nrf52832 学习笔记SDK框架分析

Posted 2022-12-01 不咸不要钱

nrf52832 学习笔记（二）SDK框架分析

个人对SDK框架的一些理解，如有错误欢迎斧正。

flash 分区

在不包含DFU的情况下，nrf52832 flash划分为：

• MBR

  0x00000000 - 0x00001000 为主引导程序（MBR），包括中断向量表和主引导程序两部分，其中中断向量表用于处理派发中断回调函数，主引导程序主要用于判断是否存在DFU，判断跳转地址。

• SoftDevice

  0x00001000 - 0x00026000 为协议栈程序

• APP

  用户程序

  RAM分配

  • 协议栈占用RAM

    一般情况下把MBR+SoftDevice 统称为协议栈，协议栈占用RAM大小可以从协议栈配套文档获得。如果协议栈RAM过小，log信息会给出相应提示。
    

  • 用户APP使用RAM

在包含DFU的情况下，nrf52832 flash划分为：

• MBR

  0x00000000 - 0x00001000 为主引导程序（MBR），包括中断向量表和主引导程序两部分，其中中断向量表用于处理派发中断回调函数，主引导程序主要用于判断是否存在DFU，判断跳转地址。

• SoftDevice

  0x00001000 - 0x00026000 为协议栈程序

• APP

  用户程序

• bootLoader

  DFU 蓝牙空中升级boot，地址根据DFU程序大小自行设置。

• bootLoader Parameter

  0x0007E000 - 0x00080000 DFU 蓝牙空中升级boot参数区，用于记录升级信息（升级过程断电的话，下次可以接着升级，相当与有断点续传功能），APP版本，BOOT版本，APP校验，参数区校验等信息。如果没有此分区，程序将无法正常运行。

nrf52832 启动流程

nRF52832上电后从固定位置0x0000 0000开始执行程序，flash 0x0000 0000–0x0002 6000存放Nordic的协议栈s132，协议栈s132前面4KB（0x0000-0x1000）为主引导程序（MBR），MBR根据地址0xFF8或者0x1000 1014中是否存在DFU程序起始地址决定跳转地址，如果地址0xFF8或者0x1000 1014中存在DFU程序起始地址则会跳转至DFU，DFU运行结束后程序会跳转0x0000 1000，然后协议栈根据协议栈大小跳转至协议栈结束地址也就是APP起始地址0x26000，至此开始执行APP程序。

用户app如何调用协议栈

#define SVCALL(number, return_type, signature) return_type __svc(number) signature

用户APP通过触发SVC中断的方式调用协议栈相关操作，将协议栈和用户程序完全分开，互不干预。协议栈相关函数声明都在ble.h中，以sd开头。以 sd_ble_enable 函数为例，用户在调用 sd_ble_enable 时，会触发SVC中断，协议栈中SVC中断服务函数根据 SVC服务号（SD_BLE_ENABLE）调用协议栈相应的函数进行处理，然后返回处理结果。

//SVC中断的等效代码，具体不是这样的
unsigned long svc_handler(int svc_num, void * param)

	switch(svc_num)
	
		case SD_BLE_ENABLE:
		
			...//协议栈操作
			break;
		
		...
	

从上面代码可以看出SVC中断和其他中断服务函数不同，有参数和返回值，有参数是因为在进SVC中断前将参数入栈，中断服务函数从对应栈空间取参数。返回值则是在退出时将返回值存入R0寄存器中。具体可以看 《Cortex-M3权威指南》 第11章 使用异常系统

协议栈如何上报状态到用户观察者函数

当蓝牙事件产生时（比如扫描到广播包，连接主从机成功等），协议栈会通过软中断（SWI）将蓝牙事件分发给用户APP，用户在观察者回调函数中添加自己的处理代码。

nrf52832 flash中存在3个中断向量表，但是在APP仿真时发现SCB->VTOR为 0x00000000，因此只有MBR Vector才是真的中断向量表，发生中断时会进入MBR Vector，在MBR Vector 中调用 SoftDevice Vector 中的中断服务函数，然后在SoftDevice Vector 中的中断服务函数中再调用 app vector table。

由于中断服务函数多次跳转，相比其他单片机，nrf52832 用户中断服务函数的中断延时相对比较高。

#define NRF_SECTION_ITEM_REGISTER(section_name, section_var) \\
    section_var __attribute__ ((section(STRINGIFY(section_name)))) __attribute__((used))


#define NRF_SECTION_SET_ITEM_REGISTER(_name, _priority, _var)                                       \\
	NRF_SECTION_ITEM_REGISTER(CONCAT_2(_name, _priority), _var)

#define NRF_SDH_BLE_OBSERVER(_name, _prio, _handler, _context)                                      \\
STATIC_ASSERT(NRF_SDH_BLE_ENABLED, "NRF_SDH_BLE_ENABLED not set!");                                 \\
STATIC_ASSERT(_prio < NRF_SDH_BLE_OBSERVER_PRIO_LEVELS, "Priority level unavailable.");             \\
NRF_SECTION_SET_ITEM_REGISTER(sdh_ble_observers, _prio, static nrf_sdh_ble_evt_observer_t _name) =  \\
                                                                                                   \\
    .handler   = _handler,                                                                          \\
    .p_context = _context                                                                           \\


#define APP_BLE_OBSERVER_PRIO           3

//注册观察者函数
NRF_SDH_BLE_OBSERVER(m_ble_observer, APP_BLE_OBSERVER_PRIO, ble_evt_handler, NULL);

在用户app中注册观察者函数，在观察者函数中处理蓝牙事件。注册观察者函数使用了一堆宏定义，这一大堆宏定义最终变成如下

static nrf_sdh_ble_evt_observer_t m_ble_observer __attribute__ ((section(sdh_ble_observers3))) __attribute__((used)) = 

	.handler   =  ble_evt_handler,
	.p_context = NULL

其实就干了两件事：

• 声明了一个静态变量
• 将该静态变量存放在 sdh_ble_observers3 段中
  
  软件中断服务函数最终调用 app软件中断服务函数 SD_EVT_IRQHandler， 在 nrf_sdh_evts_poll 中遍历调用sdh_ble_observers0、sdh_ble_observers1等flash段中所有的观察者回调函数。
  
  因此nrf52832 sdk中蓝牙各个部分之间的耦合度非常小，每个部分都有自己的观察者回调函数。