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nrf_bootloader.c，在nrf_bootloader_init函数中做如下改动：

dfu_enter = dfu_enter_check();

==>

dfu_enter = dfu_enter_check();
dfu_enter = false;  // Force not entering DFU

芯片上电后，Bootloader虽然检测到Setting异常，但仍然进入Application，无需额外烧录bl_settings.hex。

 

（完）