linux两个树莓派通信,Arduino与树莓派间的通信实践
最近需要在Arduino之间，以及Arduino和上位机(树莓派)之间传输数据，
原有APC220设备虽然可用，使用也方便，但成本太高，不容易批量，遂寻求其他方案。
一、方案选择
根据搜索的结果和前人经验，有如下几种可行方案：
nRF24L01+ (RF)
ESP8266(WIFI)
XBee (ZigBee)
ENC28J60(LAN)
W5100,W5500(LAN)
其中，Xbee为最优选，但成本太高。
LAN方案不方便，WIFI方案功耗高，蓝牙方案传输距离短，
故考虑RF方案，成本和效果平衡较好。
nRF24L01+价格便宜(5块左右，做工好带天线的15左右)，编程简单，
且存在能同时支持树莓派、Arduino、Linux的RF24库。
Git连接为：https://github.com/TMRh20/RF24.git
便宜的(做工一般的)nRF24L01开发板：
二、接线
1、nRF24L01+引脚图
- 1：地
- 2：3.3V(切不可接5V，烧片)
- 3：CE(RF读写控制引脚)
- 4：CSN(选片引脚)
- 5：SCK(SPI时钟)
- 6：MOSI(SPI主出从入)
- 7：MISO(SPI主入从出)
- 8：IRQ(外部中断)
2、接线方法
编号
nRF24L01
Arduino Mega
Arduino UNO
Rpi(物理管脚)
1
GND
9
2
VCC
1
3
CE
7(可自定义)
7(可自定义)
15(GPIO22)
4
CSN
8(可自定义)
8(可自定义)
24(SPI0CS1)
5
SCK
52
13
23
6
MOSI
51
11
19
7
MISO
53
12
21
8
IRQ
-
-
-
接线示意图：
- Arduino UNO
- Arduino Mega
-
-
- RaspberryPi3
三、代码&运行
RF24库中自带的GettingStarted例子非常方便，其代码包含发送端和接收端两种类型，
默认为接受模式，输入T时切换为发送，输入R则切为接受模式，并有简单的超时判断。
为了易于理解，可简单修正代码，让接收端返回一自增数字。
1、 Arduino
1) RF24库安装
从https://github.com/TMRh20/RF24.git下载RF24后，
将其复制到Arduino安装目录下的libraries目录下，启动ArduinoIDE后,从例子中选择RF24->GettingStarted。
2) 代码修改
发送端不必修改，直接编译上传即可。(注意UNO和Mega的选择和串口选择)
接收端将代码中的radioNumber从默认的0修改为1。如下:
bool radioNumber = 0; (自身为2Node，发送给1Node)
->
bool radioNumber = 1;(自身为1Node，发送给2Node)
1
2
3
1
2
3
简言之，1Node为接收端，2Node为发送端。 建议：原代码中的got_time不易观察理解， 可将接收端中的got_time发送前赋值为一静态可增计数值。
3) 运行 发送端启动后，输入T，使其进入发送模式。 接受端启动即可，无需输入R。(默认为R接收模式) 如上述配置接线正常，可在Serial Monitor中看到发送方和接收方的输出，大致如下： 发送方图(静态自增变量)：
2、 树莓派(RaspberryPi) 本文中使用的树莓派为 16年新发布的RPi3 B型，其管脚如下：
1) RF库安装 将RF24库复制到树莓派(或通过git直接获取)。进入RF24目录后执行如下命令，进行编译和安装(选择SPI方式)
./configure --driver=SPIDEV
sudo make install -B
1
2
1
2
2) 修改系统配置
修改/etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf，如果其中存在
blacklist spi-bcm2708，将其注释。
修改/etc/modules文件，在其中追加一行，开启SPI。
spidev
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5
1
2
3
4
5
reboot重启树莓派后，/dev下会新增spidev0.0和spidev0.1两个设备文件。
3) 代码修改 修改RF24/example_linux/GettingStarted.cpp文件， 同上面的Arduino一样，发送端不必修改， 接收端将radioNumber从默认的0修改为1，并建议吧回送的时戳数据改为自增数字。 在当前目录下执行make后，生成GettingStarted的二进制文件。
4) 运行 使用sudo ./ GettingStarted执行，并输入0进入接收模式。 如Arduino的发送端配置、运行正常，则正常发送回应包。大致如下(自增变量版)：
四、注意&体会
便宜版本的nRF24L01效果一般，很容易受到干扰。带天线的会好些，真做项目不可图便宜。 接线要准确，SPI要理解下原理。CE、CSN其实是可以任意指定的，只是要修改下RF24的初始化代码。
五、RH24例子代码简单说明
以下是RH24(TMRh20)自带的Arduino例子，简单说明一下， 树莓派上为C语言实现的版本，变量、语法略有区别，但逻辑是基本一致的。
变量定义
bool radioNumber = 1; // RF节点名称决定Flag
/* Hardware configuration: Set up nRF24L01 radio on SPI bus plus pins 7 & 8 */
// 指定CE用GPIO7，CSN用GPIO8，需要和接线一致
// 如接线不采用7,8，代码这里需要修改。
RF24 radio(7, 8);
byte addresses[][6] = {"1Node", "2Node"}; // 两个节点名
bool role = 0; // 发送&接收模式Flag
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初始化函数
void setup() {
Serial.begin(115200);
Serial.println(F("RF24/examples/GettingStarted"));
Serial.println(F("*** PRESS 'T' to begin transmitting to the other node"));
radio.begin();
radio.setPALevel(RF24_PA_LOW);
// Open a writing and reading pipe on each radio, with opposite addresses
if(radioNumber){
radio.openWritingPipe(addresses[1]);
radio.openReadingPipe(1,addresses[0]);
}else{
radio.openWritingPipe(addresses[0]);
radio.openReadingPipe(1,addresses[1]);
}
// 默认为监听模式，开始监听
radio.startListening();
}
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执行逻辑
void loop() {
/****************** Ping Out Role ***************************/
if (role == 1) { // 发送模式
radio.stopListening(); // 发送数据前要停止监听
Serial.println(F("Now sending"));
unsigned long start_time = micros(); // 待发送的时戳
// RF24内部会自动处理payload和发送数据不等长的问题
if (!radio.write( &start_time, sizeof(unsigned long) )){ // 发送数据
Serial.println(F("failed"));
}
radio.startListening(); // 数据发送完，需要监听回应数据的到来
unsigned long started_waiting_at = micros();
boolean timeout = false;
while ( ! radio.available() ){ // 超时判断
if (micros() - started_waiting_at > 200000 ){
timeout = true;
break;
}
}
if ( timeout ){
Serial.println(F("Failed, response timed out."));
}else{ // 读数据并显示数据和间隔时间
unsigned long got_time;
radio.read( &got_time, sizeof(unsigned long) );
unsigned long end_time = micros();
// Spew it
Serial.print(F("Sent "));
Serial.print(start_time);
Serial.print(F(", Got response "));
Serial.print(got_time);
Serial.print(F(", Round-trip delay "));
Serial.print(end_time-start_time);
Serial.println(F(" microseconds"));
}
// Try again 1s later
delay(1000);
}
/****************** Pong Back Role ***************************/
if ( role == 0 ) { // 接收模式
static long count = 1; // 自增计数
unsigned long got_time = 0;
if( radio.available()){
while (radio.available()) { // 读数据
radio.read( &got_time, sizeof(unsigned long) );
}
got_time = count++; // 为便于理解，回送自增计数值
radio.stopListening();
radio.write( &got_time, sizeof(unsigned long) ); // 写回应
radio.startListening();
Serial.print(F("Sent response "));
Serial.println(got_time);
}
}
/****************** Change Roles via Serial Commands ***************************/
if ( Serial.available() ) { // 发送&接收模式通过串口决定
char c = toupper(Serial.read());
if ( c == 'T' && role == 0 ){ // 发送模式
Serial.println(F("*** CHANGING TO TRANSMIT ROLE -- PRESS 'R' TO SWITCH BACK"));
role = 1;
}else
if ( c == 'R' && role == 1 ){ //接受模式
Serial.println(F("*** CHANGING TO RECEIVE ROLE -- PRESS 'T' TO SWITCH BACK"));
role = 0;
radio.startListening();
}
}
} // Loop
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