NRF52832学习笔记（2）—— 添加DFU功能（基于SDK15.3）
前言
SDK版本15.3
评估板：pca10040
在 uart 的例程中添加 DFU 功能，使用 s132 的协议栈，因为官方的 BootLoader 工程用的是s132的协议栈。
一、准备工作
在开始实验之前必须先准备以下软件：
- gcc-arm-none-eabi-7-2018-q2-update-win32.exe
由于使用加密的dfu需要用到micro-ecc库进行签名验证，需要micro_ecc_lib_nrf52.lib，而官方的sdk中并没有加入micro_ecc_lib_nrf52.lib，所以需要我们自己编译
直接在官网下载或者用我下载好的，
官网下载地址：https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads
我下载好的：https://download.csdn.net/download/m_pfly_fish/12152291
15.3的sdk用的是7-2018-q2-update版本的gcc，安装这个版本可以跳过编译micro-ecc库时对Makefile.windows文件的修改。用其他版本的gcc时，需要根据版本修改该文件中的gcc路径和版本信息
- make-3.81.exe
官网下载地址：http://gnuwin32.sourceforge.net/packages/make.htm
我下好的：https://download.csdn.net/download/m_pfly_fish/12153126
Windows系统的gnu编译器，执行make用
- micro-ecc-master.zip
官网下载地址：https://github.com/kmackay/micro-ecc
Nordic的DFU中采用了micro-ecc实现ECDSA算法，编译micro_ecc_lib_nrf52.lib时所用到的源码
- python-2.7.12.amd64.msi
官网下载地址：https://www.python.org/downloads/
我下好的：https://download.csdn.net/download/m_pfly_fish/12153141
nrfutil需要用到python-2.7的环境
- nRFgo Studio
从官网下就行
我下好的：https://download.csdn.net/download/m_pfly_fish/12051047
主要提供nrfjprog.exe和mergehex.exe。这两个软件在nRFgo Studio的安装目录下找到 C:\Program Files (x86)\Nordic Semiconductor\nrf5x\bin 安装之后用cmd输入nrfjprog和mergehex，查看是否安装可用。
- oreutils-5.3.0.exe
官网下载地址：http://gnuwin32.sourceforge.net/packages/coreutils.htm
我下好的：https://download.csdn.net/download/m_pfly_fish/12153167
二、软件安装
2.1 双击安装 make-3.81.exe
一直next，注意安装目录使用默认的c盘
2.2 双击安装 coreutils-5.3.0.exe
一直next，注意安装目录使用默认的c盘
2.3 双击安装 gcc-arm-none-eabi-7-2018-q2-update-win32.exe
一直next，注意安装目录使用默认的c盘
安装完成后需要将路径C:\Program Files (x86)\GNU Tools ARM Embedded\7 2018-q2-update\bin;和C:\Program Files (x86)\GnuWin32\bin添加到环境变量Path中
我因为之前还安装了 4.9 2015q3 的 gcc 所以Path中多一个4.9版本的路径
2.4 安装 python-2.7.12.amd64.msi
一直next，注意安装目录使用默认的c盘
安装完毕后，同样需要把python的路径加到环境变量中
添加完成后需要安装 nrfutil
打开 cmd 命令行窗口，跳转至 C:\Python27 目录下，输入python -m pip install nrfutil等待安装完成
三、修改编译BootLoader工程
直接编译sdk中的secure_bootloader工程时会出现以下报错，找不到 uECC.h，micro_ecc_lib_nrf52.lib 和 pk
error: #5: cannot open source input file "uECC.h": No such file or directory
error: L6002U: Could not open file ..\..\..\..\..\external\micro-ecc\nrf52hf_keil\armgcc\micro_ecc_lib_nrf52.lib: No such file or directory
Error: L6218E: Undefined symbol pk (referred from nrf_dfu_validation.o).
3.1 先解决 缺少 uECC.h 的问题
将下载的 micro-ecc-master.zip 解压后修改文件夹名为 micro-ecc，然后拷贝至 nRF5_SDK_15.3.0_59ac345\external\micro-ecc 目录下
在该文件夹中可以找到 uECC.h
3.2 解决缺少 micro_ecc_lib_nrf52.lib 的问题
如果你使用的是15.3的sdk，并且安装了 gcc-arm-none-eabi-7-2018-q2-update-win32.exe 版本的gcc，那么直接双击运行build_all.bat 脚本就可以自动编译出 micro_ecc_lib_nrf52.lib ，在 nRF5_SDK_15.3.0_59ac345\external\micro-ecc\nrf52hf_keil\armgcc 目录中可以找到 micro_ecc_lib_nrf52.lib
假如使用的不是15.3版本的sdk或者使用的不是 gcc-arm-none-eabi-7-2018-q2-update-win32.exe版本的gcc，那么需要修改 nRF5_SDK_15.3.0_59ac345\components\toolchain\gcc 目录下 Makefile.windows 文件
GNU_INSTALL_ROOT := C:/Program Files (x86)/GNU Tools ARM Embedded/7 2018-q2-update/bin/
GNU_VERSION := 7.3.1
GNU_PREFIX := arm-none-eabi
将gcc编译器路径更换为实际路径和实际版本
我使用 4.9 2015q3版本的 gcc 时，将修改 Makefile.windows 文件修改为：
GNU_INSTALL_ROOT := C:/Program Files (x86)/GNU Tools ARM Embedded/4.9 2015q3/bin/
GNU_VERSION := 6.3.0
GNU_PREFIX := arm-none-eabi
3.3 解决缺少 pk 的问题
打开cmd命令行，输入一下指令
nrfutil.exe keys generate private.pem
nrfutil.exe keys display --key pk --format code private.pem --out_file public_key.c
这样生成的秘钥就保存在 public_key.c中，打开public_key.c。把数组pk复制到报错的位置。
3.4 修改BootLoader工程代码
解决完报错后，BootLoader工程还不能正常工作，需要根据情况修改代码
- 如果LED灯IO口跟secure_bootloader工程默认引脚不同或原来LED引脚用作其他功能，需要将dfu_observer()函数中LED灯相关代码屏蔽，否则会一直运行在bootloader，不跳转到application
3.5 配置sdk_config文件
将进入DFU方式改为无按键的BLE连接发送命令方式
四、修改Application工程
4.1 配置sdk_config文件
- 使能 dfu service
- 修改 VS UUID COUNT 值，因为dfu service使用了 128bit 的自定义的 base uuid，所以这里需要在原先的 count 值上+1
4.2 修改ram空间
因为添加了一个自定义的 base uuid，所以需要修改 ram 空间，每增加一个uuid，IRAM1的起始地址就要增加0x10，size 同时减少0x10。
4.3 添加Include目录
- …/…/…/…/…/…/components/libraries/bootloader
- …/…/…/…/…/…/components/libraries/bootloader/ble_dfu
- …/…/…/…/…/…/components/libraries/bootloader/dfu
- …/…/…/…/…/…/components/libraries/svc
4.4 添加源文件
在工程中增加一个文件夹nRF_DFU，并添加以下文件：
- \components\ble\ble_services\ble_dfu\ble_dfu.c
- \components\ble\ble_services\ble_dfu\ble_dfu_bonded.c
- \components\ble\ble_services\ble_dfu\ble_dfu_unbonded.c
在工程中增加一个文件夹nRF_SVC，并添加以下文件：
- \components\libraries\bootloader\dfu\nrf_dfu_svci.c
4.5添加宏
添加下列项：
- NRF_DFU_TRANSPORT_BLE=1
- BL_SETTINGS_ACCESS_ONLY
- NRF_DFU_SVCI_ENABLED
4.6 修改 main.c
添加头文件
#include "nrf_dfu_ble_svci_bond_sharing.h"
#include "nrf_svci_async_function.h"
#include "nrf_svci_async_handler.h"
#include "ble_dfu.h"
#include "nrf_power.h"
#include "nrf_bootloader_info.h"添加代码
/**@brief Handler for shutdown preparation.** @details During shutdown procedures, this function will be called at a 1 second interval* untill the function returns true. When the function returns true, it means that the* app is ready to reset to DFU mode.** @param[in] event Power manager event.** @retval True if shutdown is allowed by this power manager handler, otherwise false.*/
static bool app_shutdown_handler(nrf_pwr_mgmt_evt_t event)
{switch (event){case NRF_PWR_MGMT_EVT_PREPARE_DFU:NRF_LOG_INFO("Power management wants to reset to DFU mode.");// YOUR_JOB: Get ready to reset into DFU mode//// If you aren't finished with any ongoing tasks, return "false" to// signal to the system that reset is impossible at this stage.//// Here is an example using a variable to delay resetting the device.//// if (!m_ready_for_reset)// {// return false;// }// else//{//// // Device ready to enter// uint32_t err_code;// err_code = sd_softdevice_disable();// APP_ERROR_CHECK(err_code);// err_code = app_timer_stop_all();// APP_ERROR_CHECK(err_code);//}break;default:// YOUR_JOB: Implement any of the other events available from the power management module:// -NRF_PWR_MGMT_EVT_PREPARE_SYSOFF// -NRF_PWR_MGMT_EVT_PREPARE_WAKEUP// -NRF_PWR_MGMT_EVT_PREPARE_RESETreturn true;}NRF_LOG_INFO("Power management allowed to reset to DFU mode.");return true;
}//lint -esym(528, m_app_shutdown_handler)
/**@brief Register application shutdown handler with priority 0.*/
NRF_PWR_MGMT_HANDLER_REGISTER(app_shutdown_handler, 0);static void buttonless_dfu_sdh_state_observer(nrf_sdh_state_evt_t state, void * p_context)
{if (state == NRF_SDH_EVT_STATE_DISABLED){// Softdevice was disabled before going into reset. Inform bootloader to skip CRC on next boot.nrf_power_gpregret2_set(BOOTLOADER_DFU_SKIP_CRC);//Go to system off.nrf_pwr_mgmt_shutdown(NRF_PWR_MGMT_SHUTDOWN_GOTO_SYSOFF);}
}/* nrf_sdh state observer. */
NRF_SDH_STATE_OBSERVER(m_buttonless_dfu_state_obs, 0) =
{.handler = buttonless_dfu_sdh_state_observer,
};static void advertising_config_get(ble_adv_modes_config_t * p_config)
{memset(p_config, 0, sizeof(ble_adv_modes_config_t));p_config->ble_adv_fast_enabled = true;p_config->ble_adv_fast_interval = APP_ADV_INTERVAL;p_config->ble_adv_fast_timeout = APP_ADV_DURATION;
}static void disconnect(uint16_t conn_handle, void * p_context)
{UNUSED_PARAMETER(p_context);ret_code_t err_code = sd_ble_gap_disconnect(conn_handle, BLE_HCI_REMOTE_USER_TERMINATED_CONNECTION);if (err_code != NRF_SUCCESS){NRF_LOG_WARNING("Failed to disconnect connection. Connection handle: %d Error: %d", conn_handle, err_code);}else{NRF_LOG_DEBUG("Disconnected connection handle %d", conn_handle);}
}// YOUR_JOB: Update this code if you want to do anything given a DFU event (optional).
/**@brief Function for handling dfu events from the Buttonless Secure DFU service** @param[in] event Event from the Buttonless Secure DFU service.*/
static void ble_dfu_evt_handler(ble_dfu_buttonless_evt_type_t event)
{switch (event){case BLE_DFU_EVT_BOOTLOADER_ENTER_PREPARE:{NRF_LOG_INFO("Device is preparing to enter bootloader mode.");// Prevent device from advertising on disconnect.ble_adv_modes_config_t config;advertising_config_get(&config);config.ble_adv_on_disconnect_disabled = true;ble_advertising_modes_config_set(&m_advertising, &config);// Disconnect all other bonded devices that currently are connected.// This is required to receive a service changed indication// on bootup after a successful (or aborted) Device Firmware Update.uint32_t conn_count = ble_conn_state_for_each_connected(disconnect, NULL);NRF_LOG_INFO("Disconnected %d links.", conn_count);break;}case BLE_DFU_EVT_BOOTLOADER_ENTER:// YOUR_JOB: Write app-specific unwritten data to FLASH, control finalization of this// by delaying reset by reporting false in app_shutdown_handlerNRF_LOG_INFO("Device will enter bootloader mode.");break;case BLE_DFU_EVT_BOOTLOADER_ENTER_FAILED:NRF_LOG_ERROR("Request to enter bootloader mode failed asynchroneously.");// YOUR_JOB: Take corrective measures to resolve the issue// like calling APP_ERROR_CHECK to reset the device.break;case BLE_DFU_EVT_RESPONSE_SEND_ERROR:NRF_LOG_ERROR("Request to send a response to client failed.");// YOUR_JOB: Take corrective measures to resolve the issue// like calling APP_ERROR_CHECK to reset the device.APP_ERROR_CHECK(false);break;default:NRF_LOG_ERROR("Unknown event from ble_dfu_buttonless.");break;}
}在 int main(void) 中添加以下代码
ret_code_t err_code; // Initialize the async SVCI interface to bootloader before any interrupts are enabled.err_code = ble_dfu_buttonless_async_svci_init();APP_ERROR_CHECK(err_code);在static void services_init(void)中添加以下代码
ble_dfu_buttonless_init_t dfus_init = {0};dfus_init.evt_handler = ble_dfu_evt_handler;err_code = ble_dfu_buttonless_init(&dfus_init);APP_ERROR_CHECK(err_code);五、生成烧录固件
直接烧录softdevice、bootloader和application，会发现application并未运行，芯片一直跑在Bootloader中。
芯片启动后先进入Bootloader，检测Bootloader Settings中的数据，如果这些数据指示Flash中有一个有效的Application，则跳转进入Application。Bootloader Settings是Flash中的一段区域，它包含了Application的大小、CRC等数据，执行DFU时也会在这里存储状态信息。
正常执行DFU时，Bootloader自动生成和维护Bootloader Settings信息。而烧录过程不同，需要手动写入。可以根据application.hex生成一个bl_settings.hex，以产生这些数据，然后烧录这个hex，而我们一般将需要烧录的bl_settings.hex、softdevice、bootloader 和 application 文件合并成一个文件，方便量产烧录
5.1 生成bl_settings.hex
打开cmd命令窗口 输入 nrfutil.exe settings generate --family NRF52 --application nrf52832_xxaa_app.hex --application-version 0 --bootloader-version 0 --bl-settings-version 2 bootloader_settings.hex
application-version、bootloader-version、bl-settings-version 分别是 application 版本号、 bootloader 版本号和 bl-settings版本号，可以自定。
5.2 合并 bl_settings.hex、softdevice、bootloader 和 application 文件
合并 BootLoader 文件和 softdevice 文件：mergehex.exe --merge nrf52832_xxaa_s132_bootloader.hex s132_nrf52_6.1.1_softdevice.hex --output production_final1.hex
合并 application 文件：mergehex.exe --merge production_final1.hex nrf52832_xxaa_app.hex --output production_final2.hex
合并 bl_settings.hex 文件：mergehex.exe --merge production_final2.hex bootloader_settings.hex --output production_final.hex
production_final 文件就是最终烧录固件，通过以下指令可以直接烧录固件至开发板中：
- nrfjprog -f NRF52 --eraseall
- nrfjprog -f NRF52 --program "production_final.hex" --verify
- nrfjprog -f NRF52 --reset
六、打包ota固件
打包OTA所需的zip文件。这里只介绍升级 application 的方法
打开cmd命令窗口 输入 nrfutil pkg generate --hw-version 52 --sd-req 0xB7 --application-version 1 --application nrf52832_xxaa_app.hex --key-file private.pem nrf52832_xxaa_app.zip
其中
--sd-req 0xB7，0xB7 是协议栈版本，查看方式可以用nrf go连接板子后查看
--application-version 1 是 application 版本，自定
--key-file private.pem 是之前编译 bootloader 工程时生成的私钥文件
生成的压缩包就是 ota 文件。
七、OTA操作流程
以下用图片来演示操作 ota 流程
发送df命令，控制设备进入BootLoader
BootLoader模式下的设备名可以在BootLoader工程中进行更改
点击右上dfu按钮进行开始ota
ota完成后，设备会自动重启，跳转至 application
参考
https://blog.csdn.net/qq_36347513/article/details/103744653
https://blog.csdn.net/jdsnpgxj/article/details/80772727
（有空再把dfu的原理总结出来）
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