使用Nordic的nrf52840实现蓝牙DFU过程

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我是靠谱客的博主优美魔镜，最近开发中收集的这篇文章主要介绍使用Nordic的nrf52840实现蓝牙DFU过程，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

需要用到的软件：

交叉编译环境：gcc-arm-none-eabi
MinGW：下载
Python：下载
micro-ecc源码：下载
nRFUtil：下载或者直接使用python的pip来安装

手机app：nRF Toolbox或者nRF Connect

安装

gcc-arm-none-eabi安装

gcc-arm-none-eabi按照默认配置直接安装，在完成页面选择添加至环境变量。
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MinGW安装

MinGW按照默认配置安装，到Installation Manager界面选择如下三个package：
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点击左上角Installation→Apply Changes后点Apply。安装完成后将路径C:MinGWbin添加至环境变量。安装成功后在命令行输入gcc -v可以查看是否安装成功。

micro-ecc拷贝

将下载的micro-ecc-master压缩包解压后重命名为micro-ecc，然后拷贝到nRF5_SDK_17.1.0_ddde560externalmicro-ecc路径下。
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Python安装

如果安装有多个版本的Python，可以参考使用Nordic的nRF52840 Dongle配合Wireshark对蓝牙设备抓包（BLE）安装。

nRFUtil安装

安装了Python后，可以直接在命令行输入pip install nrfutil进行安装。
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可以在命令行输入nrfutil --help查看是否安装成功，下面的Commands就是支持的命令。

生成micro_ecc_lib_nrf52.lib

打开C:MinGWmsys1.0路径下的批处理文件msys.bat，输入cd /E/nRF5_SDK_17.1.0_ddde560/nRF5_SDK_17.1.0_ddde560/external/micro-ecc/nrf52nf_keil/armgcc后回车（注意路径中用/，不是），然后输入make会有如下提示：
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按照红框中的提示，在相应路径下用记事本打开，改成自己电脑中的路径（注意路径中用/，不是）：

之后输入make，成功生成lib文件

生成公私密钥

用到的命令帮助，可以查看具体的参数：
nrfutil keys generate --help
nrfutil keys display --help

新建一个文件夹，命名为key，在命令行切换路径到新建的文件夹，输入nrfutil keys generate private.pem，生成私钥，每次升级的时候需要用私钥对image进行验签。
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然后使用私钥生成公钥.c文件，输入nrfutil keys display --key pk --format code private.pem --out_file dfu_public_key.c后，会在文件夹下生成公钥的.c文件。

用生成的公钥文件替换E:nRF5_SDK_17.1.0_ddde560nRF5_SDK_17.1.0_ddde560examplesdfu路径下的dfu_public_key.c。
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Boot和App的HEX文件生成

Boot文件使用E:nRF5_SDK_17.1.0_ddde560nRF5_SDK_17.1.0_ddde560examplesdfusecure_bootloaderpca10056_s140_blearm5_no_packs下的keil工程，编译后生成nrf52840_xxaa_s140.hex，复制到key文件夹中，并重命名为Bootloader.hex。

App文件使用E:nRF5_SDK_17.1.0_ddde560nRF5_SDK_17.1.0_ddde560examplesble_peripheralble_app_buttonless_dfupca10056s140arm5_no_packs下的keil工程，将生成的HEX文件名称改为ApplicationA。
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在main函数中新增log输出NRF_LOG_INFO(“My App - A.”);编译。然后将HEX文件名称改为ApplicationB，main函数中log输出改为NRF_LOG_INFO(“My App - B.”);编译，将生成的两个HEX文件复制到key文件夹中。

DFU包生成

用到的命令帮助，可以查看具体的参数：
nrfutil pkg generate --help

在命令行切换路径到key文件夹，输入nrfutil pkg generate --hw-version 52 --sd-req 0x100 --application-version 2 --application
ApplicationB.hex --key-file private.pem app_dfu_package.zip
之后会在key文件夹中生成一个压缩包，这个包就是升级包。
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其中–sd-req这个字段可以通过E:nRF5_SDK_17.1.0_ddde560nRF5_SDK_17.1.0_ddde560componentssoftdevices140hex路径下的hex文件名称确定型号后匹配nrfutil pkg generate --help命令执行后的ID列表。

使用nRF Connect for Desktop下载协议栈的时候打开hex文件会直接显示ID。
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Bootloader Settings文件生成

用到的命令帮助，可以查看具体的参数：
nrfutil settings generate --help

如果直接把协议栈、Bootloader和ApplicationA文件下载进去后，会发现广播名称一直是DfuTarg，一直卡在Bootloader里面处于DFU模式，没有进入ApplicationA。这是因为在进入app程序之前boot需要基于Bootloader Settings中的信息对app程序进行完整性检查。在没有app、app完整性校验失败或者没有Bootloader Settings的情况下，boot会进入DFU模式。
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这个时候就需要Bootloader Settings来设置一下相关的信息，使得首次程序下载进去之后直接从Boot转入App运行。Bootloader Settings包含的信息如下：

在命令行切换路径到key文件夹，输入nrfutil settings generate --family NRF52840 --application ApplicationA.hex --application-version 1 --bootloader-version 1 --bl-settings-version 1 settings.hex，生成Bootloader Settings文件。
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其中–family参数设置如下：

–bl-settings-version参数设置如下：

如果SDK的版本大于等于15.3.0，–bl-settings-version要设置为版本2，如果设置为版本1的话，BootLoader会在引导之前转换为版本2。

HEX文件合成

用到的命令帮助，可以查看具体的参数：
mergehex --h
实际下载时需要4个hex文件，分别为协议栈、boot settings、boot和app。为了方便烧录，可以把4个文件合成一个hex文件，使用到的工具为nRF Command Line Tools，命令为 mergehex，一次最多可以合成3个hex文件，因此需要两步来完成。
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此处以nrf52832为例，找到对应的协议栈hex文件（路径：nRF5_SDK_17.1.0_ddde560componentssoftdevices132hex）复制到key文件夹中。在命令行切换路径到key文件夹，输入mergehex -m s132_nrf52_7.2.0_softdevice.hex bootloader.hex application.hex -o output_file.hex，其中s132_nrf52_7.2.0_softdevice.hex为协议栈文件，bootloader.hex application.hex分别为boot和app文件，这个时候会在key文件夹中生成三合一的hex文件output_file.hex。然后把Bootloader Settings文件合并进去，输入mergehex -m output_file.hex settings.hex -o output_file_finally.hex，这个output_file_finally.hex就是最终要下载进去的hex文件。
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DFU测试

程序下载进去之后，通过串口的log可以看到上电后直接运行了ApplicationA程序。
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进入DFU模式的方法：

ble_app_buttonless_dfu例程，使用手机上的nRF Connect可以搜到Nordic_Buttonless的蓝牙，连接上之后可以看到有一个UUID为0xFE59的服务，服务特征值为0x0003。

然后先使能指示，再写入数据，之后蓝牙会自动断开连接，进入DFU模式，串口log如下。
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然后就可以搜到一个DfuTarg的设备，连接上之后选择DFU，选择要升级的DFU包，然后点击start进行升级

升级完成后，串口log显示运行了ApplicationB程序。重新搜索蓝牙，又可以搜到名称为Nordic_Buttonless的蓝牙。
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使用nRF Toolbox的DFU组件一样是先选定升级包，然后点Update升级。