nRF24L01+: радиосвязь между платами без Wi-Fi

Когда датчик надо вынести на улицу, в теплицу или в подвал, тянуть провод неудобно, а Wi-Fi там либо не добивает, либо съедает батарею. Для таких случаев есть маленький радиомодуль nRF24L01+ производства Nordic Semiconductor: два таких модуля соединяют две платы напрямую, без роутера и без интернета.

Характеристики по документации Nordic

Главная строка этой таблицы

Чувствительность на медленной скорости на девять децибел лучше, чем на быстрой. В переводе на практику: переключив модуль с 1 Мбит/с на 250 кбит/с, вы примерно втрое увеличиваете дальность на той же антенне. Для передачи трёх чисел с датчика скорость не нужна вообще — ставьте минимальную сразу.

Почему модуль «не видит» второй

Это самая частая жалоба, и в девяти случаях из десяти виновато питание, а не радио. В момент передачи модуль выдёргивает импульс тока, а вывод 3,3 В на плате Arduino Nano слаб — напряжение проседает, модуль перезагружается. Лечение стандартное и обязательное: конденсатор 10 мкФ прямо на выводы питания модуля, максимально близко к плате. Без него схема работает через раз, и никакой код это не исправит.

Второе по частоте — питание с пина 5 В. Модуль рассчитан максимум на 3,6 В, пять вольт его убивают. При этом сигнальные входы пять вольт терпят, поэтому с Arduino Uno связка работает: питание с 3,3 В, данные напрямую.

Подключение

nRF24L01+   Arduino Uno    ESP32
VCC      -> 3V3            3V3   (плюс конденсатор 10 мкФ!)
GND      -> GND            GND
CE       -> D9             GPIO 4
CSN      -> D10            GPIO 5
SCK      -> D13            GPIO 18
MOSI     -> D11            GPIO 23
MISO     -> D12            GPIO 19

Минимальный обмен

#include <SPI.h>
#include <RF24.h>

RF24 radio(9, 10);                 // CE, CSN
const byte adres[6] = "uzel1";

void setup() {
  radio.begin();
  radio.setDataRate(RF24_250KBPS); // дальность важнее скорости
  radio.setPALevel(RF24_PA_LOW);   // на столе — LOW, на дистанции — HIGH
  radio.openWritingPipe(adres);
  radio.stopListening();
}

void loop() {
  float t = 23.4;
  radio.write(&t, sizeof(t));
  delay(2000);
}

На приёмной стороне тот же адрес, openReadingPipe(1, adres) и startListening(). Библиотека RF24 ставится через менеджер библиотек.

Когда брать не его

nRF24L01+ хорош для своей связки «плата — плата». Если данные нужны в телефоне или на сервере, радиомодуль лишний: у ESP32 уже есть Wi-Fi, и он же умеет ESP-NOW — обмен между платами без роутера, на том же чипе и без лишних проводов. Модуль остаётся оправдан там, где на дальнем конце стоит дешёвая Arduino без беспроводного интерфейса, а батарею надо растянуть надолго: 900 наноампер в спящем режиме — величина, которую трудно перебить.

Как выглядит такой автономный узел целиком, разобрано в сборке метеостанции.

Информация собрана из открытых источников и паспортов производителей и не является истиной в последней инстанции. Характеристики, распиновку и совместимость проверяйте по документации конкретной партии модуля перед покупкой и подключением.