 · 发表于 2012-4-2 17:47:34

tianming · 发表于 2012-4-2 18:51:52

羡慕下~~~

exilefox · 发表于 2012-4-2 19:04:46

我手头上有以前买的8块钱模块呢~用过一次，没车距离，但是感觉无论远近，丢包严重
没有设备测试搞射频很难讲的

shunjianyouleni · 发表于 2012-4-2 23:15:02

赞一个...........

nmzqdsg · 发表于 2012-4-9 11:19:51

我是原作者，能被转载很高兴。

感觉大家对2.4GHz无线模块的传输距离都很有心理阴影嘛

这个测试距离没事儿也总是被人质疑，说什么问过某某厂家的技术，某某参加的无线部设计人员都说200米以上很难达到云云……

我这里先简单说明一下：

1.说用过2.4GHz模块距离1米、10米的，应该是选到了那种“Copy”国外设计的PCB天线的产品了，那种模块如果设计优秀的话应该是可以达到100米，不过很可惜国内的生产者都是把“成本-利润”放到了首位，结果可先而知。

2.说用过无线路由的朋友，那个是无线应用中的高端产品，网络产品主要面向高速通讯领域，传输速率是极高的。这点不要和nRF2401A这种模块来比较（nRF系列的速率为250kbps、1Mbps和2Mbps），所以在低速率应用下，才能获得如此远（500米）的距离。这点万万不能混淆。

3.确实天线是影响距离的关键因素之一，这个测试使用的是2dBi天线（很普通、很常见）。不过更主要的是对射频电路的设置与优化，网络匹配同样是影响无线传输距离等因素的关键，这也是为什么同样的0dBm功率，有的就只有10米，而有的能搞到500米以上的原因了。

最后再次感谢能被转载文章，也感谢大家的讨论。

nmzqdsg · 发表于 2012-4-9 11:23:00

vergil_li 发表于 2012-3-28 11:17
2401的发射速率可以更改，请问nRF905的可以更改不？我看了下DATASHEET,貌似905只写了个50k，不知楼主知道不 ...

nRF905 的传输速率是不能够更改的，只能为50kbps。这点和TI的CC1100系列不同。

pj_johnny · 发表于 2012-4-9 12:16:10

学习了。。。。

orson · 发表于 2012-4-9 12:39:22

模块最好能放到邮购部上，呵呵方便大家学习啥！！

JACKGUO · 发表于 2012-4-9 12:44:22

搞好无线传输不简单！

cc6868 · 发表于 2012-4-9 12:47:43

以前也玩过，不过距离就几米吧，没lz这么强啊！

wenking99 · 发表于 2012-4-9 22:16:20

我用的是1主多从，主机用外接天线，从机参照模块天线设计。
距离近，10多米，都很稳定。
但距离远了，传输延迟，丢数据。
超级郁闷

lhuan · 发表于 2012-4-10 08:13:05

以前测试的带印刷天线的nRF24L01 大约是20米，楼主好强。

lyk07351 · 发表于 2012-4-10 08:43:45

很不错，希望原作者能再放出点东东，让大家知道是哪里产生了这么大的差距，这样才有进步吗

czh_ustb · 发表于 2012-4-17 10:05:36

nmzqdsg 发表于 2012-4-9 11:19
我是原作者，能被转载很高兴。

感觉大家对2.4GHz无线模块的传输距离都很有心理阴影嘛

希望楼主能放点东西出来，这样大家都能有更大的收获，只是这样看的话，都很眼馋的啊！

bigbensb · 发表于 2012-5-3 10:44:17

楼主无私！必须顶啊

x124062895c · 发表于 2012-5-3 12:30:18

受益了，支持！

HYLG · 发表于 2012-5-3 13:01:27

0 dBm = 1 mW
10 dBm = 1 0mW
1毫瓦功率发射500米了不起。

andyskyboy · 发表于 2012-5-4 13:45:14

都是牛人。。。。

thisjoy · 发表于 2012-5-4 14:41:02

mark!

ht3allenht · 发表于 2012-6-11 21:38:03

楼主是怎么做到的，贴出来看看啊

hongshuang · 发表于 2012-6-14 10:20:24

LZ消失了？？？？羡慕啊？我用过的nrf2401，输出0dbm，1M速率，5dbi的天线，，，最远才200m，求楼主放PP，放链接，，，放......

hongshuang · 发表于 2012-6-14 10:21:24

nmzqdsg 发表于 2012-4-9 11:19
我是原作者，能被转载很高兴。

感觉大家对2.4GHz无线模块的传输距离都很有心理阴影嘛

链接有木有.....模块有没有？分享有木有.......

ajin505 · 发表于 2012-6-17 19:36:40

找了一下这个是Http://hi.baidu.com/rflife2000/home 作者的博客也有淘宝店
做的不错

dingshidong214 · 发表于 2012-12-9 00:15:08

http://mokuaidian.taobao.com/ 这是淘宝店铺东西很帅的

HZKJ · 发表于 2013-1-5 13:31:10

楼主是转载的，大家啊不要追着楼主不放。我们自己多试试，好像还跟PCB材料有关。我刚搞了一对，20M-两堵墙，不怎么丢包很顺畅。2.4G 穿墙能力还行。

Wen_zigbee · 发表于 2013-1-5 15:11:13

楼主怎么做到的，贴出来大家学习下嘛，要不别人都以为你在“吹牛”...

ddcchh · 发表于 2013-1-7 13:21:52

2.4GHz无线模块的传输距离i没有定数？

hbchf · 发表于 2013-1-7 21:08:14

学习了，好好体会

xingyuezh · 发表于 2013-7-29 12:10:16

HZKJ 发表于 2013-1-5 13:31
楼主是转载的，大家啊不要追着楼主不放。我们自己多试试，好像还跟PCB材料有关。我刚搞了一对，20M-两堵墙 ...

不知道如何测试，根据参考设计制作的板子性能都不太好

ZYBing · 发表于 2013-7-30 07:58:27

mark......

529063382 · 发表于 2013-8-2 09:28:52

he和51一起用要接什么电阻啊

BCE312 · 发表于 2014-3-18 22:34:23

好帅的作品！

wxty · 发表于 2014-3-22 13:12:00

蓝牙能传多远？？

xz199264 · 发表于 2014-3-22 13:25:54

之前做过，也就二三十米，而且穿墙能力很差，一堵墙过去都没信号了！！！

cld795 · 发表于 2014-3-23 21:03:16

顶起

jjkkty · 发表于 2014-3-30 19:17:22

用这个模块做图像传输靠谱么，配合f429

voyager · 发表于 2014-6-28 08:41:11

一般现在像2423，8900，1167等板载天线都可以做到50米左右的了

cwei · 发表于 2014-7-1 12:15:00

做的很不错，有空买几个测试下

对2.4GHz无线数传模块 nRF2401A 的使用及测试 [转]

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