[nrf52810] ESB(2.4G) 主从一体方案 多通道通信 动态调频

一、架构说明

【注意】 CMSIS版本不能低于5.8.0，否则程序将不正常运行。    ARM.CMSIS.5.8.0.pack

5.8.0更新了 [GCC LinkerDescription，GCC 汇编程序启动] [为工具链 ARM、GCC 添加了 ARMv8-M 堆栈密封（到链接器、启动）]

[项目结构]

+---Master_Slave(alone)

|    +---app

|    |   +---app_led                   [LED线程任务]

|    |   +---led_gpio                  [LED_GPIO操作]

|    |   +---app_adc                   [将ADC值进行计算]

|    |   +---app_soft_voltameter       [软电量计算法]

|    |   ---app_key                   [按键扫描]

|    +---bsp

|    |   ---nrf52                     [BSP层公共接口函数]

|    +---chip

|    |   +---nRF_Drivers               [芯片驱动函数]

|    |   +---nRF_Libraries             [芯片支持函数]

|    |   ---nRF5_SDK_17.0.2_d674dde   [芯片SDK版本]

|    +---lib

|    |   ---queue                     [消息队列]

|    +---os

|    |   ---rtx5                      [OS层公共接口函数]

|    +---platform

|    |   +---log                       [日记函数]

|    |   ---SEGGER_RTT                [RTT库]

|    +---sys

|    |   ---nrf52                     [SYS层公共接口函数]

|    +---main_HandWriteBoard           [项目业务层]

|    │      sdk_config.h               (NRF功能配置)

|    │      business_gpio.h            (引脚定义)

|    │      business_function.h        (功能定义/业务宏)

|    │      app_main.c                 (主业务功能)

|    │      biz_led.c                  (灯光功能：电量灯/射频灯)

|    │      biz_key.c                  (按钮功能：电源键)

|    │      biz_power.c                (电源管理:充放电状态/电池信息/电源开关)

|    │      biz_uart.c                 (串口数据接收：决定串口通道对应的协议)

|    │      biz_flash.c                (Flash信息存储和读取)

|    +---public                        [项目公共层]

|    │      biz_esb.c                  (2.4G功能函数：发送端/接收端)

|    │      biz_fds.c                  (重新封装fds函数)

|    │      biz_low_power.c            (空闲检测逻辑)

[FLASH结构]

nRF52810 192 KB Flash, 24 KB RAM

          0x30000       0x6000

使用boot时：keil需要在Options-c/c++-Define  添加宏定义 MBR_PRESENT

boot文件：public_codenrf52810_boot_uart.hex

  名称        地址                           大小(字节)

|----------------------------------------------------------

MBR:         0x0000                         0x1000       (mbr_nrf52_2.4.1_mbr.hex)

APP：        0x1000                         0x30000 - boot_size - RSV1_SIZE - RSV2_SIZE - mbr_size = 0x27000

Boot:        0x28000                        0x6000

RSV1:        0x2E000                        0x1000       (settings.hex)--Bootloader setting

RSV2:        0x2F000                        0x1000       (settings.hex)--MBR parameters

END:         0x30000

|-----------------------------------------------------------

boot+app addr: 0x0

fds addr：0x27000 - 0x0C00 = 0x26400

fds_size: 3 * 0x0400 = 0x0C00

二、ESB工作原理

RADIO 数据包配置

PREAMBLE: 前导码或者说帧头，一个字节长度(除了2M/s 蓝牙模式)，前导码自动配置的，用户不用设置。

ADDRESS: 广播地址由基地址（base）+前缀地址(prefix )两部分组成。基地址长度：2-4字节，其长度可以通过寄存器PCNF1的BALEN位配置。

支持星状网络拓扑实现一拖多的双向链路是nrf52的一个特点，nrf52一个接收端能最多支持8个发送端。

8个逻辑通道（pipe）拥有单独特定的传输物理地址，所以保证了数据不会错乱。8个逻辑地址是如何和物理地址对应呢，如下图逻辑地址的定义，第一章我们说了物理地址由base+prefix组成，所以通道0的地址是BASE0+prefix[0]，其他的地址是BASE1+prefix[1]~[7]。然后发送端发送自己逻辑地址，接收端接收判断收到数据包逻辑通道。

static nrf_esb_payload_t tx_payload = NRF_ESB_CREATE_PAYLOAD(0, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x11, 0x00, 0x00, 0x00);

static nrf_esb_payload_t rx_payload = {0};

// 下面四个数组可以通过uart或者其他方式来修改频率和地址

static uint8_t base_addr_0[4] = {0x20, 0x21, 0x05, 0x19};

static uint8_t base_addr_1[4] = {0x95, 0x81, 0x69, 0x6f};

static uint8_t addr_prefix[8] = {0x78, 0x75, 0x65, 0x6a, 0x69, 0x61, 0x6e, 0x71};

__attribute__((aligned(4))) uint8_t rf_freq_table[RF_FREQ_MAX_VAL] = {0x6c, 0x69, 0x73, 0x75, 0x6e};

1. 通道地址分配如下(主机和从机base_addr_0、base_addr_1、addr_prefix必须一致才能8组设备通信)

通道0：base_addr_0(4字节) + addr_prefix[0]

通道1：base_addr_1(4字节) + addr_prefix[1]

通道2：base_addr_1(4字节) + addr_prefix[2]

通道3：base_addr_1(4字节) + addr_prefix[3]

通道4：base_addr_1(4字节) + addr_prefix[4]

通道5：base_addr_1(4字节) + addr_prefix[5]

通道6：base_addr_1(4字节) + addr_prefix[6]

通道7：base_addr_1(4字节) + addr_prefix[7]

2. 每个设备必须编号0-7，且每个通道只能用特定编号通道发送。（例如：设备5，对通道5发送数据，则设备0-4,6-7,都能收到通道5发来的消息）

4. 自定义通信协议

    字节0            字节1       字节2        字节3 -- (n-1)             字节n

  要发送的通道(0-7)  命令值      数据长度        数据内容         校验合(数据内容累加，取低八位)

占用资源：

Radio (NRF_RADIO)

Timer: NRF_TIMER2 //这里用到了发送数据的时候等待应答以及延时重发过程

PPI channels 10, 11, 12, and 13 //与NRF_TIMER2联合用到发送数据的时候等待应答以及延时重发Software interrupt 0

如何判断数据来自来个通道？

/**@brief Enhanced ShockBurst payload.

 * @details 所述有效载荷用于传输和确认带有有效载荷的接收数据包。  

*/

typedef struct

{

    uint8_t length;                                 //报文长度(最大值为@ref NRF_ESB_MAX_PAYLOAD_LENGTH)。

    uint8_t pipe;                                   //当前消息通道号

    int8_t  rssi;                                   //收到的报文为RSSI。

    uint8_t noack;                                  //指示此包将不被确认的标志。 当启用选择性自动应答时，该标志被忽略。  

    uint8_t pid;                                    //在通信期间分配的PID。

    uint8_t data[NRF_ESB_MAX_PAYLOAD_LENGTH];       //数据数组(可以是发送数据，也可以是接收数据)

} nrf_esb_payload_t;

----------------------------------

/**

 * @brief  [ESB回调事件] 接收通知收发事件，并处理事件

 * @param  *p_event: esb事件类型

 */

void nrf_esb_event_handler(nrf_esb_evt_t const *p_event)

{

    switch (p_event->evt_id)

    {

        case NRF_ESB_EVENT_RX_RECEIVED:

            if (nrf_esb_read_rx_payload(&rx_payload) == NRF_SUCCESS)

            {

                if (get_comm_connect_state() == SYS_CONNECT_TYPE_RF)

                {

                LOG_D("ESB_CH_RX:%drn", rx_payload.pipe);

                    esb_clean_rx_heart_time();

                    esb_set_rx_connect_state(true);

                    // 跳转业务处理函数

                    if (g_rx_dispose_callback)

                    {

                        g_rx_dispose_callback(rx_payload.data, rx_payload.length);

                    }

                }

            }

            break;

    }

}

如何给对应通道发送数据？

/**

 * @brief  [ESB操作][发送端][发送数据] 发送一包数据(异步)

 * @note   异步发送

 * @param  *pdata: 待发送的数据指针

 * @param  len: 数据长度

 * @retval 发送状态

 */

uint32_t esb_tx_send(uint8_t ch, uint8_t *pdata, uint8_t len)

{

    tx_payload.pipe = ch;

    tx_payload.length = len;

    memcpy(tx_payload.data, pdata, len);

    return nrf_esb_write_payload(&tx_payload);

}

/**

 * @brief  处理消息队列中的消息，通过rf发送(放在空闲线程使用)

 */

bool rf_data_dispose(void)

{

    if (!queue_de(&m_rf_tx_q, g_rf_tx_data))