號呆鵝的操盤室

Introduction of SoftDevice 這一篇我要介紹Nordic SDK的用法，我第一次讀完寫的筆記。自己也都不大會，只好寫下來給社會大眾笑了。 通信系統一般會包括 {Antenna, LNA, RF filter-chain, Digital-front-end, Baseband, BLE protocol}。Baseband/ protocol包括硬體加速器和軟體，這邊的軟體就是SoftDevice，Nordic提供編譯好的binary，燒進指定區域就有BLE protocol可以用。Nordic提供 一系列的SoftDevice ，我只用過S110，其他的都是照著網頁的寫（心虛） S110：BLE Peripheral S120：BLE Peripheral or Central S130：BLE Central, Observer, Broadcaster S210：ANT+ S310：BLE & ANT+ concurrent Nordic的SoftDevice燒進去後，memory map如下圖，S110占Flash(96KB)，RAM(8KB)，這個數量級證明BLE protocol沒辦法自幹。Nordic SDK讓BLE protocol和User code跑在同個space裡，使用MPU(Memory Protection Unit)保護記憶體不互踩，只是debug要花點心思。另外SoftDevice會佔某些MCU的硬體，用戶要知道哪些硬體還可以用。這種做法最優的地方是BLE protocol能無痛升級，怎麼設計SoftDevice也很有趣。用戶的code用SVC(Supervisor Call)呼叫SoftDevice，這部分等有空再寫一下。我在用的S110 SoftDevice這裡有 文件 可以閱讀。 Basic Program Structure of LBS Example 底下介紹 上一篇 的程式，Nordic sample code結構都差不多，先把周邊設備都初始化，然後初始化BLE stack，最後進入一個low power的main-loop等待事件。Nordic整份SDK都用了event-driven思維，這部分也很值得學習。 ...

Introduction 這篇開始要進入BLE主題，首先會介紹怎麼跑起來BLE-blinky這個範例，然後介紹Nordic的BLE protocol怎麼使用。 Compile & Flash Nordic LBS Example Against PCA10001 Nordic提供不少BLE的範例，裡面最簡單的就是LBS（LED-Button Service）。這個範例讓手機透過BLE遠端控制板子的LED亮暗；按下button時候，手機也可以即時收到通知。這個範例包括central和peripheral雙向通訊，仔細研究大概就能抓住Nordic SDK怎麼用。編譯和Flash的步驟如下： Sample code路徑如下： nRF51_SDK_10.0.0_dc26b5e/ examples/ ble_peripheral/ experimental_ble_app_blinky/ 把裡面的pca10028整個複製一份叫pca10001，把裡面S110的Makefile和Linker script做必要的修改，然後Makefile也可以補強一點。這裡不再重寫一次，直接參考前一篇文章。 然後下去build，送你一個build error應該是合情合理的 (3)的原因是某個目錄找不到，名稱和board name以及softdevice name有關。我們換了一個board，這裡也得幫他準備 從這個：experimental_ble_app_blinky/ config/ experimental_ble_app_blinky_s110_pca10028 複製到：experimental_ble_app_blinky/ config/ experimental_ble_app_blinky_s110_pca10001 這個目錄只有一個檔案，叫nrf_drv_config.h，這個檔案其實是SDK的一部分，調整那些功能要啟動。Nordic也不希望直接改SDK裡的這個檔案，正確的做法是拷貝這個檔案到project底下，然後修改inclusion search path，把private header放到最前面。這也是實戰中非常常見的做法。 然後理論上就可以build以及燒錄進去，接下來開發版就變成一個BL...

Introduction 這篇文章介紹怎麼用Makefile + GCC搭建NRF51的開發環境，我試著結合自己工作經驗，聊一下我對建構開發環境的看法。另外我在Windows/ Linux/ Mac三個作業系統都試過可以用，投資時間在GCC開發環境其實是值得的。 我認為工程師一定要自己親手架設過開發環境，親身體驗所有細節，才會成為高手。我工作的地方選擇專業分工，大多環境的東西都有專人維護，團隊成員只要會用會抱怨就可以了。但是compiler如果出問題，最好的手法是單獨抽出compile command，修改compile flag，或著丟出pre-processor output來觀察。能弄清楚程式怎麼編譯，連結，image檔怎麼出來，真的是好處多多。 我過去我用過Keil ARM寫Samsung S3C2410的bootloader。產生好ELF以後，抽出text/data section，自己寫工具下載到NAND Flash，然後看CPU開機載入我寫的程式 -> 爽！不過前面的敘述裡，還是有個版權物Keil ARM。所以這次我要脫離舒適圈，採用GCC + Makefile做一樣的事。 目錄結構 好的目錄結構帶你上天堂！這個題目其實沒有聖杯，端看規劃的目的。我規劃的目錄結構如下，設計初衷是整個目錄能放在隨身碟帶著走，所以compiler也解壓縮到裡面去。但我還是得安裝另外一些小工具。最後我還是用安裝檔裝到/c/Program Files/底下，這樣能大幅壓縮開發包目錄。開發包目錄我會搭配版本控制一起用，預期裡面的東西 一行都不能改 （不過後面有些原因會放寬），我選擇用另外一個git project來儲存user code（但最後也不是，呵呵）。 雖然不完美，還是放出來給大家見笑一下，過幾個月我再回來笑自己。 nrf51822_dev_pkg/ dist/ 放下載回來的安裝包，比如compiler，SDK，Nordic-Tool都放這裡 doc/ 放網路上找到的文件，比如板子的schematic，IC的data sheet，Application Note SDK/ 放Nordic SDK解壓縮的本體 tool/ 放工具解壓縮後的目錄，比如compiler...

Introduction 這篇文章想介紹怎麼建構土炮研究BLE環境，包括我的2014/2016環境。在真的拿MCU寫BLE FW之前，先找個BLE裝置玩一下人家的產品比較有趣。 BLE Development Tool, 2014 我和BLE結緣是因為一邊跑步想一邊觀測心跳，所以我買了藍芽心跳帶。那時我的小米2s還停在Android 4.1.1，根本不支援BLE。我刷上了Ivan秋葉隨風提供的AOSP Android 4.4，然後就抓得到心跳錶了！ 小米2s，刷機note 我買的心跳帶是 雙揚i-GotU HRM-10 ，我懷疑他感應的是我的步伐而不是心跳，也常常抓不到，整個就很爛。最初懷疑是手機BLE收不好，我想透過Raspberry Pi和心跳帶打交道看看，畢竟Android/ Raspberry Pi都是基於Linux。我插上藍芽Dongle，編譯bluez，使用附贈的gatt-tool研究BLE原理。因為心跳帶很爛，研究做得很辛苦，BLE link經常斷線。但是從tool終究是看到心跳值，成就感滿點。 假日藍芽工程師，架設環境 假日藍芽工程師，先動起來再說 透過gatt-tool繼續探索BLE，在bluetooth的網站到處查那堆UUID，還真的給我參透了！我寫了兩篇文章講ATT/GATT，這兩篇點閱率滿高的，表示應該很多人都想研究BLE。如果我想賺100USD廣告費，多寫一點就對了(笑)。 後來我也成功在Android上寫程式讀到心跳。 假日藍芽工程師，ATT protocol 假日藍芽工程師，GATT protocol 假日藍芽/Android工程師: 寫個APP讀心跳 BLE Development Tool, 2016 我還是推薦透過心跳帶研究BLE，平常運動可用，不研究也不會浪費。我推薦名世電子的 Echowell DMH-30 ，他是BLE/ANT+雙介面，可以同時連到我的Garmin碼表(ANT+)和手機(BLE)。這間公司的產品和服務都很到位，比上面那間雙揚好多了。 2014年在Raspberry Pi開發BLE的方法還可以用，只是不大舒服，事實上我寫完文章就沒再去玩gatt-tool了。我改用Nordic Semiconductor的nRF Co...

Introduction 2014/10買回來的nRF51822開發版，兩年來斷斷續續學習我終於大概有點成果了。接下來想寫一些文章把這些東西紀錄一下。希望可以早日收到Google給我的100USD廣告費支票（哈）。 http://lihgong.blogspot.tw/2014/10/ble.html 開發版 我手邊的開發版是淘寶買的nRF51822EK_TM，他是Nordic Semiconductor的nRF51822 EK, PCA1001仿製品，上面多放了常見的周邊(如下)，可以視為原廠的加強版，而且還賣得便宜一點，像是三軸加速器感應器就直接放上去，拿來學習還滿好的。 JLINK-OB MPU6050 (三軸加速度感應器 + Gyro) 1x 三色LED 3A Relay UART to USB (PL2308) 128M SPI Flash 1x buzzer nRF51-EK (Evaluation Kit), PCA10001 https://www.nordicsemi.com/eng/Products/Bluetooth-low-energy/nRF51822-Evaluation-Kit 時至今日，我大概不會推薦上面的方案。因為Nordic後來推的開發版叫nRF51-DK (PCA10028)，支援Ardunino Uno Revision 3接頭。他也援mbed開發，這個很酷，板子上的J-Link會變成一個磁碟機，把ELF檔拖進去就可以燒錄。最要命的是新出的SDK已經不直接支援PCA10001，要稍微動點手腳才能用範例。我如果不是已經買了板子也懶得弄了。推薦直接到mouser電子買一片，只是要折騰一下他的網站就是... (但是真的滿便宜的)。 nRF51-DK (Development Kit), PCA10028 https://developer.nordicsemi.com/nRF5_SDK/ Mouser電子nRF510DK http://www.mouser.tw/ProductDetail/Nordic-Semiconductor/nRF51-DK/?qs=%2fha2pyFadugZXgh3xrn3AtVnVqf%...

假日嵌入式系統工程師：SEGGER RTT (3) 專業的Trace系統 在前面的文章[1][2]，我介紹怎麼用SEGGER RTT搭配printf()。這個方法有幾個明顯的缺點： printf()需要Data memory存format字串，在SRAM受限的場合會很傷腦筋 printf()需要花時間產生字串 舉例來說，產生十進位數值(%d)一定不是瑣碎的工作 回頭看SEGGER RTT，既然已經有路能送字串，為什麼不直接送binary values，由PC產生字串就好？以下面這段code為例： printf("idx1=%d, idx2=%d\n", idx1, idx2); 上面的code，format string起碼要 >16 bytes，而且MCU要花cycles來產生字串，最後字串也要 >16 bytes；還不包括code size的開銷。如果丟binary values就可以只傳必要的資訊 (12 bytes) ID碼，表示format string是哪一個 ID=1 -> “idx1=%d, idx2=%d\n” 參數 idx1 idx2 這篇文章介紹怎麼在MCU/PC實作這個idea。另外我認為 SEGGER SystemView 實作的方法也是同一招，底層都是RTT，只是PC端的程式換另外一套。 MCU-Side 程式 和所有通訊系統一樣，發送端比較簡單。我們定義一道macro來產生ID，裡面包括magic number來讓PC偵測trace起點，以及trace-ID本體。程式的主體是一個loop，透過SEGGER_RTT_Write不停送出 {ID, i, i<<16}。如果接收端能正確解出來，那我們就成功了。 #define MK_TRACE_HEADER(id) ((0xABCD<<16) | ((id)<<0)) int main(void) { unsigned int buf_idx = 0; while(1) { unsigned int i; for(i=0; i<256; i++) { unsigned in...

假日嵌入式系統工程師：SEGGER RTT (2) 簡介 這篇文章介紹我怎麼在WINDOWS平台跑起SEGGER-RTT。看完以後，你大概會發現這東西比想像還要容易設定。因為SEGGER RTT Viewer只提供WINDOWS版，所以這篇文章沒得選；不過下一篇SEGGER RTT (3)就會介紹怎麼在Linux/ Mac使用。而且這個形式是我個人最滿意的Log system的樣貌。 再聊一下SEGGER JLINK 我用中國做的NRF51822板子，上面有謎版的JLINK。我有買一顆JLINK-EDU，也算是合法使用吧。SEGGER的JLINK是相當出色的工具，基礎版的JLINK-EDU價格殺到2400NTD，值得投資一套。另一個合法管道是買 NRF51-DK ，上面也有JLINK on board。 RTT 程式碼 安裝完SEGGER driver以後，可以在底下目錄找到壓縮檔 /c/Program Files (x86)/SEGGER/JLink_V50i/Samples/SEGGER_RTT_V510i.zip 解壓縮以後，把裡面的這些檔案拷貝到自己的MCU projects裡： RTT/SEGGER_RTT.c RTT/SEGGER_RTT.h RTT/SEGGER_RTT_Conf.h RTT/SEGGER_RTT_printf.c 我用的NRF SDK (nRF51_SDK_10.0.0_dc26b5e)也有RTT library，路徑是 $(NRF51_SDK)/components/drivers_ext/segger_rtt/ 編譯 RTT 程式 把上面四個C file加到MCU project某個目錄，應該很容易就能編譯過。我用了GCC & KEIL-C都沒問題。 SEGGER RTT Library提供一個簡化版的printf() int SEGGER_RTT_printf(unsigned BufferIndex, const char * sFormat, ...); 我們在MCU寫一個簡單的程式： unsigned int buf_idx = 0; while(1) { unsigned int i; for(i=0; i<256; i++) { ...

假日嵌入式系統工程師：SEGGER RTT (1) UART真的很麻煩 (Target-Side) 從我學C語言開始，我認定最好用的debug工具叫printf()。在嵌入式系統的世界，一般我們會用UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)來印出printf()。幾年下來，學的東西稍微多一點以後，我實在是越來越討厭這東西。 首先UART很慢，9600bps傳1byte大概要0.1ms。如果CPU跑在16Mhz，代表1byte需要1600 CPU cycles。 一般的UART硬體緩衝區都少得可憐( 16550 UART , 16bytes)，一般embedded MCU只有4bytes這種數量級。如果用polling簡單實作的UART driver，MCU跑BLE這種應用時，根本不可能透過UART丟訊息。 另一招是UART-IRQ功能，在buffer快光的時候打中斷出來，然後再塞資料給他。這需要額外的工作去搞定這個模式。而且還需要設計一個ring buffer來當write buffer存字串。 為了要有(3)描述的 先進 功能，我們還得逐一搞定UART HW。更天怒人怨的是：這東西每顆晶片玩都還不一樣。 最後一點和UART無關，只是printf()合成字串也要花不少時間，沒準還得準備個小型的C library，不然Code size可能無法接受。 UART在PC更麻煩 1994年USB推出以後，配備COM port的電腦大概已經絕跡了15年以上了。其實也不是絕跡， 想要還是有的 。不要問我怎麼讓他會動，很麻煩的！現代流行的貨色是UART轉USB的晶片，有家叫 FTDI 的公司，或著台灣的 旺玖 也有做這種產品。2016年買得到的開發板，上面都會有這種晶片。不過這個解法還是不夠完美。 要看到開發版丟出的資訊，一般會開個叫做"TeraTerm"的程式，人類需要設定底下的參數： UART速度 COM port編號 Start bits數目 Data bits數目 End bits數目 Parity bit是否存在 這些參數真的很不直覺，開發嵌入式系統這麼多年了，每次我都會遲疑。這裡面最討厭的是COM port編號，就算是同一片板子，只要插的USB孔不一...

SEGGER RTT (3) Let’s Build a Trace System In previous article articles [1][2], I’ve introduced how to use SEGGER RTT as conventional printf method. I’m not fully satisfied with this method as I mentioned in [2]. Because it had several drawbacks printf() requires SRAM to store format string, which may be a problem is SRAM size is limited printf() takes cycles to generate string It must not be trivial job to generate decimal value (%d) Since a channel (SEGGER RTT) already exists to transmit string, why not reuse the channel to transmit essential values and do string composing in PC-side. Take following code as an example: printf("idx1=%d, idx2=%d\n", idx1, idx2); In legacy method, it may require >16bytes and MCU does string formatting. In proposed method, one could only transmit essential values (12bytes) An ID code which indicates the format string ID=1 -> “idx1=%d, idx2=%d\n” Parameters idx1 idx2 The article would introduce how to implement the...

SEGGER RTT (2) SEGGER RTT (2) Introduction The article introduce how to use SEGGER-RTT in WIN32. I guess you will be amazing how east it is to setup RTT. I did my experiment over my NRF51822 board with a on-board JLINK. If you don’t have a JLINK, I recommend to invest one. SEGGER also provides inexpensive JLINK-EDU at 2400NTD (roughly 80USD). I think that’s quite affortable and worth of buying one. This article is written under WIN32 because SEGGER only provides RTT viewer utility in WIN32. I will show how to use RTT in Linux/ Mac in SEGGER RTT (3), which is the final form of logging service (I’m 100% satisfied with). RTT Source Code In SEGGER driver installation folder, you could find a zipped file /c/ Program Files (x86) /SEGGER/ JLink_V50i /Samples/ SEGGER_RTT_V510i.zip Uncompressed the file, and copy following files to your MCU project RTT/SEGGER_RTT .c RTT/SEGGER_RTT .h RTT/SEGGER_RTT_Conf .h RTT/SEGGER_RTT_...