BLE DFU:Application

从Application跳转到Bootloader中,可以采用按键(Button)触发,也可以直接用BLE命令,因此后者称为Buttonless。本文介绍Buttonless DFU服务的技术细节和使用方法。

(1)DFU服务

Buttonless DFU是一个自定义服务,它下面仅包含一个特征:

Attribute UUID Property
Secure DFU Service 0xFE59
Buttonless DFU Characteristic 0x8EC90003-F315-4F60-9FB8-838830DAEA50 Write, Indicate

Buttonless DFU特征主要职责是:从Application进入DFU Mode。

DFU Mode指芯片停驻在Bootloader中,准备或正在执行DFU相关动作。

执行这个过程,DFU Controller发送一个Enter DFU Mode的命令,该命令需要返回Response,然后从Application跳转进入Bootloader,进入DFU Mode。

在代码层面,Enter DFU Mode命令向GPREGRET寄存器写入一个标志位,然后重启。Bootloader启动时会检查该标志位。具体代码为:

uint32_t ble_dfu_buttonless_bootloader_start_finalize(void)
{
    err_code = sd_power_gpregret_clr(0, 0xffffffff);
    err_code = sd_power_gpregret_set(0, BOOTLOADER_DFU_START);
    ...
    NVIC_SystemReset();
}

(2)添加DFU服务

SDK 15提供了一个Buttonless的模板工程:ble_app_buttonless_dfu。用户可以基于该模板,开发自己的应用。

为了理解Buttonless服务,这里向ble_app_hrs工程手动添加Buttonless DFU服务。

打开<sdk>\examples\ble_peripheral\ble_app_hrs工程,确保该工程能够正常运行。

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:

  • <sdk>\components\ble\ble_services\ble_dfu\ble_dfu.c
  • <sdk>\components\ble\ble_services\ble_dfu\ble_dfu_bonded.c
  • <sdk>\components\ble\ble_services\ble_dfu\ble_dfu_unbonded.c
  • <sdk>\components\libraries\bootloader\dfu\nrf_dfu_svci.c

添加Include目录

在工程配置窗口中找到User Include Directories,添加以下路径:

  • ../../../../../../components/libraries/bootloader
  • ../../../../../../components/libraries/bootloader/ble_dfu
  • ../../../../../../components/libraries/bootloader/dfu
  • ../../../../../../components/libraries/svc

如果使用SEGGER Embedded Studio,需要额外注意这些路径末尾的空格,可能导致不被正确识别。

添加宏开关

在工程配置窗口中找到Preprocessor Definitions,添加下列项:

  • NRF_DFU_SVCI_ENABLED
  • NRF_DFU_TRANSPORT_BLE=1
  • BL_SETTINGS_ACCESS_ONLY

配置sdk_config

在sdk_config.h中,做如下更改:

  • BLE_DFU_ENABLED = 1
  • NRF_SDH_BLE_VS_UUID_COUNT += 1

添加头文件

在main.c中添加以下头文件:

  • #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

打开Buttonless示例工程的main.c,将下列函数复制到当前工程的main.c里:

static bool app_shutdown_handler(nrf_pwr_mgmt_evt_t event){};
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){};
NRF_SDH_STATE_OBSERVER(m_buttonless_dfu_state_obs, 0) = {};
static void ble_dfu_evt_handler(ble_dfu_buttonless_evt_type_t event){};

添加Buttonless DFU服务

在main.c/services_init函数末尾添加DFU服务:

ble_dfu_buttonless_init_t dfus_init = {0};

// Initialize the async SVCI interface to bootloader.
err_code = ble_dfu_buttonless_async_svci_init();
APP_ERROR_CHECK(err_code);

dfus_init.evt_handler = ble_dfu_evt_handler;

err_code = ble_dfu_buttonless_init(&dfus_init);
APP_ERROR_CHECK(err_code);    

调整内存地址

按照上面步骤依次走下来,已经可以通过编译。烧录Softdevice和Application,打开串口工具,应该看到日志消息提示内存地址和内存大小需要调整,如下:

<warning> nrf_sdh_ble: Insufficient RAM allocated for the SoftDevice.
<warning> nrf_sdh_ble: Change the RAM start location from 0x20002B90 to 0x20002B98.
<warning> nrf_sdh_ble: Maximum RAM size for application is 0xD468.
<error> nrf_sdh_ble: sd_ble_enable() returned NRF_ERROR_NO_MEM.

在工程配置窗口中找到Section Placement Macro,参照日志调整RAM的起始地址和Size。

重新编译和下载工程。

此时串口工具不再提示内存问题,但是仍然提示Fatal error。这是因为Buttonless DFU服务会检测芯片中的Bootloader,如果我们没有预先烧录Bootloader,就会出现这个错误。

 

至此,为ble_app_hrs工程添加Buttonless DFU服务,代码层面工作全部结束。

(3)Bootloader Settings

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。

生成bl_settings.hex的命令为:

nrfutil settings generate 
    --family NRF52 
    --application app.hex 
    --application-version 2 
    --bootloader-version 2 
    --bl-settings-version 1 
    bl_settings.hex

注意–bl-settings-version只能是1,不可以是其他值。从源代码上看它应该是个预留位,没有作用。

通过命令nrfutil settings display bl_settings.hex可以查看Bootloader Settings的内容:

(4)烧录

每次我们修改应用程序代码,都会导致现有的Bootloader Settings信息失效,需要重新生成并烧录bl_settings.hex。可以利用批处理来完成生成、烧录的动作。

第一次烧录程序时,需要烧录softdevice和bootloader:

@echo off

set app=<your app.hex path>

nrfutil settings generate --family NRF52 --application %app% --application-version 2 --bootloader-version 2 --bl-settings-version 1 bl_settings.hex

nrfjprog -e
nrfjprog --program softdevice.hex
nrfjprog --program bootloader.hex
nrfjprog --program bl_settings.hex
nrfjprog --program %app%
nrfjprog --reset

pause

后续再次烧录,可以省略烧录Softdevice和Bootloader的步骤:

@echo off

set app=<your app.hex path>

nrfutil settings generate --family NRF52 --application %app% --application-version 2 --bootloader-version 2 --bl-settings-version 1 bl_settings.hex

nrfjprog --program bl_settings.hex --sectorerase
nrfjprog --program %app% --sectorerase
nrfjprog --reset

pause

nrfjprog命令中使用了--sectorerase参数,以保证只擦除并填写指定区域。

(5)调试

调试时候会频繁的修改代码,如果每次都要重新生成和下载一遍bl_settings.hex,会疯掉。

我们可以在代码中禁止Bootloader检测Bootloader Settings,让它直接跳转进入Application。

打开Bootloader工程main.c,注释掉main.c中的下面两行代码:

ret_val = nrf_bootloader_init(dfu_observer);
APP_ERROR_CHECK(ret_val);

芯片上电后,Bootloader完全不理会DFU Mode,直接进入Application。这样就如同一个没有Bootloader的工程,可以在Application中自由的调试,也无需生成bl_settings.hex。

 

(完)

8 评论

  1. 我的跳转 bootloader 方法。

    #define BOOTLOADER_DFU_GPREGRET_MASK (0xB0) /**< Magic pattern written to GPREGRET register to signal between main app and DFU. The 3 lower bits are assumed to be used for signalling purposes.*/
    #define BOOTLOADER_DFU_START_BIT_MASK (0x01) /**< Bit mask to signal from main application to enter DFU mode using a buttonless service. */

    #define BOOTLOADER_DFU_GPREGRET2_MASK (0xA8) /**< Magic pattern written to GPREGRET2 register to signal between main app and DFU. The 3 lower bits are assumed to be used for signalling purposes.*/
    #define BOOTLOADER_DFU_SKIP_CRC_BIT_MASK (0x01) /**< Bit mask to signal from main application that CRC-check is not needed for image verification. */

    #define BOOTLOADER_DFU_START (BOOTLOADER_DFU_GPREGRET_MASK | BOOTLOADER_DFU_START_BIT_MASK) /**< Magic number to signal that bootloader should enter DFU mode because of signal from Buttonless DFU in main app.*/
    #define BOOTLOADER_DFU_SKIP_CRC (BOOTLOADER_DFU_GPREGRET2_MASK | BOOTLOADER_DFU_SKIP_CRC_BIT_MASK) /**NRFFW[0] != 0xFFFFFFFF)
    {
    NRF_LOG_INFO(“Setting vector table to bootloader: 0x%08x”, NRF_UICR->NRFFW[0]);
    err_code = sd_softdevice_vector_table_base_set(NRF_UICR->NRFFW[0]);
    if (err_code != NRF_SUCCESS)
    {
    NRF_LOG_ERROR(“Failed running sd_softdevice_vector_table_base_set”);
    return err_code;
    }
    }

    // Signal that DFU mode is to be enter to the power management module
    nrf_pwr_mgmt_shutdown(NRF_PWR_MGMT_SHUTDOWN_GOTO_DFU);

    return NRF_SUCCESS;
    }

  2. sdk15,5832,在HRS工程上用这个过程,的确有效^-^. 但是在做ble_app_uart增加dfu功能时却遭遇到失败。只用softdevice和带DFU的app。uuid已变为2。程序根本不启动,复位后当然就没有RAM应该移动到哪儿start,size最小要多大的提示信息输出。
    大神,能否支个招呢/

  3. 大神,我按照你的步骤还是编译出错。求指教。
    出错行:
    NRF_SDH_STATE_OBSERVER(m_buttonless_dfu_state_obs, 0)={};
    错误提示:..\..\..\main.c(95): error: #29: expected an expression

  4. 文中源代码是哪里看到的?”–bl-settings-version只能是1,不可以是其他值。从源代码上看它“

    1. 你好,你看这么细致啊,我看到提交历史(https://github.com/NordicSemiconductor/pc-nrfutil/commits/master/nordicsemi/dfu/bl_dfu_sett.py)里面在这个文章发布后有几处关于setting version的提交,不知道是不是更新了。我有空看一下更新一下。
      多谢你的提醒。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据