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//러봇랩
웹사이트: http://www.lovot.co
인스타그램: https://www.instagram.com/lovotlab/
// 코드
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nRF24L01모듈을 이용해서 단방향 통신해보기[아두이노 강좌]
오늘은 무선통신 모듈인 nRF24L01 모듈을 이용해보도록 하겠습니다. RF란? Radio Frequency로, 직역하면 무선 주파수라고 할 수 있습니다.
Source: m.blog.naver.com
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Source: diyver.tistory.com
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주제에 대한 기사 평가 아두 이노 무선 통신
- Author: 러봇랩
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- Date Published: 2022. 3. 11.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=5XII1h-AkEk
nRF24L01모듈을 이용해서 단방향 통신해보기[아두이노 강좌]
안녕하세요. 메카솔루션입니다.
오늘은 무선통신 모듈인 nRF24L01 모듈을 이용해보도록 하겠습니다.
RF란?
Radio Frequency로, 직역하면 무선 주파수라고 할 수 있습니다.
무선 주파수는 무선 통신용으로 사용되는 주파수로,
통상 3kHz ~ 300GHz까지 사용하지만, 법규상으론 10kHz ~ 3000GHz로 되어 있습니다.
RF통신을 사용하는 수많은 모듈 중에 nRF24L01가 있습니다.
동작전압은 1.9~3.6V이지만, 다른 통신핀들은 5V 로직전압을 가져서,
전원만 제외하고 별도의 전압 레벨 컨버터를 거칠필요 없이 아두이노에 연결할 수 있습니다.
(전원 5V 인가시 고장납니다…)
nRF24L01의 장단점
nRF24L01의 장점은 무선통신 종류 중 WiFi나 Bluetooth, ZigBee, NFC 모듈보다 값이 싸다는 장점을 가지고 있습니다.
그렇다면 단점은 무엇일까요? 프로그램이 다소 무겁고 주변 환경에 따라 무선통신거리의 변동이 조금 심하게 차이가 납니다.
PCB 형태의 nRF24L01는 이론상 200m 가량 된다고 하지만, 실외에서도 10여 m 만 될 때도 있고, 2.4GHz을 이용하기에 수신기와 송신기 사이에 벽처럼 장애물이 있으면 수신율이 떨어지는 단점이 있습니다.
[출처:Youtube-nRF24L01 range test(arduino) / iforce2d]해외의 nRF24L01관련 실험 영상들을 확인해보면, 위와 같이 거리에 따른 테스트를 한 결과들이 많이 있습니다. 이미지상으로는 간략화되어 있고, 실제는 변동이 조금 심한 편입니다.
참고로 이를 완화하기 위해 PA-LNA가 있는 nRF24L01p(nRF24L01+)도 있습니다. PA(Power Amplifier)의 설정에 따라 다르겠지만, 안테나 버전은 약 800m 가량 된다고 합니다.
아두이노와 nRF24L01 연결하기
nRF24L01 모듈에는 실크가 따로 표시되어 있지 않기 때문에, 잘못 연결하지 않도록 유의해서 연결해주셔야 합니다. SPI 통신 방식을 이용하며, IRQ는 따로 연결하지 않습니다. 참고로, nRF24L01 모듈용 Atmega48 개발보드를 이용하면 I2C로도 사용할 수 있습니다.
크게는 두 가지 방법으로,
점퍼선으로 하나씩 연결하는 방법과 모듈 어댑터를 이용하는 방법이 있습니다.
< 점퍼선으로 바로 연결하기 > 배선하기가 어렵다면 아래의 그림으로 보면서 점퍼선으로 연결하면 됩니다. 특히, 전원은 앞서 언급했지만 아두이노와 점퍼선으로 바로 연결 시 반드시 3.3V 만 인가해야 합니다.
참고로, 브레드보드에 바로 끼울 수 없는 형태(핀이 겹치고 중복됨)기 때문에
F-M 케이블을 통해 아두이노 보드에 바로 연결하는 것을 권장합니다.
뒤에 언급을 하겠지만, 3.3V와 GND 사이에 바이패스 커패시터(보통 10uF 전해콘덴서)를 연결해서 전원의 노이즈를 줄여주는 것을 권장합니다.
*저전력(짧은 거리)에는 크게 눈에 띄지 않지만, 고전력(먼 거리)에서는 노이즈가 생겨 통신이 안 될 수 있습니다.
점퍼선으로 바로 끼우는 건 빠지기가 비교적 쉽다는 단점을 가지고 있습니다.
< nRF24L01 모듈 어댑터를 이용해 연결하기 >
nRF24L01 모듈 어댑터는 3.3V 레귤레이터가 내장되어 있어서
아두이노 5V 전원을 인가해서 사용할 수 있습니다.
배선방법은 nRF24L01 모듈을 어댑터에 끼우고 점퍼선으로 바로 연결하는 위의 방법과 동일합니다.
nRF24L01 프로그램 코드 알아보기
통신 테스트를 하기 위해선 아두이노 보드 2개와 nRF24L01 모듈이 2개가 필요합니다.
프로그램 코드를 통해 하나는 송신쪽과 다른 한 쪽은 수신쪽으로 설정합니다.
우선 위의 라이브러리(혹은 첨부파일)를 설치해주고, 아래의 프로그램 코드를 작성해주시길 바랍니다.
< 송신부(보내는 쪽) >
#include
#include
#include
RF24 radio(7, 8); // SPI 버스에 nRF24L01 라디오를 설정하기 위해 CE, CSN를 선언.
const byte address[6] = “00001”; //주소값을 5가지 문자열로 변경할 수 있으며, 송신기와 수신기가 동일한 주소로 해야됨.
void setup() {
radio.begin();
radio.openWritingPipe(address); //이전에 설정한 5글자 문자열인 데이터를 보낼 수신의 주소를 설정
radio.setPALevel(RF24_PA_MIN); //전원공급에 관한 파워레벨을 설정합니다. 모듈 사이가 가까우면 최소로 설정합니다. //거리가 가까운 순으로 RF24_PA_MIN / RF24_PA_LOW / RF24_PA_HIGH / RF24_PA_MAX 등으로 설정할 수 있습니다. //높은 레벨(거리가 먼 경우)은 작동하는 동안 안정적인 전압을 가지도록 GND와 3.3V에 바이패스 커패시터 사용을 권장함. radio.stopListening(); //모듈을 송신기로 설정
}
void loop() {
const char text[] = “Hello World”;
radio.write(&text, sizeof(text)); //해당 메시지를 수신자에게 보냄
delay(1000);
}
[출처:How to Mechatronics – Arduino Wireless Communication – NRF24L01 Tutorial]< 수신부(받는 쪽) >
#include
#include #include
RF24 radio(7, 8); // SPI 버스에 nRF24L01 라디오를 설정하기 위해 CE, CSN 선언.
const byte address[6] = “00001”; //주소값을 5가지 문자열로 변경할 수 있으며, 송신기과 수신기가 동일한 주소로 해야됨.
void setup() {
Serial.begin(9600);
radio.begin();
radio.openReadingPipe(0, address);
radio.setPALevel(RF24_PA_MIN); //전원공급에 관한 파워레벨을 설정합니다. 모듈 사이가 가까우면 최소로 설정합니다. //거리가 가까운 순으로 RF24_PA_MIN / RF24_PA_LOW / RF24_PA_HIGH / RF24_PA_MAX 등으로 설정할 수 있습니다. //높은 레벨(거리가 먼 경우)은 작동하는 동안 안정적인 전압을 가지도록 GND와 3.3V에 바이패스 커패시터 사용을 권장함
radio.startListening(); //모듈을 수신기로 설정
}
void loop() {
if (radio.available()) {
char text[32] = “”;
radio.read(&text, sizeof(text));
Serial.println(text);
}
}
[출처:How to Mechatronics – Arduino Wireless Communication – NRF24L01 Tutorial]위와 같이 프로그램 코드를 업로드 해주시고,
시리얼 모니터 창을 확인해보면,
위와 같이 Hello World라는 문장을 확인할 수 있습니다!
No line ending(line ending 없음)이 아닌 Both NL & CR로 변경해주세요!
마지막으로,
nRF24L01 모듈을 사용하면서 아두이노 보드 연결하고 포트와 보드까지 다 맞게 설정했는데도
아래와 같이 “COM 포트를 여는데 에러 발생”이 증상이 나타날 수 있습니다.
원인은 nRF24L01에 전원 공급이 원활하지 않거나
전원부족으로 아두이노 전원이 부족해서 나타나는 증상입니다.
바이패스 커패시터를 연결해보시고, 그래도 완화되지 않는다면,
업로드 후에, nRF24L01 모듈을 연결해보시길 바랍니다.
아두이노 nRF24L01 모듈로 무선통신 하는 방법
<목표>
– 아두이노의 무선 통신의 대표는 WiFi, Bluetooth, RF통신 이 있다.
이 중에서 이번에는 RF통신을 다뤄보도록 한다.
RF란?
Radio Frequency로, 직역하면 무선 주파수 이며,
곧 주파수를 통한 통신을 뜻한다.
nRF24L01 이란
2.4gHz의 주파수를 사용하는 무선통신 모듈 중 하나이다.
대표적인 RF통신 모듈이고, 1:N 통신에 많이 사용한다.
단방향 통신이 주된 사용 방법이지만, 양방향 통신도 가능하다.
nRF24L01 은 무선 통신 가능 거리가 짧게는 5m 정도에서 1~2km 까지도 된다.
보통의 유통되는 아두이노용 nRF24L01 는 길어야 200m 라고 봐야한다.
<준비물>
– 아두이노, nRF24L01 모듈 2세트
필자의 경우에는 아두이노 나노와 nRF24L01 모듈이 합쳐져있는 보드를 사용 중이라 설명이 부족한 부분이 있을지도…
<회로도>
회로도는 딱히 없고
nRF24L01 의 핀에 아두이노 핀을 잘 연결해주면 된다.
필자가 올린 예제 코드를 그대로 사용하려면 위의 표에 따라서 핀을 연결해주면 된다.
<코드>
#include
#include #include RF24 radio(10, 9); // SPI 버스에 nRF24L01 라디오를 설정하기 위해 CE, CSN를 선언. const byte address[6] = “00001”; //주소값을 5가지 문자열로 변경할 수 있으며, 송신기와 수신기가 동일한 주소로 해야됨. void setup() { radio.begin(); radio.openWritingPipe(address); //이전에 설정한 5글자 문자열인 데이터를 보낼 수신의 주소를 설정 radio.setPALevel(RF24_PA_MIN); //전원공급에 관한 파워레벨을 설정합니다. 모듈 사이가 가까우면 최소로 설정합니다. //거리가 가까운 순으로 RF24_PA_MIN / RF24_PA_LOW / RF24_PA_HIGH / RF24_PA_MAX 등으로 설정할 수 있습니다. //높은 레벨(거리가 먼 경우)은 작동하는 동안 안정적인 전압을 가지도록 GND와 3.3V에 바이패스 커패시터 사용을 권장함. radio.stopListening(); //모듈을 송신기로 설정 } void loop() { const char text[] = “Hello World”; radio.write(&text, sizeof(text)); //해당 메시지를 수신자에게 보냄 delay(1000); } 송신부 코드 – 메카솔루션 코드 일부 수정
#include
#include #include RF24 radio(10, 9); // SPI 버스에 nRF24L01 라디오를 설정하기 위해 CE, CSN 선언. const byte address[6] = “00001”; //주소값을 5가지 문자열로 변경할 수 있으며, 송신기과 수신기가 동일한 주소로 해야됨. void setup() { Serial.begin(9600); radio.begin(); radio.openReadingPipe(0, address); radio.setPALevel(RF24_PA_MIN); //전원공급에 관한 파워레벨을 설정합니다. 모듈 사이가 가까우면 최소로 설정합니다. //거리가 가까운 순으로 RF24_PA_MIN / RF24_PA_LOW / RF24_PA_HIGH / RF24_PA_MAX 등으로 설정할 수 있습니다. //높은 레벨(거리가 먼 경우)은 작동하는 동안 안정적인 전압을 가지도록 GND와 3.3V에 바이패스 커패시터 사용을 권장함 radio.startListening(); //모듈을 수신기로 설정 } void loop() { if (radio.available()) { char text[32] = “”; radio.read(&text, sizeof(text)); Serial.println(text); } } 수신부 코드 – 메카솔루션 코드 일부 수정
나노 + nRF24L01 원보드의 경우 핀맵에 따라서 통신에 사용해야 할 핀이 정해져 있다.
SPI 통신을 위해서 nRF24L01 의 CE핀과 CSN을 사용자가 선택을 해주어야하는데,
원보드의 경우 CE핀은 D10, CSN핀은 D9에 연결되어 있다.
<실행 결과>
수신부 아두이노의 시리얼모니터를 보면 문자가 정상적으로 계속 수신되는 것을 확인할 수 있다.
중요한 것은 Both NL & CR 로 선택해야 된다는 것이다.
※ 궁금하시거나 질문사항이 있으시면 댓글로 작성해주시면 답변해 드릴 수 있는 부분에서 친절히 답변드리겠습니다!
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