nRF51822：在 macOS 下使用 SEGGER Embedded Studio（SES）搭建开发环境

系统环境

系统：macOS 10.13.6（Windows 和 Linux 同样适用）
网络：联网

软件环境（只能保证这个版本环境好用）

编译器环境：SEGGER Embedded Studio v3.40（SES）
仿真器驱动：J-Link Software and Documentation Pack v6.32i
软件开发包：nRF5 SDK v12.3.0（最后一个支持 nRF51 系列芯片的版本）

硬件环境

开发板：nRF51 DK v1.2.0
开发板：青风 nRF51822 开发板
仿真器：J-Link v9.2（淘宝版）（实测第三方 J-Link for ARM OB v7 不能长时间仿真）

导入 Keil µVersion 工程

尽管 SES（SEGGER Embedded Studio）已经成为 Nordic 官方推荐的免费跨平台开发环境，但是首个获得官方支持带有 SES 工程的 SDK 版本是 v14.1.0，并不包括 nRF51 系列代码。因此对于 nRF51 系列来说，需要通过简单的操作将 Keil 工程转换为 SES 工程。
打开 SES，在菜单栏选择“Tool -> Package Manager”，然后安装“CMSIS-CORE Support Package”和“nRF CPU Support Package”。

在菜单栏，选择“File -> Import Project -> Import Keil MDK Project…”；
导航到 nRF5 SDK 的位置，在路径“examples/ble_peripheral/ble_app_hrs/”中选择一个工程，例如：“pca10028/s130/arm5_no_packs/ble_app_hrs_pca10028_s130.uvprojx”。
选中后，“Import Build Configuration”窗口会弹出，基于完全使用 SES 的目的，此处选择“Internal Toolchain (GCC/Clang)”，点击“OK”按钮，工程将被导入。

调整工程配置

右键点击左侧导航窗口中的工程名，选择弹出菜单中的“Build Configurations…”；
在“Public Configurations”栏录下选中“flash_s130_nrf51_2.0.1_softdevice”；

点击右上方的“-”号删除这个配置并确定，此时导航栏上方将只剩“nrf51422_xxac”这一个配置。

添加 nRF5 MDK 文件

Keil µVersion 使用“Device Packs”用于系统启动文件，包含如系统启动汇编文件“arm_startup_nrf51.s”和系统设置文件“system_nrf51.c”，在 SES 中需要手动添加这些文件。下载文件“ses_nrf51_startup.s”（CSDN 国内路径资源）；
在 SDK 目录中，找到路径“components/toolchain/”，在这里新建文件夹“ses”，然后将下载好的“ses_nrf51_startup.s”文件放置在“ses”文件夹中；
回到 SES 界面，在导航窗口中找到“Internal Files”目录，删除该目录下的“Cortex_M_Startup.s”文件（右键点击该文件并选择“Remove”）；
选中“Internal Files”目录，点击右键弹出菜单，选择“Add Existing File…”，通过这种方式分别添加 SDK 路径下的“components/toolchain/system_nrf51.c”和“components/toolchain/ses/ses_nrf51_startup.s”两个文件。

在导航窗口选中工程名，点击右键弹出菜单选择“Edit Options…”，然后选择“Preprocessor”选项卡；
找到“User Include Directories”项目，将路径“../../../../../../components/device”添加进去；

配对管理器暨 FLASH 存储器调整

在 SDK 目录中找到工程目录“examples/ble_peripheral/ble_app_hrs/pca10028/s130/arm5_no_packs”，在该目录下用文本编辑器创建文件“flash_placement.xml”；
回到 SES 界面，在导航窗口中点击右键弹出菜单，选择“Import Section placement”选项，此时弹出警告窗口，选择“Yes”，再“Yes”，在文件中输入如下内容并保存：

<!DOCTYPE Linker_Placement_File>
<Root name="Flash Section Placement"><MemorySegment name="$(FLASH_NAME:FLASH)"><ProgramSection alignment="0x100" load="Yes" name=".vectors" start="$(FLASH_START:)" /><ProgramSection alignment="4" load="Yes" name=".init" /><ProgramSection alignment="4" load="Yes" name=".init_rodata" /><ProgramSection alignment="4" load="Yes" name=".text" /><ProgramSection alignment="4" load="Yes" name=".dtors" /><ProgramSection alignment="4" load="Yes" name=".ctors" /><ProgramSection alignment="4" load="Yes" name=".rodata" /><ProgramSection alignment="4" load="Yes" name=".ARM.exidx" address_symbol="__exidx_start" end_symbol="__exidx_end" /><ProgramSection alignment="4" load="Yes" runin=".fast_run" name=".fast" /><ProgramSection alignment="4" load="Yes" runin=".data_run" name=".data" /><ProgramSection alignment="4" load="Yes" runin=".tdata_run" name=".tdata" /><ProgramSection alignment="4" keep="Yes" load="Yes" runin=".fs_data_run" name=".fs_data" /></MemorySegment><MemorySegment name="$(RAM_NAME:RAM);SRAM"><ProgramSection alignment="0x100" load="No" name=".vectors_ram" start="$(RAM_START:$(SRAM_START:))" /><ProgramSection alignment="4" load="No" name=".fast_run" /><ProgramSection alignment="4" load="No" name=".data_run" /><ProgramSection alignment="4" load="No" name=".tdata_run" /><ProgramSection alignment="4" load="No" keep="Yes" name=".fs_data_run" address_symbol="__start_fs_data" end_symbol="__stop_fs_data" /><ProgramSection alignment="4" load="No" name=".bss" /><ProgramSection alignment="4" load="No" name=".tbss" /><ProgramSection alignment="4" load="No" name=".non_init" /><ProgramSection alignment="4" size="__HEAPSIZE__" load="No" name=".heap" /><ProgramSection alignment="8" size="__STACKSIZE__" load="No" place_from_segment_end="Yes" name=".stack" /><ProgramSection alignment="8" size="__STACKSIZE_PROCESS__" load="No" name=".stack_process" /></MemorySegment><MemorySegment name="$(FLASH2_NAME:FLASH2)"><ProgramSection alignment="4" load="Yes" name=".text2" /><ProgramSection alignment="4" load="Yes" name=".rodata2" /><ProgramSection alignment="4" load="Yes" runin=".data2_run" name=".data2" /></MemorySegment><MemorySegment name="$(RAM2_NAME:RAM2)"><ProgramSection alignment="4" load="No" name=".data2_run" /><ProgramSection alignment="4" load="No" name=".bss2" /></MemorySegment>
</Root>

在导航窗口中，找到“Internal Files”目录下的“thumb_crt0.s”，在“tdata”字段后加入“fs_data”字段：

ldr r2, =__tdata_end__
bl memory_copy
# ADD HERE ...
ldr r0, =__fs_data_load_start__
ldr r1, =__fs_data_start__
ldr r2, =__fs_data_end__
bl memory_copy
# TO HERE ...

构造（Building）

现在可以构造成功了，右键点击工程名，在弹出菜单中选择“Build”，构造成功如下：

此时 FLASH 和 SRAM 的起始还都是0地址，而 SoftDevice 的空间需要被留出来，所以需要配置空间。还是在导航窗口的工程名中右键选择“Edit Options…”，找到“Linker”选项卡；
找到“Section Placement Macros”选项，添加宏定义（SRAM起始地址可调）：

FLASH_START=0x1B000
SRAM_START=0x20002A10

右键点击工程名，在弹出菜单中选择“Rebuild”，重构成功如下：

微调

在导航窗口选中工程名，点击右键弹出菜单选择“Edit Options…”，然后选择“Preprocessor”选项卡；
找到“Preprocessor Definitions”选项，添加宏定义“NO_VTOR_CONFIG”（这是为了告知 SES 为 SoftDevice 预留向量表的位置）；

连同应用烧录 SoftDevice

在导航窗口选中工程名，点击右键弹出菜单选择“Edit Options…”，然后选择“Loader”选项卡；
找到“Additional Load File[0]”选项，添加 SoftDevice 的相对路径“../../../../../../components/softdevice/s130/hex/s130_nrf51_2.0.1_softdevice.hex”；
再次运行重构。

运行

使用 nRF51-DK 的话不需要更改设置，如果使用其他板子，如我正用的青风电子的板子上的芯片是 nRF51822QFAA，因此要在设置中更改芯片配置，否则无法运行；
在导航窗口选中工程名，点击右键弹出菜单选择“Edit Options…”，然后选择“Debugger”选项卡；
找到“Target Device”选项，选择自己正在使用的芯片，此处选择“nRF51822_xxAA”；

将 nRF51 DK 或自己的板子通过 J-Link 连接到 Mac，确保板子电源供电正常；
在菜单栏，选择“Build -> Build and Run”，可以看到板子灯亮了，确认已经在运行。

通过手机软件 nRF Connect 也能搜索到来自开发板的信号，说明开发板确实在工作了。

调试

在菜单栏，选择“Debug -> Go”，SES 界面变为调试状态，点击左上方的运行按钮，即可开始调试。

在行号旁边点击，可以添加断点。SES 是配套 J-Link 的官方调试软件，所以其他专业软件有的功能 SES 都能做到，至此，环境搭建完成。

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