如何使用多个NRF24L01模块搭建一个Arduino无线网络

风筝

在本篇文章中，我们将学习如何搭建由多个NR24L01收发器模块组成的Arduino无线网络。在本示例中，我们搭建了一个由5个节点组成的网络，每个节点都可以与网络中的任何节点通信，同时它们既可以作为发送器，也可以作为接收器。实际上，该示例采用这种方式设置是解释如何搭建更大网络，或者准确地说，我们可以在单个RF信道上共有3125个模块相互通信。现在让我们来看看它是如何工作的。

在我之前的文章中，我们已经学习了如何使用NRF24L01模块和RF24库在两个Arduino开发板之间进行无线通信。现在除了这个库之外，我们还将使用RF24Network库，它可以轻松地构建一个无线网络，其中许多Arduino开发板相互通信。以下是网络拓扑的工作原理。

单个NRF24L01模块可以同时主动监听多达6个其他模块。

RF24网络库利用此能力生成以树形拓扑排列的网络，其中一个节点是基础，所有其他节点是该节点或另一个节点的子节点。每个节点最多可以有5个子节点，这可以达到5级深度，这意味着我们可以创建总共3125个节点的网络。每个节点必须使用15位地址来定义，该地址精确地描述树中节点的位置。

我们实际上可以用八进制格式定义节点的地址。因此，master或base的地址为00，base子地址为01~05，01节点子地址为011~051，依此类推。

注意，如果节点011想要与节点02通信，则通信将必须通过节点01和基节点00，因此这两个节点必须始终是活动的，以便通信成功。

使用RF24Network库的Arduino无线伺服电机控制

在我们开始本文的的主要示例之前，为了更好地理解库的工作方式，让我们举两个Arduinos相互通信的简单示例。这是此示例的电路图。

我们在使用第一个Arduino开发板上的电位计来控制第二个Arduino上的的伺服电机。现在来看看源代码。

以下是电位器侧的代码：

1. /*
   
2.   Arduino Wireless Network - Multiple NRF24L01 Tutorial
   
3. == Example 01 - Servo Control / Node 00 - Potentiometer ==
   
4.   by Dejan, www.HowToMechatronics.com
   
5.   Libraries:
   
6.   nRF24/RF24, https://github.com/nRF24/RF24
   
7.   nRF24/RF24Network, https://github.com/nRF24/RF24Network
   
8. */
   
9. #include <RF24.h>
   
10. #include <RF24Network.h>
    
11. #include <SPI.h>
    
12. RF24 radio(10, 9);               // nRF24L01 (CE,CSN)
    
13. RF24Network network(radio);      // Include the radio in the network
    
14. const uint16_t this_node = 00;   // Address of this node in Octal format ( 04,031, etc)
    
15. const uint16_t node01 = 01;      
    
16. void setup() {
    
17.   SPI.begin();
    
18.   radio.begin();
    
19.   network.begin(90, this_node);  //(channel, node address)
    
20. }
    
21. void loop() {
    
22.   network.update();
    
23.   unsigned long potValue = analogRead(A0);  // Read the potentiometer value
    
24.   unsigned long angleValue = map(potValue, 0, 1023, 0, 180); // Convert the value to 0-180
    
25.   RF24NetworkHeader header(node01);     // (Address where the data is going)
    
26.   bool ok = network.write(header, &angleValue, sizeof(angleValue)); // Send the data
    
27. }

复制代码

首先，我们需要包括RF24和RF24Network库以及SPI库。然后我们需要创建RF24对象，并将其包含在RF24Network对象中。这里我们需要以八进制格式定义节点的地址，也就是，为此节点定义00，为伺服侧的另一个节点定义01。

在setup()函数中，我们需要通过设置此节点的通道和地址来初始化网络。

在loop()函数中，我们需要经常调用update()函数，通过该函数发生网络中的所有操作。然后我们读取电位计的值并将其转换为0到180的值，这适用于伺服控制。然后我们创建一个网络数据头，我们在其中分配数据所在节点的地址。最后，使用write()函数将数据发送到另一个节点。这里第一个参数包含地址信息，第二个参数包含将被发送的数据，第三个参数是数据的大小。

以下是伺服电机端的代码：

1. /*
   
2.   Arduino Wireless Network - Multiple NRF24L01 Tutorial
   
3.   == Example 01 - Servo Control / Node 01 - Servo motor ==
   
4. */
   
5. #include <RF24.h>
   
6. #include <RF24Network.h>
   
7. #include <SPI.h>
   
8. #include <Servo.h>
   
9. RF24 radio(10, 9);               // nRF24L01 (CE,CSN)
   
10. RF24Network network(radio);      // Include the radio in the network
    
11. const uint16_t this_node = 01;   // Address of our node in Octal format ( 04,031, etc)
    
12. Servo myservo;  // create servo object to control a servo
    
13. void setup() {
    
14.   SPI.begin();
    
15.   radio.begin();
    
16.   network.begin(90, this_node); //(channel, node address)
    
17.   myservo.attach(3);   // (servo pin)
    
18. }
    
19. void loop() {
    
20.   network.update();
    
21.   while ( network.available() ) {     // Is there any incoming data?
    
22.     RF24NetworkHeader header;
    
23.     unsigned long incomingData;
    
24.     network.read(header, &incomingData, sizeof(incomingData)); // Read the incoming data
    
25.     myservo.write(incomingData);  // tell servo to go to a particular angle
    
26.   }
    
27. }

复制代码

在另一侧伺服电机上，我们需要以与前面所述相同的方式定义库和对象。 这里八进制格式的节点地址为01。定义伺服电机地址后，在loop()函数中，使用while()循环和available()函数，我们不断检查是否有数据输入。 如果为true，我们将创建一个网络数据头，通过该数据头接收数据，以及创建一个存储数据的变量。 然后使用read()函数读取数据，并将其存储到incomingData变量中。 最后，我们使用这些数据根据另一个节点的电位器移动伺服电机。

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使用多个NRF24L01模块的Arduino无线网络

在理解了上个示例之后，我们可以继续学习本篇文章的主要示例，然后搭建一个由5个Arduino开发板相互通信的无线网络。 以下是该示例的框图。

因此，从基本节点开始，我们将使用电位器控制节点01处的伺服电机，使用第二个电位器，我们将控制节点022处的LED，使用按钮我们将控制节点012处的LED，基本节点的LED将使用节点02处的电位器进行控制。同样使用节点012处的红外传感器，我们将控制节点01处的LED。因此我们可以注意到该示例解释了如何同时发送和接收数据， 以及如何与来自不同分支的节点通信。 我们现在来看看Arduino代码。

基本节点00的代码

1. /*
   
2.   Arduino Wireless Network - Multiple NRF24L01 Tutorial
   
3.           == Base/ Master Node 00==
   
4.   by Dejan, www.HowToMechatronics.com
   
5.   Libraries:
   
6.   nRF24/RF24, https://github.com/nRF24/RF24
   
7.   nRF24/RF24Network, https://github.com/nRF24/RF24Network
   
8. */
   
9. #include <RF24Network.h>
   
10. #include <RF24.h>
    
11. #include <SPI.h>
    
12. #define button 2
    
13. #define led 3
    
14. RF24 radio(10, 9);               // nRF24L01 (CE,CSN)
    
15. RF24Network network(radio);      // Include the radio in the network
    
16. const uint16_t this_node = 00;   // Address of this node in Octal format ( 04,031, etc)
    
17. const uint16_t node01 = 01;      // Address of the other node in Octal format
    
18. const uint16_t node012 = 012;
    
19. const uint16_t node022 = 022;
    
20. void setup() {
    
21.   SPI.begin();
    
22.   radio.begin();
    
23.   network.begin(90, this_node);  //(channel, node address)
    
24.   radio.setDataRate(RF24_2MBPS);
    
25.   pinMode(button, INPUT_PULLUP);
    
26.   pinMode(led, OUTPUT);
    
27. }
    
28. void loop() {
    
29.   network.update();
    
30.   //===== Receiving =====//
    
31.   while ( network.available() ) {     // Is there any incoming data?
    
32.     RF24NetworkHeader header;
    
33.     unsigned long incomingData;
    
34.     network.read(header, &incomingData, sizeof(incomingData)); // Read the incoming data
    
35.     analogWrite(led, incomingData);    // PWM output to LED 01 (dimming)
    
36.   }
    
37.   //===== Sending =====//
    
38.   // Servo control at Node 01
    
39.   unsigned long potValue = analogRead(A0);
    
40.   unsigned long angleValue = map(potValue, 0, 1023, 0, 180); // Suitable for servo control
    
41.   RF24NetworkHeader header2(node01);     // (Address where the data is going)
    
42.   bool ok = network.write(header2, &angleValue, sizeof(angleValue)); // Send the data
    
43.   // LED Control at Node 012
    
44.   unsigned long buttonState = digitalRead(button);
    
45.   RF24NetworkHeader header4(node012);    // (Address where the data is going)
    
46.   bool ok3 = network.write(header4, &buttonState, sizeof(buttonState)); // Send the data
    
47.   // LEDs control at Node 022
    
48.   unsigned long pot2Value = analogRead(A1);
    
49.   RF24NetworkHeader header3(node022);    // (Address where the data is going)
    
50.   bool ok2 = network.write(header3, &pot2Value, sizeof(pot2Value)); // Send the data
    
51. }

复制代码

因此，在基本节点或主节点，我们需要如前所述定义库和对象，并定义主节点将向其发送数据的所有其他节点。 在loop()函数部分，我们首先不断检查是否有数据传入。 如果有，我们读取数据，将其存储到incomingData变量中，然后使用它来控制LED亮度。 这些数据实际上来自节点02的电位器。如果我们看看它的代码，我们可以注意到设置几乎是一样的。 重要的是将正确的地址分配给我们想要发送数据的位置。 本例中是主地址00。所以在读取电位器值并将其转换为0到255的合适PWM值后，我们将这些数据发送给主机。 我们在这里可以注意到我使用millis()函数以10毫秒的间隔发送数据。

节点02的代码

1. /*
   
2.   Arduino Wireless Network - Multiple NRF24L01 Tutorial
   
3.         == Node 02 (Child of Master node 00) ==   
   
4. */
   
5. #include <RF24Network.h>
   
6. #include <RF24.h>
   
7. #include <SPI.h>
   
8. RF24 radio(10, 9);               // nRF24L01 (CE,CSN)
   
9. RF24Network network(radio);      // Include the radio in the network
   
10. const uint16_t this_node = 02;   // Address of our node in Octal format ( 04,031, etc)
    
11. const uint16_t master00 = 00;    // Address of the other node in Octal format
    
12. const unsigned long interval = 10;  //ms  // How often to send data to the other unit
    
13. unsigned long last_sent;            // When did we last send?
    
14. void setup() {
    
15.   SPI.begin();
    
16.   radio.begin();
    
17.   network.begin(90, this_node);  //(channel, node address)
    
18.   radio.setDataRate(RF24_2MBPS);
    
19. }
    
20. void loop() {
    
21.   network.update();
    
22.   //===== Sending =====//
    
23.   unsigned long now = millis();
    
24.   if (now - last_sent >= interval) {   // If it's time to send a data, send it!
    
25.     last_sent = now;
    
26.     unsigned long potValue = analogRead(A0);
    
27.     unsigned long ledBrightness = map(potValue, 0, 1023, 0, 255);
    
28.     RF24NetworkHeader header(master00);   // (Address where the data is going)
    
29.     bool ok = network.write(header, &ledBrightness, sizeof(ledBrightness)); // Send the data
    
30.   }
    
31. }

复制代码

接下来，我们从主机发送电位器数据到节点01，以控制伺服电机。

节点01的代码

1. /*
   
2.   Arduino Wireless Network - Multiple NRF24L01 Tutorial
   
3.         == Node 02 (Child of Master node 00) ==
   
4. */
   
5. #include <RF24Network.h>
   
6. #include <RF24.h>
   
7. #include <SPI.h>
   
8. #include <Servo.h>
   
9. #define led 2
   
10. RF24 radio(10, 9);               // nRF24L01 (CE,CSN)
    
11. RF24Network network(radio);      // Include the radio in the network
    
12. const uint16_t this_node = 01;   // Address of our node in Octal format ( 04,031, etc)
    
13. const uint16_t master00 = 00;    // Address of the other node in Octal format
    
14. Servo myservo;  // create servo object to control a servo
    
15. void setup() {
    
16.   SPI.begin();
    
17.   radio.begin();
    
18.   network.begin(90, this_node); //(channel, node address)
    
19.   radio.setDataRate(RF24_2MBPS);
    
20.   myservo.attach(3);   // (servo pin)
    
21.   pinMode(led, OUTPUT);
    
22. }
    
23. void loop() {
    
24.   network.update();
    
25.   //===== Receiving =====//
    
26.   while ( network.available() ) {     // Is there any incoming data?
    
27.     RF24NetworkHeader header;
    
28.     unsigned long incomingData;
    
29.     network.read(header, &incomingData, sizeof(incomingData)); // Read the incoming data
    
30.     if (header.from_node == 0) {    // If data comes from Node 02
    
31.       myservo.write(incomingData);  // tell servo to go to a particular angle
    
32.     }
    
33.     if (header.from_node == 10) {    // If data comes from Node 012
    
34.       digitalWrite(led, !incomingData);  // Turn on or off the LED 02
    
35.     }
    
36.   }
    
37. }

复制代码

节点01实际上是从两个不同的节点接收数据，一个用于伺服控制，另一个用于来自节点012的红外传感器的LED控制。

节点012的代码

1. /*
   
2.   Arduino Wireless Network - Multiple NRF24L01 Tutorial
   
3.             == Node 012 (child of Node 02)==   
   
4. */
   
5. #include <RF24Network.h>
   
6. #include <RF24.h>
   
7. #include <SPI.h>
   
8. #define led 2
   
9. #define IR 3
   
10. RF24 radio(10, 9);               // nRF24L01 (CE,CSN)
    
11. RF24Network network(radio);      // Include the radio in the network
    
12. const uint16_t this_node = 012;  // Address of our node in Octal format ( 04,031, etc)
    
13. const uint16_t node01 = 01;    // Address of the other node in Octal format
    
14. void setup() {
    
15.   SPI.begin();
    
16.   radio.begin();
    
17.   network.begin(90, this_node);  //(channel, node address)
    
18.   radio.setDataRate(RF24_2MBPS);
    
19.   pinMode(led, OUTPUT);
    
20.   pinMode(IR, INPUT);
    
21. }
    
22. void loop() {
    
23.   network.update();
    
24.   //===== Receiving =====//
    
25.   while ( network.available() ) {     // Is there any incoming data?
    
26.     RF24NetworkHeader header;
    
27.     unsigned long buttonState;
    
28.     network.read(header, &buttonState, sizeof(buttonState)); // Read the incoming data
    
29.     digitalWrite(led, !buttonState); // Turn on or off the LED
    
30.   }
    
31.   //===== Sending =====//
    
32.   unsigned long irV = digitalRead(IR); // Read IR sensor
    
33.   RF24NetworkHeader header8(node01);
    
34.   bool ok = network.write(header8, &irV, sizeof(irV)); // Send the data
    
35. }

复制代码

在本段代码中，我们使用header.from_node属性来获取数据来自哪个节点的信息。 如果输入数据来自主设备，我们用它来控制伺服，如果输入数据来自节点012，我们用它来控制LED。

在节点012，我们有发送和接收。 红外传感器控制节点01处的前面提到的LED，这里的LED是来自主机上的按钮的控制。

节点022的代码

1. /*
   
2.   Arduino Wireless Network - Multiple NRF24L01 Tutorial
   
3.             == Node 022 (child of Node 02)==   
   
4. */
   
5. #include <RF24Network.h>
   
6. #include <RF24.h>
   
7. #include <SPI.h>
   
8. #define led1 2
   
9. #define led2 3
   
10. #define led3 4
    
11. #define led4 5
    
12. RF24 radio(10, 9);               // nRF24L01 (CE,CSN)
    
13. RF24Network network(radio);      // Include the radio in the network
    
14. const uint16_t this_node = 022;  // Address of our node in Octal format ( 04,031, etc)
    
15. const uint16_t master00 = 00;    // Address of the other node in Octal format
    
16. void setup() {
    
17.   SPI.begin();
    
18.   radio.begin();
    
19.   network.begin(90, this_node);  //(channel, node address)
    
20.   radio.setDataRate(RF24_2MBPS);
    
21.   pinMode(led1, OUTPUT);
    
22.   pinMode(led2, OUTPUT);
    
23.   pinMode(led3, OUTPUT);
    
24.   pinMode(led4, OUTPUT);
    
25. }
    
26. void loop() {
    
27.   network.update();
    
28.   //===== Receiving =====//
    
29.   while ( network.available() ) {     // Is there any incoming data?
    
30.     RF24NetworkHeader header;
    
31.     unsigned long potValue;
    
32.     network.read(header, &potValue, sizeof(potValue)); // Read the incoming data
    
33.     // Turn on the LEDs as depending on the incoming value from the potentiometer
    
34.     if (potValue > 240) {
    
35.       digitalWrite(led1, HIGH);
    
36.     } else {
    
37.       digitalWrite(led1, LOW);
    
38.     }
    
39.     if (potValue > 480) {
    
40.       digitalWrite(led2, HIGH);
    
41.     } else {
    
42.       digitalWrite(led2, LOW);
    
43.     }
    
44.     if (potValue > 720) {
    
45.       digitalWrite(led3, HIGH);
    
46.     } else {
    
47.       digitalWrite(led3, LOW);
    
48.     }
    
49.     if (potValue > 960) {
    
50.       digitalWrite(led4, HIGH);
    
51.     } else {
    
52.       digitalWrite(led4, LOW);
    
53.     }
    
54.   }
    
55. }

复制代码

最后，使用来自主机上的另一个电位器的数据来控制节点022处的LED。

因此，总而言之，如果一切正常连接，并且所有节点始终处于活动状态，通过精确寻址节点就可以完成我们的工作，所有繁重的工作都由强大的RF24Network库执行。

以上就是本篇文章的全部内容，希望您能喜欢这篇Arduino文章，并能学到一些新东西。 如果遇到任何问题，请随时在下面进行回复。

Sunyang

您好，非常感谢您的资料。有一个地方不明白，在节点01程序里面要接收00和012的数据分别控制舵机与LED02灯，有一个条件if（header.from_node==10）这个是接收012的数据么？加入01处要接收013的数据应该写if（header.from_node==?）"?"号处填什么啊？另外还有怎么确定接收哪个节点发出的数据？感谢！