BlueNRG系列如何使用静态协议栈

适用范围：BlueNRG-LP 软件， BlueNRG-1/2的也可以参考此方法 下文主要描述使用BlueNRG-LP SDK进行开发时,如何搭建使用静态协议栈环境。

如果你对BlueNRG-x系列的存储分布还不是那么熟悉，建议您阅读 BlueNRG系列存储分析(Flash_and_RAM)

BlueNRG-1/2使用静态协议栈参考Demo：

https://github.com/wallekuang/BlueNRG-1-2_Static_Static

BlueNRG-LP使用静态协议栈参考Demo：

https://gitee.com/lucienkuang/BlueNRG-LP_Static_Stack.git

静态协议栈分多个工程，如果您只想简单使用，不做其他定制化的修改，并不想深入了解，可以直接复用上述给出的工程，然后只需要适配您自己的应用工程即可。

在使用BlueNRG-LP调试的时候，有时遇到Flash空间不够的问题，可能应用还需要包含OTA，可能OTA中又包含协议栈。为了解决Flash空间不够这个问题，推荐使用静态协议栈的方式，节省空间，加速OTA的升级过程。

下文描述具体的操作，默认您已经知晓ST 官方的BlueNRG-x 基本开发环境搭建和知晓OTA基本知识，ST官方提供比较多类型的OTA方式，详细请自行看官方文档 BLE Over Ther Air Firmware Upgrade (AN4869)或者Bluetooth LE Over Ther Air Firmware Upgrade (AN5463)。

温馨提示:请使用最新版本SDK进行开发

编译静态协议栈工程需要使用到GNU工具链，如果您没有安装，可以参考此文档进行安装 如何安装GNU工具链

官方默认提供的静态协议栈工程的参考介绍: 静态协议栈工程的4种默认配置

如果您对配置过程不感兴趣，或者觉得比较繁琐，可以直接使用ST官方SDK中已经提供了静态协议栈的Demo，或者使用这个

如果你的应用工程移植起来不繁琐或者还没有开发应用并且ST官方SDK中已经提供了静态协议栈的Demo满足你的基本要求，你可以直接使用它。如果不是，那可能就需要直接在你目标的工程上改为静态协议栈，并且可能需要裁剪协议栈。下面我介绍一个比较常用用静态协议栈的修改方法。我们先通过了解Flash分布来知晓接下来这个实验的整个框架。应用程序APP这块，我们选择比较常用的BLE_SerialPort 工程；OTA 这里选择不备份的，单独的一个程序；协议栈选择Basic配置

不同编辑工具，编译代码的效率不一样，个人实测，IAR的编辑的效率要比Keil 的高，有时有可能差别2KB以上。为了省事后续IAR 也采用和Keil 一致的参数。

• 后续调试IAR 平台和Keil 平台实际 Flash分布
  

• BLE Stack 的工程使用的是Basic配置，但将宏配置为BLE_STACK_SLAVE_DLE_CONF，考虑到BLE_SerialPort工程中有Master部分的，我们这里代码中Mater部分的也编译进去，因此使能CONTROLLER_MASTER_ENABLED。（stack_user_cfg.h中BLE_STACK_SLAVE_DLE_CONF下使能 CONTROLLER_MASTER_ENABLED = 1）
  • 这里协议栈的配置选择和配置比较简单，主要是使用了哪些功能就使能对应的宏。更多精细的协议栈优化可以到具体的函数，如果没有使用到，就将bluenrg_lp_cmd_if.c 中对应的函数注释，这里先不涉及复杂的操作。
  • 配置好后编译生成固件， libbluenrg_lp_static_stack_basic.a,生成的固件将给BLE_OTA_ServiceManager工程和BLE_SerialPort工程使用。
    
• BLE_OTA_ServiceManager 的工程是BLE_OTA_ServiceManager ，主要实现不备份方式的OTA（即OTA服务程序和应用不捆绑在一起）
• APP 客户应用程序，这块可使用的大小可以根据实际使用BLE Stack size进行调整，后面会描述调整的方法
• 关于占据空间这块，第一部分是绝对地址，第二部分是Flash的页数，第三部分是相对地址。如果您对具体数值怎么得来有疑问，关于这点得通过下面的实操步骤往复调试，查看map，计算才能得来，这里是先给出结果。
  

我们将根据这个Flash的分布，从Flash的底部，往上一个一个工程调试配置，

即从 BLE Stack——》BLE_OTA_ServiceManager——》BLE_SerialPort

不同的应用工程配置，需要协议栈提供不同的特性支持，协议栈的配置和应用使用协议栈的配置需要保持一致。为了方便，这里BLE_SerialPort中做主机和从机的配置都选用同一种协议栈的配置，考虑到BLE_SerialPort中有做主机（CONTROLLER_MASTER_ENABLED），以及BLE_OTA_ServiceManager使用了CONFIG_SW_OTA_DATA_LENGTH_EXT特性，因此所有工程。

• 在工程配置Preprocessor中将RESET_MANAGER_SIZE=0x18000更改为：RESET_MANAGER_SIZE=0x1B000
  • 因为更改了宏定义，使能了CONTROLLER_MASTER_ENABLED，需要占据更多的空间
    
• 在工程配置Preprocessor中将BLE_STACK_BASIC_CONF改为BLE_STACK_SLAVE_DLE_CONF
  • 因为所有工程宏定义最好保持一致，只使用一个协议栈。
    
• 在工程配置Preprocessor中增加CONFIG_NUM_MAX_LINKS=1
  • 这里需要根据实际应用来，如果此数值协议栈与其他工程不一致，有可能报RAM错误。
    
• 在工程配置Linker中将MEMORY_FLASH_APP_SIZE=0x18000更改为MEMORY_FLASH_APP_SIZE=0x1B000
  • 需要更多的code区域，需要的大小可以通过生成的map文件查看得知。
    
• 在bluenrg_lp_cmd_if.c 中增加头文件包含 #include “stack_user_cfg.h” （如果没有包含该头文件的话）
  

如果您对MEMORY_FLASH_APP_SIZE，MEMORY_RAM_APP_OFFSET等链接脚本中的宏定义表示的意义不是那么清楚的话，建议您查看阅读BlueNRG系列存储分析(Flash_and_RAM)

• 建议参考 BlueNRG-LP_DK_1_1_0\Projects\BLE_Examples\BLE_SensorDemo_StaticStack\README.txt

• 为了不影响老的配置，这里新建一个配置

  • IAR：Project——》Edit configurations. ---> 命名为StaticStackRlease
  • Keil: File Extensions,Bolcks and Environment(Manage Project Items)
    

• 从工程文件中禁用libbluenrg_lp_stack.a 和stack_user_cfg.c .

• 在您的项目中包含 bluenrg_lp_stack_init_if.c 和 libbluenrg_lp_static_stack.a（来自 Middlewares\ST\Bluetooth_LE\Library\static_stack）。

  其中Keil 平台添加.a文件需要如下图所示，手动选择文件为lib 文件。

  

  173226lprpp5c4b8nbzuv5.png.thumb.jpg (128.69 KB )

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• 禁用所有包含在静态堆栈中的外部模块和驱动程序（它们的 符号被导出并可被应用程序使用）:

  • AES
  • BLECNTR
  • Cryptolib
  • NVM
  • PKA
  • RNG
  • GAP and GATT profiles
  • HAL_VTimer
  • rf_driver_hal_vtimer.c rf_driver_ll_radio_2g4.c rf_driver_ll_timer.c
    

• 根据 BlueNRG 静态堆栈映像占用的 Flash 大小为链接器定义 MEMORY_FLASH_APP_OFFSET。 例如。 如果静态堆栈映像使用 Flash 直到地址 0x1005 A8F0，则偏移量必须大于等于 0x1B000，这是与页面开头对齐的第一个可用 Flash 位置的偏移量。

• 为链接器定义 MEMORY_RAM_APP_OFFSET，以便在空闲 RAM 空间中分配变量，其中静态堆栈库没有分配其他变量。请参阅 BLE_SensorDemo_Static_Stack 项目中使用的 MEMORY_RAM_APP_OFFSET 以了解在使用静态堆栈时您的应用程序必须使用哪个 RAM 偏移 BlueNRG-LP DK 中包含的二进制文件。

• // 总结Linker 中的宏定义

  MEMORY_FLASH_APP_SIZE=0x3000 MEMORY_FLASH_APP_OFFSET=0x1B000 MEMORY_RAM_APP_OFFSET=0x06A0

  Keil 中格式和IAR稍微有点不一样，根据葫芦画瓢可得

  --predefine="-DMEMORY_FLASH_APP_SIZE=0x3000 -DMEMORY_FLASH_APP_OFFSET=0x1B000 -DMEMORY_RAM_APP_OFFSET=0x06A0"

• 使用与静态堆栈相同的模块化配置（例如，如果静态堆栈已使用 BLE_STACK_FULL_CONF 构建，则使用 BLE_STACK_FULL_CONF，如果静态堆栈已使用 BLE_STACK_BASIC_CONF 构建，则使用 BLE_STACK_BASIC_CONF）。

• // 总结Preprocessor中的定义

  SERVICE_MANAGER_OFFSET=0x1B000 SERVICE_MANAGER_SIZE=0x3000

  BLE_STACK_SLAVE_DLE_CONF

  • 更改OTA处代码OTA_btl.h中将
    
  
  

• 修改完后，编译固件查看其地址，确认无误后下载运行，使用BLE测试工具测试(如果使用Keil工具，BLE_OTA_ServiceManager的偏移地址应该是0x1005B000)。
  

• 建议参考 BlueNRG-LP_DK_1_1_0\Projects\BLE_Examples\BLE_SensorDemo_StaticStack\README.txt

• 这里举例子配置 Serial Port 的Service配置

• 为了不影响老的配置，这里新建一个配置

  • IAR：Project——》Edit configurations. ---> 命名为StaticStackService
  • Keil: File Extensions,Bolcks and Environment(Manage Project Items)
    

  • 从工程文件中禁用libbluenrg_lp_stack.a 和stack_user_cfg.c .

  • 禁用所有包含在静态堆栈中的外部模块和驱动程序（它们的 符号被导出并可被应用程序使用）:

    • AES
    • BLECNTR
    • Cryptolib
    • NVM
    • PKA
    • RNG
    • GAP and GATT profiles
    • HAL_VTimer
    • rf_driver_hal_vtimer.c rf_driver_ll_radio_2g4.c
      
    
    

• 根据 BlueNRG 静态堆栈映像占用的 Flash 大小 ,加上BLE_OTA_ServiceManager区域所占的大小（12KB）， 为链接器定义 MEMORY_FLASH_APP_OFFSET + BLE_OTA_ServiceManager size。 例如。 如果静态堆栈映像使用 Flash 直到地址 0x1005 9B20，则偏移量必须大于等于 0x1B000 + 0x3000，这是与页面开头对齐的第一个可用 Flash 位置的偏移量。

• 为Linker定义 MEMORY_RAM_APP_OFFSET，以便在空闲 RAM 空间中分配变量，其中静态堆栈库没有分配其他变量。请参阅 BLE_SensorDemo_Static_Stack 项目中使用的 MEMORY_RAM_APP_OFFSET 以了解在使用静态堆栈时您的应用程序必须使用哪个 RAM 偏移 BlueNRG-LP DK 中包含的二进制文件。

• // 总结Linker 中的宏定义

  CONFIG_OTA_USE_SERVICE_MANAGER=1 MEMORY_FLASH_APP_SIZE=0x21000 MEMORY_RAM_APP_OFFSET=0x06A0 MEMORY_FLASH_APP_OFFSET=0x1E000

  Keil 中格式和IAR稍微有点不一样，根据葫芦画瓢可得

  --predefine="-DCONFIG_OTA_USE_SERVICE_MANAGER=1 -DMEMORY_FLASH_APP_SIZE=0x21000 -DMEMORY_RAM_APP_OFFSET=0x06A0 -DMEMORY_FLASH_APP_OFFSET=0x1E000 "

• 增加 修改链接脚本文件: BlueNRG_LP.sct or BlueNRG_LP.icf

  // IAR左边 Keil 右边 主要增加“#Ifndef endif”

  

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• 测试:

  • 检查是否通过编译
  • 使用JFlash检查生成的Hex文件偏移地址
  • 下载程序
  • 检查串口日志和使用BLE 测试工具扫描广播
    
  
  

• 这里协议栈的升级由于空间不够，这里就采用2.4G 升级方式。工程路径: BlueNRG-LP DK 1.0.0\Projects\Peripheral_Examples\Examples_MIX\RADIO\RADIO_OTA_ResetManager-->Client
• 主要修改配置宏，前面描述比较详细，这里我就不一一描述了。主要罗列一些不同工程的linker配置和宏配置。