MR16/DevCBT6

MR16 - 2.4GHz 无线通信模块

产品简介

MR16 是一款高性能 2.4GHz 无线通信模块，基于 SX1281 芯片设计，适用于遥控、传感器数据传输等应用场景。

核心特性

特性	规格
无线芯片	SX1281 (2.4GHz)
主控芯片	STM32F103C8T6
通信协议	BLE/LoRa/GFSK/FLRC
最大距离	> 1km (开阔环境)
数据速率	125bps - 2Mbps
用户接口	UART2 + CLI命令行
显示屏	240×135 彩色LCD
状态指示	WS2812 RGB LED

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数据流

TX 端 (发送端)

用户数据 (UART2) 
    ↓
MR16_PackTxBuffer() ← 自动添加 TX_ID
    ↓
完整数据包 
    ↓
SX1281 无线射频发送 ← 自动添加 同步字节 + CRC

RX 端 (接收端)

SX1281 无线接收 ← 自动校验数据包
    ↓
分通道 ← 自动校验数据包TXID (与三个RX_ID之一 匹配)
    ↓
输出数据包 
    ↓
   DBUS

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代码结构

文件组织

mr16.c - 主实现文件 (1788行)
├─ [PART 1] 核心功能 (MR16 CORE FUNCTIONS)
│  ├─ 无线事件回调
│  ├─ 系统初始化
│  ├─ 主循环
│  └─ 数据包处理
├─ [PART 2] UI显示 (UI DISPLAY FUNCTIONS)
│  ├─ 开机动画
│  ├─ 主界面显示
│  └─ 状态更新
└─ [PART 3] CLI命令 (CLI COMMAND FUNCTIONS)
   ├─ 帮助文本
   ├─ MR16命令处理器
   ├─ Radio命令处理器
   └─ CLI初始化

PART 1: 核心功能模块

1.1 数据格式 (Data Format)

可变长度模式 (VARIABLE)

• 触发方式: UART 空闲中断
• 长度: 动态，根据实际接收数据
• 适用场景: 不定长数据传输
• 注意：在VARIABLE模式下，数据包属性中的payloadlenth表示可能的最大数据包长度

固定长度模式 (FIXED)

• 长度: 预定义 (默认122字节)
• 可调范围: 1-123 字节 (纯用户数据)
• 适用场景: 固定格式数据，如遥控器

1.2 数据包格式

完整数据包结构 (最大127字节):
┌─────────┬──────────────────┬─────────┐
│ Header  │   User Data      │   CRC   │
│ 2 bytes │  1-123 bytes     │ 2 bytes │
└─────────┴──────────────────┴─────────┘

Header (2字节)

• Byte 0: TX_ID 高字节
• Byte 1: TX_ID 低字节
• 用途: 识别发送端，支持多机接收

User Data (1-123字节)

• 用户纯数据，不包含 Header 和 CRC
• VARIABLE 模式: 实际接收长度
• FIXED 模式: 配置的 fixedLength 值
• ⚠️ 不同协议的数据长度限制详见下表

CRC (2字节)

• 算法: CRC16
• 校验范围: Header + User Data
• Byte N+2: CRC 高字节
• Byte N+3: CRC 低字节

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各协议用户数据长度限制

根据 SX1281 硬件限制，不同协议支持的最大用户数据长度不同：

协议	硬件最大总包长	最大用户数据
FLRC	124字节	120字节
GFSK	252字节	248字节
LoRa	253字节	249字节

建议将数据包长度留出百分之5左右的裕度确保射频稳定工作

1.3 失控保护

仅在 RX 端启用

触发条件

• 100ms 未接收到有效数据

安全帧格式

安全帧结构:
┌─────────┬────────────────────────┬─────────┐
│ Header  │  0xFF 0x00 0xFF 0x00   │ 0x00... │
│ 2 bytes │  4 bytes (安全标识)     │ 填充0   │
└─────────┴────────────────────────┴─────────┘

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PART 2: UI 显示模块

2.1 显示界面

开机动画 (MR16_UI_PowerON)

• MR16 Logo
• "Initializing..." 提示

主界面 (MR16_UI_Home)

TX 模式显示:

┌──────────────────────────────┐
│ MR16 Status            [TX]  │
├──────────────────────────────┤
│ Mode: FIXED     Power: 10dBm │
│ Radio: FLRC     DataLen: 122B│
│ Freq: 2450MHz                │
│ TXID: 0x1234                 │
└──────────────────────────────┘

RX 模式显示:

┌──────────────────────────────┐
│ MR16 Status            [RX]  │
├──────────────────────────────┤
│ Mode: FIXED     rxcount:     │
│ Radio: FLRC     ch1: 1234    │
│ Freq: 2450MHz   ch2: 567     │
│ rxid: 0x1234 0x5678 0x9ABC   │
└──────────────────────────────┘

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PART 3: CLI 命令模块

3.1 MR16 系统命令

mr16 <subcmd> [args]  - MR16 系统控制命令

配置管理

• save - 保存当前配置到Flash
• get - 从Flash加载配置
• reset - 恢复默认配置
• mode <VARIABLE|FIXED> - 设置/查看数据格式
• fixedlen <1-123> - 设置用户数据长度（仅FIXED模式）
• power <-18 to +13> - 设置/查看TX功率（dBm）

接收ID配置

• rxid1 <hex> - 设置/查看RX ID通道1
• rxid2 <hex> - 设置/查看RX ID通道2
• rxid3 <hex> - 设置/查看RX ID通道3
• rxid - 显示所有三个RX ID

操作命令

• tx - 启动发送模式
• rx - 启动连续接收模式

信息显示

• show - 显示所有MR16配置
• mode help - 显示模式详细信息

使用示例

mr16 mode FIXED         # 切换到固定长度模式
mr16 fixedlen 32        # 设置用户数据长度为32字节
mr16 power 10           # 设置TX功率为+10dBm
mr16 rxid1 0x1234       # 设置RX ID通道1为0x1234
mr16 tx                 # 启动发送
mr16 rx                 # 启动接收

重要说明

1. fixedlen设置的是仅用户数据长度，不包含总包长度
2. MR16自动添加：Header(2字节) + 用户数据 + CRC(2字节)
3. 有效RX ID范围：0x0001 到 0xFFFE（0x0000和0xFFFF为保留值）

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3.2 Radio 无线命令

radio <subcmd> [args]  - SX1281 无线控制命令

基本操作命令

• mode <BLE|LORA|GFSK|FLRC> - 更改无线工作模式
• rffreq <Hz> - 设置RF频率（单位: Hz）
• power <dBm> - 设置TX功率（-18 到 +13 dBm）
• ramptime <us> - 设置上升时间: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20 微秒
• baudrate [index] - 设置当前模式的波特率

参数配置命令

• modulation <field> <value> - 设置调制参数
  • BLE/GFSK可用字段: br_bw, modindex, shaping
  • LoRa可用字段: sf, bw, cr
  • FLRC可用字段: br_bw, cr, shaping
• packet <field> <value> - 设置数据包参数
  • BLE可用字段: ConnectionState, CrcField, BlePacketType, Whitening
  • GFSK可用字段: Preamble, SyncWordLength, SyncWordMatch, SyncWord1, SyncWord2, SyncWord3, SyncWord, Header, Payload, Crc, Whitening
  • LoRa可用字段: Preamble, Header, Payload, Crc, InvertIQ
  • FLRC可用字段: 与GFSK相同（SyncWord最大4字节）

详细帮助命令

• modulation help - 显示调制参数详细帮助
• packet help - 显示数据包参数详细帮助
• baudrate help - 显示波特率配置详细信息

使用示例

radio mode LORA             # 切换到LoRa模式
radio rffreq 2400000000     # 设置频率为2.4GHz
radio power 10              # 设置TX功率为+10dBm
radio baudrate 2            # 为当前模式设置波特率索引2

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调制参数 (modulation) 完整说明

br_bw - 比特率与带宽

0x04 = 2.0Mbps / 2.4MHz      0x28 = 1.6Mbps / 2.4MHz
0x4C = 1.0Mbps / 2.4MHz      0x45 = 1.0Mbps / 1.2MHz
0x70 = 0.8Mbps / 2.4MHz      0x69 = 0.8Mbps / 1.2MHz
0x8D = 0.5Mbps / 1.2MHz      0x86 = 0.5Mbps / 0.6MHz
0xB1 = 0.4Mbps / 1.2MHz      0xAA = 0.4Mbps / 0.6MHz
0xCE = 0.25Mbps / 0.6MHz     0xC7 = 0.25Mbps / 0.3MHz
0xEF = 0.125Mbps / 0.3MHz

modindex - 调制指数

0  = 0.35      1  = 0.50      2  = 0.75      3  = 1.00
4  = 1.25      5  = 1.50      6  = 1.75      7  = 2.00
8  = 2.25      9  = 2.50      10 = 2.75      11 = 3.00
12 = 3.25      13 = 3.50      14 = 3.75      15 = 4.00

shaping - 调制整形

0x00 = OFF (无整形)
0x10 = BT=1.0 (高斯整形)
0x20 = BT=0.5 (高斯整形)

LoRa模式参数

sf - 扩频因子

0x50 = SF5       0x60 = SF6       0x70 = SF7       0x80 = SF8
0x90 = SF9       0xA0 = SF10      0xB0 = SF11      0xC0 = SF12

bw - 带宽

0x34 = 200kHz    0x26 = 400kHz    0x18 = 800kHz    0x0A = 1600kHz

cr - 编码率

0x01 = 4/5                          0x02 = 4/6
0x03 = 4/7                          0x04 = 4/8
0x05 = Long Interleaving 4/5        0x06 = Long Interleaving 4/6
0x07 = Long Interleaving 4/7

FLRC模式参数

br_bw - 比特率与带宽

0x04 = 2.6Mbps / 2.4MHz       0x28 = 2.08Mbps / 2.4MHz
0x45 = 1.3Mbps / 1.2MHz       0x69 = 1.04Mbps / 1.2MHz
0x86 = 0.65Mbps / 0.6MHz      0xAA = 0.52Mbps / 0.6MHz
0xC7 = 0.325Mbps / 0.3MHz     0xEB = 0.26Mbps / 0.3MHz

cr - 编码率

0x00 = CR_1/2    0x02 = CR_3/4    0x04 = CR_1/0

shaping - 调制整形

0x00 = OFF (无整形)
0x10 = BT=1.0 (高斯整形)
0x20 = BT=0.5 (高斯整形)

使用示例:

radio modulation br_bw 0x4C     # 设置GFSK比特率为1.0Mbps / 2.4MHz
radio modulation sf 0x70        # 设置LoRa扩频因子为SF7
radio modulation br_bw 0x45     # 设置FLRC比特率为1.3Mbps / 1.2MHz

注意: 更改立即生效。使用radio modulation查看当前值。

数据包参数 (packet) 详细说明

BLE模式参数

ConnectionState - 连接状态

0 = MASTER_SLAVE      1 = ADVERTISER      2 = TX_TEST
3 = RX_TEST           4 = RXTX_TEST

CrcField - CRC字段配置

0 = OFF      1 = CRC_3B (3字节CRC)

BlePacketType - BLE数据包类型

0 = PRBS_9           1 = PRBS_15          2 = EYELONG_1_0      3 = EYELONG_0_1
4 = EYESHORT_1_0     5 = EYESHORT_0_1     6 = ALL_1            7 = ALL_0

Whitening - 白化模式

0x00 = ON      0x08 = OFF

GFSK模式参数

Preamble - 前导码长度

0x00 = 4bits       0x10 = 8bits       0x20 = 12bits      0x30 = 16bits
0x40 = 20bits      0x50 = 24bits      0x60 = 28bits      0x70 = 32bits

SyncWordLength - 同步字长度

0x00 = 1byte      0x02 = 2bytes      0x04 = 3bytes
0x06 = 4bytes     0x08 = 5bytes

SyncWordMatch - 同步字匹配

0x00 = OFF       0x10 = 1         0x20 = 2         0x30 = 1_2
0x40 = 3         0x50 = 1_3       0x60 = 2_3       0x70 = 1_2_3

SyncWord1/2/3 - 设置同步字字节

• 格式: <hex_bytes> (例如: 0x12345678)
• GFSK最大5字节
• 使用radio packet SyncWord显示所有已配置的同步字

Header - 包头类型

0x00 = VARIABLE (可变长度)      0x20 = FIXED (固定长度)

Payload - 载荷长度

• 范围: 1-255 字节

Crc - CRC长度

0x00 = OFF       0x10 = 1byte      0x20 = 2bytes      0x30 = 3bytes

Whitening - 白化模式

0x00 = ON      0x08 = OFF

LoRa模式参数

Preamble - 前导码符号数

• 范围: 0-255

Header - 包头类型

0x00 = VARIABLE/EXPLICIT (可变长度/显式)
0x80 = FIXED/IMPLICIT (固定长度/隐式)

Payload - 载荷长度

• 范围: 1-255 字节

Crc - CRC模式

0x00 = OFF      0x20 = ON

InvertIQ - IQ反转

0x40 = NORMAL (正常)      0x00 = INVERTED (反转)

FLRC模式参数

与GFSK大部分参数相同

SyncWord1/2/3 - 设置同步字字节

• FLRC最大4字节

使用示例:

radio packet Payload 64         # 设置载荷长度为64字节
radio packet Crc 0x20           # 启用2字节CRC
radio packet SyncWord1 0x1234   # 设置同步字1为0x1234
radio packet SyncWord           # 显示所有同步字

注意: 使用radio packet不带参数可查看当前参数。

波特率配置 (baudrate) 详细说明

BLE模式波特率

Index 0 = 250 Kbps
Index 1 = 500 Kbps
Index 2 = 1 Mbps

LoRa模式波特率

Index 0 = 216 bps
Index 1 = 1 Kbps
Index 2 = 5 Kbps
Index 3 = 10 Kbps
Index 4 = 20 Kbps
Index 5 = 61 Kbps
Index 6 = 127 Kbps
Index 7 = 203 Kbps

GFSK模式波特率

Index 0 = 125 Kbps
Index 1 = 250 Kbps
Index 2 = 500 Kbps
Index 3 = 1 Mbps

FLRC模式波特率

Index 0 = 130 Kbps
Index 1 = 260 Kbps
Index 2 = 520 Kbps
Index 3 = 1040 Kbps

使用示例:

radio baudrate        # 显示当前所有模式的波特率
radio baudrate 2      # 为当前模式设置波特率索引2

重要说明:

1. 波特率索引必须对当前无线模式有效
2. 更高的波特率提供更快的数据速率但会减少传输距离
3. 更低的波特率增加传输距离但会降低数据速率

配置示例

配置 FLRC模式 :

radio mode FLRC                  # 切换到FLRC模式
radio rffreq 2450000000          # 设置频率2450MHz
radio power 10                   # 设置功率+10dBm
radio ramptime 10                # 设置上升时间10us
radio baudrate 2                 # 设置波特率索引2 (520Kbps)
radio modulation br_bw 0x45      # 1.3Mbps / 1.2MHz
radio modulation cr 0x00         # 编码率CR_1/2
radio modulation shaping 0x10    # BT=1.0高斯整形
radio packet Preamble 0x30       # 16bits前导码
radio packet Payload 114         # 载荷114字节
radio packet Crc 0x20            # 2字节CRC
mr16 mode FIXED                  # 固定长度模式
mr16 fixedlen 110                # 用户数据110字节
mr16 save                        # 保存配置

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3.3 命令特性

• 不区分大小写
• 参数自动解析: 支持十进制、十六进制 (0x前缀)
• 帮助系统: 所有命令支持 help 子命令
• 实时生效: 参数修改后立即更新硬件
• 自动刷新: 参数变更后自动更新 LCD 显示
• 手动保存: 需要手动使用 mr16 save 命令写入flash

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默认配置

/* MR16基本参数 */
format           = MR16_FORMAT_VARIABLE     // 固定长度模式
fixedLength      = 110                      // 用户数据长度110字节
TX_ID            = 0x0001                   // 发送端ID
RX_ID[0]         = 0x0001                   // 接收端ID通道1
RX_ID[1]         = 0x0002                   // 接收端ID通道2
RX_ID[2]         = 0x0003                   // 接收端ID通道3
RadioRole        = RadioRoleTX              // 默认发送端模式

/* 射频基本参数 */
radioMode        = RADIOMODE_FLRC           // FLRC模式
rfFrequency      = 2426000000               // 频率2426MHz
txOutputPower    = 13                       // 发射功率+13dBm
rampTime         = RADIO_RAMP_02_US         // 上升时间2us

/* 波特率索引 */
baudrate.ble     = RF_BAUDRATE_BLE_1M       // BLE: 1Mbps
baudrate.lora    = RF_BAUDRATE_LORA_005K    // LoRa: 5Kbps
baudrate.gfks    = RF_BAUDRATE_GFSK_125K    // GFSK: 125Kbps
baudrate.flrc    = RF_BAUDRATE_FLRC_130K    // FLRC: 130Kbps

/* BLE调制参数 */
BLE.BitrateBandwidth = GFS_BLE_BR_1_000_BW_2_4   // 1.0Mbps / 2.4MHz
BLE.ModulationIndex  = GFS_BLE_MOD_IND_0_50      // 调制指数0.50
BLE.ModulationShaping = RADIO_MOD_SHAPING_BT_0_5 // BT=0.5高斯整形

/* BLE数据包参数 */
BLE.BlePacketType    = BLE_EYELONG_1_0      // Eye pattern长序列1_0
BLE.ConnectionState  = BLE_ADVERTISER       // 广播模式
BLE.CrcField         = BLE_CRC_3B           // 3字节CRC
BLE.Whitening        = RADIO_WHITENING_ON   // 启用白化

/* LoRa调制参数 */
LoRa.SpreadingFactor = LORA_SF12            // 扩频因子SF12
LoRa.Bandwidth       = LORA_BW_0200         // 带宽200kHz
LoRa.CodingRate      = LORA_CR_LI_4_7       // 编码率4/7 (Long Interleaving)

/* LoRa数据包参数 */
LoRa.PreambleLength  = 12                   // 前导码12符号
LoRa.HeaderType      = LORA_PACKET_VARIABLE_LENGTH  // 可变长度
LoRa.PayloadLength   = BUFFER_SIZE          // 载荷长度
LoRa.CrcMode         = LORA_CRC_ON          // 启用CRC
LoRa.InvertIQ        = LORA_IQ_NORMAL       // 正常IQ

/* GFSK调制参数 */
GFSK.BitrateBandwidth = GFS_BLE_BR_0_125_BW_0_3  // 0.125Mbps / 0.3MHz
GFSK.ModulationIndex  = GFS_BLE_MOD_IND_0_50     // 调制指数0.50
GFSK.ModulationShaping = RADIO_MOD_SHAPING_BT_0_5 // BT=0.5高斯整形

/* GFSK数据包参数 */
GFSK.PreambleLength  = PREAMBLE_LENGTH_32_BITS   // 32bits前导码
GFSK.SyncWordLength  = GFS_SYNCWORD_LENGTH_5_BYTE // 5字节同步字
GFSK.SyncWordMatch   = RADIO_RX_MATCH_SYNCWORD_1 // 匹配同步字1
GFSK.HeaderType      = RADIO_PACKET_VARIABLE_LENGTH // 可变长度
GFSK.PayloadLength   = BUFFER_SIZE           // 载荷长度
GFSK.CrcLength       = RADIO_CRC_3_BYTES     // 3字节CRC
GFSK.Whitening       = RADIO_WHITENING_ON    // 启用白化

/* FLRC调制参数 */
FLRC.BitrateBandwidth = FLRC_BR_0_260_BW_0_3 // 0.26Mbps / 0.3MHz
FLRC.CodingRate      = FLRC_CR_1_2           // 编码率1/2
FLRC.ModulationShaping = RADIO_MOD_SHAPING_BT_1_0 // BT=1.0高斯整形

/* FLRC数据包参数 */
FLRC.PreambleLength  = PREAMBLE_LENGTH_32_BITS   // 32bits前导码
FLRC.SyncWordLength  = FLRC_SYNCWORD_LENGTH_4_BYTE // 4字节同步字
FLRC.SyncWordMatch   = RADIO_RX_MATCH_SYNCWORD_1 // 匹配同步字1
FLRC.HeaderType      = RADIO_PACKET_VARIABLE_LENGTH // 可变长度
FLRC.PayloadLength   = BUFFER_SIZE           // 载荷长度
FLRC.CrcLength       = RADIO_CRC_3_BYTES     // 3字节CRC
FLRC.Whitening       = RADIO_WHITENING_OFF   // 禁用白化

/* 同步字默认值 */
GFSK.SyncWord1       = 0x12 0x34 0x56 0x78 0x9A
GFSK.SyncWord2       = 0x23 0x45 0x67 0x89 0xAB
GFSK.SyncWord3       = 0x34 0x56 0x78 0x9A 0xBC
FLRC.SyncWord1       = 0x12 0x23 0x34 0x45
FLRC.SyncWord2       = 0x56 0x67 0x78 0x89
FLRC.SyncWord3       = 0x9A 0xAB 0xBC 0xCD

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性能指标

参数	值
最大数据包长度	127 字节
最大用户数据	123 字节
DBUS 输出频率	71Hz (14ms间隔)
失控检测延迟	100ms
UI 刷新频率	1Hz (RX模式)
命令响应	<10ms

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⚠️ 注意事项

· 数据长度限制

根据不同协议，用户数据长度有严格限制:

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    各协议数据长度对照表                            │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  FLRC:  最大 120 字节 | 推荐 ≤ 110 字节                          │
│  GFSK:  最大 248 字节 | 推荐 ≤ 240 字节                          │
│  LoRa:  最大 249 字节 | 推荐 ≤ 240 字节                          │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

· ID 配置规则

规则	说明
有效范围	0x0001 - 0xFFFE
保留值	0x0000 和 0xFFFF (禁用通道)
TX_ID	发送端唯一标识
RX_ID	接收端最多配置3个，自动匹配
多机通信	一个TX可以被多个RX接收 一个RX可以接收至多3个TX

# ❌ 无效配置
mr16 rxid1 0x0000   # 保留值，无效
mr16 rxid1 0xFFFF   # 保留值，无效

# ✅ 有效配置
mr16 rxid1 0x1234   # 有效
mr16 rxid2 0x5678   # 有效
mr16 rxid3 0x9ABC   # 有效

· 失控保护

特性	说明
启用范围	仅RX端
触发条件	100ms 未接收有效数据
安全帧标识	0xFF 0x00 0xFF 0x00 (4字节)

安全帧示例:

接收无效 100ms → 自动生成安全帧
┌─────────┬────────────────────┬──────────────────┐
│ TX_ID   │ 0xFF 0x00 0xFF 0x00│ 剩余数据填充0x00 │
│ 2 bytes │ 4 bytes            │ 变长             │
└─────────┴────────────────────┴──────────────────┘

下游应用处理:

// 检测安全帧
if (data[2]==0xFF && data[3]==0x00 && data[4]==0xFF && data[5]==0x00) {
    // RC失控，执行安全动作
    motor_stop();
    printf("RC Failsafe Triggered!\n");
}

⚠️ 避免冲突: 正常数据不应包含连续的 0xFF 0x00 0xFF 0x00 模式

· 通信要求

重要提醒：发送端和接收端必须配置完全一致，否则无法通信！

参数	命令	说明	示例
1. 无线协议	radio mode <协议>	双方必须使用相同协议	radio mode FLRC
2. 波特率	radio baudrate <索引>	同协议下必须相同	radio baudrate 2
3. 调制属性	radio modulation ...	关键项必须一致	radio modulation sf 0x70
4. 数据包属性	radio packet ...	关键项必须一致/强烈建议一致	radio packet Preamble 8
5. 中心频率	radio channel <MHz>	工作频率必须一致	radio channel 2450
6. 设备ID	mr16 txid/rxid <ID>	TX端ID = RX端ID	mr16 txid 0x1234

说明：

​ 文档中的 radio baudrate 列表为开发者提供的若干示例调制参数预设，便于快速配置。用户也可以通过 radio modulation 命令自行精细配置调制属性。为了确保通信成功， **调制属性 （modulation ）**和 包属性() 必须在发送端和接收端保持一致。

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开发者信息

• 版本: 2.0
• 最后更新: 2024-12-09
• 开发团队: MR16 Development Team

相关文件

• mr16.c - 主实现文件
• mr16.h - 头文件定义
• config.c - 配置管理
• sx1281_driver.c - SX1281 驱动
• lcd.c - LCD 驱动

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文档结束