超低功耗單片無綫係統應用入門--基於2 4 GHZ無綫SOC芯片nRF24LE1 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

黃智偉，楊案江著 著

圖書標籤:

• nRF24LE1
• 無綫通信
• 低功耗
• 單片機
• 2
• 4GHz
• 嵌入式係統
• 無綫SOC
• 物聯網
• 應用開發
• 入門教程

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512404250

商品編碼：29757406651

包裝：平裝

齣版時間：2011-07-01

基本信息

書名:超低功耗單片無綫係統應用入門--基於2 4 GHZ無綫SOC芯片nRF24LE1

定價：39.00元

售價：28.5元,便宜10.5元,摺扣73

作者:黃智偉,楊案江著

齣版社：北京航空航天大學齣版社

齣版日期：2011-07-01

ISBN：9787512404250

字數：465000

頁碼：319

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.440kg

編輯推薦

內容提要

超低功耗無綫收發係統應用範圍廣泛，2.4ghz超低功耗無綫soc芯片nrf24le1是專為超低功耗無綫應用設計的單片無綫收發係統。《超低功耗單片無綫係統應用入門:基於2.4GHz無綫SoC芯片nRF24LE1》共分6章，著重介紹nrf24le1的主要特性、內部結構和小係統設計，nrf24le1的mcu與應用，nrf24le1的接口與應用，nrf24le1的射頻收發器與應用，nrf24le1與常用外圍模塊的連接及編程，以及keilμ vision4集成開發環境和isp下載。《超低功耗單片無綫係統應用入門:基於2.4GHz無綫SoC芯片nRF24LE1》通過大量的示例程序說明nrf24le1的應用方法與技巧，所有程序都通過瞭驗證，具有很好的工程性和實用性。《超低功耗單片無綫係統應用入門:基於2.4GHz無綫SoC芯片nRF24LE1》提供所有程序源代碼，讀者可在北京航空航天大學齣版社網站“下載專區”下載。
《超低功耗單片無綫係統應用入門:基於2.4GHz無綫SoC芯片nRF24LE1》可作為電子工程技術人員進行超低功耗無綫收發係統設計的參考書，也可作為高等院校本科和高職高專院校電子信息工程、通信工程、自動化、電氣、計算機應用等專業學習無綫收發係統設計、電子設計競賽、課程設計、畢業設計的培訓教材和教學參考書。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《超低功耗單片無綫係統應用入門——基於2.4GHz無綫SOC芯片nRF24LE1》 內容概要 本書旨在為讀者提供一個全麵而實用的入門指南，深入探討超低功耗單片無綫係統在2.4GHz頻段的設計與應用。本書的核心聚焦於Nordic Semiconductor公司推齣的nRF24LE1這款高度集成的無綫SOC（System on Chip）芯片，通過詳實的理論闡述、豐富的實踐案例以及專業的開發指導，幫助讀者掌握構建和部署低功耗無綫通信解決方案的關鍵技術。 第一部分：無綫通信基礎與nRF24LE1芯片解析 本部分將首先奠定堅實的無綫通信理論基礎，為讀者理解nRF24LE1的工作原理提供必要的背景知識。我們將從基礎的無綫電波傳播特性、調製解調技術、通信協議棧等方麵進行介紹，幫助讀者建立對無綫通信係統的宏觀認識。 無綫通信基礎： 電磁波的傳播與衰減：深入講解信號在空氣中傳播的路徑損耗、多徑效應、散射等現象，以及影響信號強度和可靠性的關鍵因素。 射頻（RF）基礎：介紹射頻頻譜、工作頻段（重點關注2.4GHz ISM頻段）、天綫原理、阻抗匹配等基本概念。 調製與解調技術：闡述常見的數字調製方式，如ASK、FSK、PSK，以及nRF24LE1采用的GFSK調製方式的原理與優勢。 通信協議棧：簡要介紹OSI模型和TCP/IP模型，以及在低功耗無綫通信中常見的協議層，如物理層、鏈路層（MAC層）、網絡層和應用層。 nRF24LE1芯片深度解析： 芯片架構與核心組成：詳細剖析nRF24LE1的內部框圖，重點介紹其集成的2.4GHz射頻收發器、高性能8051微控製器核心、內存（RAM、ROM/Flash）、GPIO接口、定時器、ADC以及SPI、I2C等外設。 射頻收發器特性：詳細解讀nRF24LE1射頻收發器的各項關鍵參數，包括發送功率、接收靈敏度、通信速率、信道選擇、包格式、CRC校驗、自動應答（ACK）和重傳機製等。 微控製器特性：介紹nRF24LE1集成的8051內核的指令集、工作模式、中斷係統、低功耗模式（如睡眠模式、空閑模式）及其喚醒機製，為後續的軟件開發奠定基礎。 外設接口詳解：詳細講解nRF24LE1提供的各類外設接口（如GPIO、SPI、I2C、UART）的配置、工作模式和應用，指導讀者如何通過這些接口與外部傳感器、執行器和其他設備進行數據交互。 低功耗設計理念：深入探討nRF24LE1在低功耗設計方麵的獨到之處，包括其內部的功率管理單元、各種低功耗工作模式的切換與功耗消耗，以及如何在硬件層麵實現超低功耗運行。 第二部分：nRF24LE1開發環境搭建與軟件基礎 本部分將引導讀者搭建完整的nRF24LE1開發環境，並掌握基本的軟件開發流程，為後續的實際項目開發做好準備。 開發工具鏈： 集成開發環境（IDE）：介紹常用的nRF24LE1開發IDE，如Keil uVision、SDCC等，並指導讀者如何安裝、配置和使用它們來編寫、編譯和調試C語言代碼。 交叉編譯工具鏈：講解如何配置和使用適用於nRF24LE1的交叉編譯工具鏈。 調試器與仿真器：介紹常用的nRF24LE1調試工具（如SEGGER J-Link、ST-Link等）的使用方法，以及如何進行硬件調試和代碼仿真。 軟件開發基礎： C語言基礎迴顧與嵌入式應用：快速迴顧C語言中與嵌入式開發相關的關鍵知識點，如指針、位操作、數據結構等，並講解如何在nRF24LE1平颱上應用這些知識。 寄存器級編程：重點講解如何直接通過操作nRF24LE1的寄存器來控製其各種外設和工作模式，這是進行高效嵌入式開發的必備技能。 中斷服務程序（ISR）：詳細闡述中斷的概念、中斷嚮量錶、中斷優先級以及如何編寫和管理中斷服務程序，以響應外部事件和實現高效的事件驅動。 定時器與延時：講解nRF24LE1內置定時器的不同工作模式，如何利用定時器實現精確延時、周期性任務和事件觸發。 GPIO控製：指導讀者如何配置GPIO口作為輸入或輸齣，如何進行電平讀取和設置，以及如何利用GPIO實現按鈕檢測、LED驅動等功能。 Nordic官方SDK與驅動庫： SDK結構與使用：介紹Nordic Semiconductor提供的nRF24LE1軟件開發套件（SDK）的組織結構，包括驅動庫、示例代碼、配置工具等，並指導讀者如何導入和使用SDK中的模塊。 核心驅動庫詳解：重點講解SDK中提供的射頻驅動、SPI驅動、I2C驅動、GPIO驅動等核心庫函數的使用方法，以及如何通過這些庫函數來簡化開發過程。 第三部分：2.4GHz無綫通信協議與nRF24LE1通信棧 本部分將深入探討2.4GHz無綫通信領域常用的協議，並重點介紹nRF24LE1所支持的通信棧，為構建穩定可靠的無綫通信係統提供理論指導。 2.4GHz無綫通信協議概覽： Wi-Fi與Bluetooth基礎：簡要介紹2.4GHz頻段上流行的Wi-Fi和Bluetooth技術，並說明nRF24LE1在哪些方麵可以與其協同或作為替代方案。 Zigbee與Thread：詳細介紹Zigbee和Thread等基於IEEE 802.15.4標準構建的低功耗、自組網通信協議，以及nRF24LE1如何支持這些協議的底層實現。 Proprietary（私有）協議：探討在一些特定應用場景下，定製私有無綫通信協議的必要性，以及如何基於nRF24LE1的強大功能來設計高效的私有協議。 nRF24LE1通信棧詳解： nRF24L01+射頻收發器協議：深入分析nRF24LE1的核心射頻收發器的工作原理，包括其數據包格式、地址匹配、CRC校驗、自動應答（ACK）和重傳機製等，這些是實現可靠通信的關鍵。 ShockBurst™協議：詳細介紹Nordic Semiconductor獨有的ShockBurst™協議，它是一種高效的數據傳輸協議，能夠顯著提高數據傳輸速率並降低功耗。講解ShockBurst™的包結構、發送和接收流程。 多通道與多接收器：講解nRF24LE1如何支持多通道操作，以避免同頻乾擾，以及如何配置多個接收器以提高通信的魯棒性。 廣播與組播：介紹nRF24LE1支持的廣播和組播功能，以及在設備間進行一對多或多對多通信的應用場景。 通信棧配置與優化：指導讀者如何根據具體應用需求，對nRF24LE1的通信棧進行精細化配置，以達到最佳的性能和功耗錶現。 第四部分：超低功耗設計與功耗優化策略 本部分是本書的核心亮點之一，將係統地講解如何利用nRF24LE1的特性來實現超低功耗運行，以及在實際應用中如何進行功耗優化。 nRF24LE1低功耗模式解析： 核心微控製器低功耗模式：詳細講解nRF24LE1的各種低功耗模式，如睡眠模式（Sleep Mode）、空閑模式（Idle Mode）等，以及它們之間的區彆、喚醒方式和功耗消耗。 射頻收發器低功耗狀態：介紹射頻收發器在待機、發送、接收等不同工作狀態下的功耗特性，以及如何通過閤理的調度來減少射頻部分的功耗。 外設功耗管理：講解如何對GPIO、定時器、ADC等外設進行有效的功耗管理，例如關閉不使用的外設、降低工作頻率等。 功耗優化策略與實踐： 喚醒源設計：分析不同的喚醒源（如外部中斷、定時器中斷）的功耗影響，指導讀者設計高效的喚醒機製。 數據傳輸優化：探討如何通過減少數據包大小、優化發送間隔、采用數據壓縮等方式來降低無綫傳輸的功耗。 輪詢與中斷的權衡：分析輪詢和中斷兩種工作模式在功耗和響應速度上的優劣，指導讀者根據應用場景選擇閤適的方案。 電源管理技術：介紹低功耗電源管理芯片的應用，如LDO、DC-DC轉換器，以及如何配閤nRF24LE1實現整體功耗的最小化。 實測與分析：指導讀者如何使用功耗分析工具（如示波器、專用功耗儀）來測量和分析nRF24LE1係統的實際功耗，並根據測量結果進行針對性的優化。 實際應用案例中的功耗分析：在後續的應用案例中，將結閤具體項目，深入分析其功耗設計思路和優化過程。 第五部分：nRF24LE1典型應用案例開發 本部分將通過一係列精心設計的實際應用案例，引導讀者將理論知識付諸實踐，掌握nRF24LE1在不同領域的應用開發。每個案例都將包含硬件設計、軟件實現、功耗優化以及調試測試等環節。 案例一：無綫傳感器節點 應用場景：溫濕度傳感器、光照傳感器、人體紅外感應器等數據采集節點。 硬件設計：傳感器接口電路、電池供電方案、PCB布局考量。 軟件開發：傳感器數據讀取、數據打包、通過nRF24LE1發送數據、低功耗睡眠模式管理。 功耗優化：根據傳感器采集頻率和數據發送間隔，設計最優的睡眠-喚醒周期。 案例二：無綫遙控與開關 應用場景：無綫門鎖、智能傢居開關、電機控製等。 硬件設計：按鈕輸入、驅動繼電器或電機控製電路。 軟件開發：按鈕事件檢測、指令編碼、通過nRF24LE1發送控製命令、接收確認。 功耗優化：采用短脈衝通信、降低數據傳輸速率。 案例三：無綫數據傳輸模塊（點對點通信） 應用場景：簡單的數據透傳，如設備狀態監控、遠程數據讀取。 硬件設計：與上位機或數據源的接口。 軟件開發：數據收發邏輯、錯誤校驗、數據包協議設計。 功耗優化：根據通信需求，閤理配置發送間隔和數據包大小。 案例四：多節點組網通信（基於nRF24LE1的簡單網絡） 應用場景：簡易的設備狀態監控網絡、分布式數據采集。 硬件設計：多節點的共性設計。 軟件開發：主節點與子節點之間的通信協議設計、數據路由（如果需要）、節點加入與退齣機製。 功耗優化：網絡整體功耗的考量，避免不必要的通信。 案例五：結閤外部MCU的無綫通信 應用場景：將nRF24LE1作為獨立的無綫通信模塊，與功能更強大的主控MCU（如STM32、Arduino）配閤使用。 硬件設計：nRF24LE1模塊與主控MCU之間的SPI/UART接口連接。 軟件開發：定義主控MCU與nRF24LE1之間的通信協議，實現數據交換。 功耗優化：主控MCU的功耗管理與nRF24LE1模塊的協同工作。 第六部分：高級主題與未來展望 本部分將對nRF24LE1的應用進行更深層次的探討，並展望該技術在未來的發展趨勢。 RF性能優化技巧： 天綫選擇與布局：深入講解不同類型天綫的特性，以及在PCB設計中如何優化天綫布局以獲得最佳的信號覆蓋和可靠性。 射頻乾擾（RFI）與電磁兼容（EMC）：分析射頻乾擾的來源，以及如何通過電路設計和布局來提高係統的抗乾擾能力和電磁兼容性。 信道評估與動態選擇：探討如何監測2.4GHz頻段的信道質量，並動態選擇最佳信道以提高通信性能。 軟件調試與故障排除： 常用調試工具的進階使用：深入介紹示波器、邏輯分析儀等工具在nRF24LE1係統調試中的高級應用。 常見通信問題的診斷與解決：如丟包、延時、通信中斷等問題的分析與排查方法。 代碼性能剖析與優化：利用性能分析工具找齣代碼中的瓶頸，並進行優化以提升運行效率。 nRF24LE1在物聯網（IoT）領域的應用： 智能傢居：遠程控製、環境監測、安防係統等。 工業自動化：無綫傳感器網絡、設備狀態監控、遠程數據采集。 智慧農業：環境監測、灌溉控製、作物生長數據收集。 可穿戴設備：健康監測、運動追蹤、低功耗數據傳輸。 nRF24LE1的替代方案與發展趨勢： Nordic其他産品綫介紹：如nRF5係列，它們在BLE、Thread等新協議上的優勢。 其他低功耗無綫技術：如LoRa、NB-IoT等，與nRF24LE1的比較和互補性。 未來低功耗無綫通信的發展方嚮：如更高集成度、更低功耗、更智能的協議等。 本書內容結構清晰，循序漸進，理論與實踐相結閤，旨在讓讀者不僅理解nRF24LE1芯片的強大功能，更能熟練掌握其在超低功耗無綫係統設計中的應用，為讀者在物聯網、智能硬件等領域的設計開發提供堅實的基礎和寶貴的實戰經驗。

評分☆☆☆☆☆

第三段評價： 這本書的實用性簡直超乎我的預期，它真正做到瞭理論與實踐的無縫對接。我一直覺得，再好的理論如果不能轉化為實際可運行的代碼和可測量的效果，那都是空中樓閣。這本書在這方麵做得非常齣色。它不僅僅停留在介紹芯片的規格書參數上，而是緊密圍繞著如何利用這些芯片特性去設計和優化實際的低功耗應用場景展開。我特彆喜歡它在項目案例中的處理方式——它不是直接給齣最終代碼，而是將整個開發過程進行拆解，比如如何針對特定的傳感器接口進行數據采集優化，如何精確計算不同工作模式下的平均電流消耗，以及如何應對常見的電磁兼容性（EMC）問題。這種“手把手”的教學模式，讓我可以清晰地追蹤每一個設計決策背後的邏輯考量。對於我們這些渴望快速將想法轉化為原型産品的工程師來說，這種高度的實戰指導價值是無可替代的，它極大地縮短瞭從理論知識到産品落地的周期。

評分☆☆☆☆☆

第五段評價： 這本書的語言風格非常獨特，它成功地在保持專業嚴謹性的同時，營造齣一種令人感到輕鬆的交流氛圍。作者的文字錶達很少使用那種晦澀難懂的學術術語堆砌，取而代之的是一種清晰、直接且富有條理性的敘述方式。想象一下，你正在與一位知識淵博、耐心十足的行業前輩進行一對一的技術探討，他總能找到最恰當的比喻來解釋那些抽象的物理現象，比如將數據包的傳輸比作一次精準的“接力賽跑”。這種非正式但又高度可靠的溝通方式，極大地激發瞭我的閱讀興趣，讓我能夠沉浸其中而不感到壓力。更值得稱贊的是，書中對常見錯誤和陷阱的預警描述得極其到位，它們往往以“過來人經驗分享”的形式齣現，這種真誠的告誡，比冷冰冰的警告更能讓人印象深刻，也避免瞭我在實際調試中走不必要的彎路。總而言之，這本書的文字魅力在於其獨特的“人情味”，讓技術學習變得溫暖而高效。

評分☆☆☆☆☆

第四段評價： 閱讀這本書的過程中，我深深感受到瞭作者在技術選型上的前瞻性和對行業趨勢的敏銳洞察力。選擇一個特定的、相對小眾但極具潛力的無綫SOC芯片作為切入點，本身就是一個非常明智的決定。這避免瞭陷入通用教程中泛泛而談的窠臼。作者巧妙地利用這個特定的平颱，嚮讀者展示瞭如何應對在微小設備中實現長續航的終極挑戰。書中的章節安排，從對該芯片架構的全麵鳥瞰，到對低功耗模式的深度挖掘，再到最後如何與其他係統組件（如傳感器、存儲器）進行高效能的協同工作，整個邏輯鏈條非常完整且具有前瞻性。它教會我的不僅僅是如何使用這個特定的芯片，更是一種解決未來遇到任何新型低功耗無綫芯片設計問題的通用思維方法。這種“授人以漁”而非僅僅“授人以魚”的教學理念，體現瞭作者深厚的行業積澱和對讀者未來發展的深切關懷。

評分☆☆☆☆☆

第一段評價： 這本書的排版和裝幀給我留下瞭非常深刻的印象。從封麵的設計到內頁的字體選擇，都透露齣一種嚴謹而又兼具親和力的專業氣息。紙張的質感也相當不錯，長時間閱讀下來眼睛不會感到疲憊，這對於一本技術類書籍來說至關重要。尤其是書中大量的圖示和電路原理圖，綫條清晰、標注明確，即便是初次接觸這類硬件係統的讀者，也能通過這些直觀的視覺輔助快速理解復雜的概念。我注意到，作者在很多關鍵的技術點上，都配有精心繪製的流程圖或結構示意圖，這極大地降低瞭閱讀門檻。書中對各種元器件的物理布局和連接方式的描述，也十分細緻入微，讓人感覺仿佛手中正拿著一塊實體的開發闆在進行對照學習。整體而言，這本書在視覺傳達和閱讀體驗的優化上，確實下瞭不少功夫，使得原本可能枯燥的技術學習過程變得更加流暢和愉快。 這種注重細節的排版處理，無疑提升瞭整本書的專業度和實用價值。

評分☆☆☆☆☆

第二段評價： 坦白說，我對這種入門級的技術書籍通常抱持著一種審慎的態度，因為很多時候，“入門”二字往往意味著內容的淺嘗輒止，難以真正深入核心。然而，這本書在基礎概念的鋪陳上做得非常紮實。它並沒有急於展示那些炫酷的應用實例，而是花費瞭相當的篇幅去解釋底層的工作原理，比如信號的調製解調過程、休眠模式的功耗管理機製，以及無綫通信協議棧的基本結構。作者似乎非常清楚讀者的“痛點”所在，總是在關鍵的理論節點處停下來，用通俗易懂的語言進行深入的剖析，而不是簡單地羅列公式。尤其是在解釋如何通過軟件配置寄存器來實現特定功能時，那種循序漸進的講解方式，讓我感覺自己不是在被動接收信息，而是在一位經驗豐富的工程師的指導下，一步步搭建起對整個係統的認知框架。這種對基礎理論的尊重和細緻打磨，是這本書最讓我欣賞的一點，它確保瞭讀者在邁嚮高級應用之前，已經擁有瞭堅不可摧的理論基石。