nRF52832 secure DFU移植详细步骤

一. 测试的平台     参考博文：

https://blog.csdn.net/mygod2008ok/article/details/89715626

https://www.cnblogs.com/iini/p/9314246.html

http://www.sunyouqun.com/2017/05/nordic-dfu-study/?tdsourcetag=s_pcqq_aiomsg

 

本篇文章主要介绍将DFU功能移植到ble_app_hrs_pca10040_s132工程上。

整个测试平台如下：

环境：win10,64位，MDK集成开发环境.SDK：nRF5_SDK_15.2协议栈：s132_nrf52_6.1_softdevice.hex.Bootloader工程:secure_dfu_ble_s132_pca10040.DFU参考工程:ble_app_buttonless_dfu_pca10040_s132.硬件平台：pca10040开发板.

二. Application移植

添加相关C文件

在工程中添加ble_dfu.c、ble_dfu_bonded.c、ble_dfu_unbonded.c、nrf_dfu_svci.c这四个文件

    2. 添加头文件

3. 添加全局变量

在C/C++选项中添加2个NRF_DFU_TRANSPORT_BLE=1和BL_SETTINGS_ACCESS_ONLY宏定义

4. 加入DFU相关代码（可参考ble_app_buttonless_dfu_pca10040_s132）

（1）在main.c中的services_init函数中添加DFU服务初时化代码

ble_dfu_buttonless_init_t dfus_init = {0}; dfus_init.evt_handler = ble_dfu_evt_handler; err_code = ble_dfu_buttonless_init(&dfus_init); APP_ERROR_CHECK(err_code);

    （2）在main.c中添加DFU事件处理函数

        #include "ble_dfu.h"

#ifdef DFU_SUPPORT static void advertising_config_get(ble_adv_modes_config_t * p_config) { memset(p_config, 0, sizeof(ble_adv_modes_config_t)); p_config->ble_adv_fast_enabled = true; p_config->ble_adv_fast_interval = APP_ADV_INTERVAL; p_config->ble_adv_fast_timeout = APP_ADV_DURATION; } static void disconnect(uint16_t conn_handle, void * p_context) { UNUSED_PARAMETER(p_context); ret_code_t err_code = sd_ble_gap_disconnect(conn_handle, BLE_HCI_REMOTE_USER_TERMINATED_CONNECTION); if (err_code != NRF_SUCCESS) { NRF_LOG_WARNING("Failed to disconnect connection. Connection handle: %d Error: %d", conn_handle, err_code); } else { NRF_LOG_DEBUG("Disconnected connection handle %d", conn_handle); } } // YOUR_JOB: Update this code if you want to do anything given a DFU event (optional). /**@brief Function for handling dfu events from the Buttonless Secure DFU service * * @param[in] event Event from the Buttonless Secure DFU service. */ static void ble_dfu_evt_handler(ble_dfu_buttonless_evt_type_t event) { switch (event) { case BLE_DFU_EVT_BOOTLOADER_ENTER_PREPARE: { NRF_LOG_INFO("Device is preparing to enter bootloader mode."); // Prevent device from advertising on disconnect. ble_adv_modes_config_t config; advertising_config_get(&config); config.ble_adv_on_disconnect_disabled = true; ble_advertising_modes_config_set(&m_advertising, &config); // Disconnect all other bonded devices that currently are connected. // This is required to receive a service changed indication // on bootup after a successful (or aborted) Device Firmware Update. uint32_t conn_count = ble_conn_state_for_each_connected(disconnect, NULL); NRF_LOG_INFO("Disconnected %d links.", conn_count); break; } case BLE_DFU_EVT_BOOTLOADER_ENTER: // YOUR_JOB: Write app-specific unwritten data to FLASH, control finalization of this // by delaying reset by reporting false in app_shutdown_handler NRF_LOG_INFO("Device will enter bootloader mode."); break; case BLE_DFU_EVT_BOOTLOADER_ENTER_FAILED: NRF_LOG_ERROR("Request to enter bootloader mode failed asynchroneously."); // YOUR_JOB: Take corrective measures to resolve the issue // like calling APP_ERROR_CHECK to reset the device. break; case BLE_DFU_EVT_RESPONSE_SEND_ERROR: NRF_LOG_ERROR("Request to send a response to client failed."); // YOUR_JOB: Take corrective measures to resolve the issue // like calling APP_ERROR_CHECK to reset the device. APP_ERROR_CHECK(false); break; default: NRF_LOG_ERROR("Unknown event from ble_dfu_buttonless."); break; } } #endif

5. 修改sdk_config.h

使能DFU

#ifndef BLE_DFU_ENABLED #define BLE_DFU_ENABLED 1 #endif

UUID_COUNT这里添加了一个DFU服务，所以加1；TAB_SIZE添加了200

// <o> NRF_SDH_BLE_GATTS_ATTR_TAB_SIZE - Attribute Table size in bytes. The size must be a multiple of 4. #ifndef NRF_SDH_BLE_GATTS_ATTR_TAB_SIZE #define NRF_SDH_BLE_GATTS_ATTR_TAB_SIZE 1608 #endif // <o> NRF_SDH_BLE_VS_UUID_COUNT - The number of vendor-specific UUIDs. #ifndef NRF_SDH_BLE_VS_UUID_COUNT #define NRF_SDH_BLE_VS_UUID_COUNT 1 #endif

6. 修改RAM和ROM的设置

0x26000是协议栈s132_nrf52_6.1.0_softdevice.hex所占的ROM空间大小，即协议栈地址范围是0~0x26000

0x52000是用户程序可用ROM空间的大小

0x20002C60是协议栈s132_nrf52_6.1.0_softdevice.hex所占的RAM空间大小,范围是0x20000000~0x20002C60

0Xd3A0是用户程序可能RAM空间的大小

如果不确定协议栈所占RAM的空间大小，可以使用以下方法来确定

7. 在nrf_sdh_ble.c中定义变量startRam,ramSize;然后在nrf_sdh_ble_enable函数中添加2行代码后编译一下

8. 设置断点，仿真运行就能得到startRam,ramSize这两个参数的值了

三. Bootloarder修改

BootLoader工程路径“nRF5_SDK_15.2.0_9412b96\examples\dfu\secure_bootloader\pca10040_ble”

添加秘钥

将生成的秘钥添加到dfu_public_key.c文件中

   2. 修改sdk_config.h

修改进入DFU的模式， NRF_BL_DFU_ENTER_METHOD_BUTTONLESS 决定是否通过按键进入DFU模式。

四. 在做空中升级过程中可能遇到的问题

BootLoader错误：

缺少uECC.h文件.缺少micro_ecc_lib_nrf52.lib文件.出现报错：#error "Debug public key not valid for production. Please see https://github.com/NordicSemiconductor/pc-nrfutil/blob/master/README.md to generate it" .

 五. 安装软件工具

安装编译micro-ecc所需的工具，micro-ecc文件路径“nRF5_SDK_15.2.0_9412b96\external\micro-ecc”

（1）gcc-arm-none-eabi-6-2017-q2-update-win32:（keil官方下载，编译工具）

https://developer.arm.com/open-source/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads 根据提示安装 6-2017-q2-update版本的 GCC compiler toolchain for ARM

双击安装把路径,安装结束勾选添加到环境变量，如果没有就手动添加。

也可以安装更高级的编译工具链，安装完之后需要修改配置文件“nRF5_SDK_15.2.0_9412b96\components\toolchain\gcc\makefiles.windows”将红色框框修改成自己的路径就可以了

路径不对将会出现这个报错

（2）make工具:(MinGW、GNU Make、Xcode 三选一)build库工具

                http://www.mingw.org/download/installer （我选的这个）

选中Basic Setup中的 mingw32-base,和minggw32-gcc-g+

然后点菜单 installation -> Apply Changes

等待安装完成后，如下图：

打开 MinGW 的安装目录，打开 bin 文件夹，将 mingw32-make.exe 复制一个当前目录下，然后重命名为 make.exe

（3）python-2.7.12.amd64.msi（用来安装nrfutil的）

                   https://www.python.org/downloads/

双击python-2.7.12.amd64.msi安装 ，安装完毕后，把python的路径加入到环境变量中C:\Python27;C:\Python27\Scripts 进入命令行窗口，并到Python路径,输入python -m pip install nrfutil等待安装完成

nrfutil会被安装到C:\Python27\Scripts目录下，可以通过pip install nrfutil==3.5.0去安装指定版本的nrfutil，切记不能用低级的版本，不然在生成秘钥的过程会遇到以下错误“Got unexpected extra argument (private.pem)”

 （4）nRFgo Studio

主要提供nrfjprog.exe和mergehex.exe 这两个软件在nRFgo Studio的安装目录下找到 C:\Program Files (x86)\Nordic Semiconductor\nrf5x\bin 安装之后用cmd输入nrfjprog和mergehex，查看是否安装可用

（5）下载git

           因为SDK15的mircro-ecc（椭圆加密算法，安全升级的加密签名算法） 需要的文件通过执行git自动下载的 https://www.git-scm.com/download/ 

六. 解决问题步骤

1.解决缺少uECC.h文件问题（SDK15比之前版本下载更方便）操作如下： （1）在..\ nRF5_SDK_15.2.0_9412b96\external\micro-ecc文件夹中双击build_all.bat

就会通过git自动下载mircro-ecc相关的文件。

 （2）打开micro-ecc目录可以看见uECC.h

2.解决缺少micro_ecc_lib_nrf52.lib的问题 （1）方法1：双击批处理文件nRF5_SDK_15.2.0_9412b96\external\micro-ecc\build_all.bat即可生成lib文件；

可以修改build_all.bat 最后增加pause指令，方便查看是否build成功，也可以删除不需要的条目。 

（2）方法2：打开cmd，进入下面的到路径，nRF5_SDK_15.2.0_9412b96\external\micro-ecc\nrf52_keil\armgcc路径，输入make 生成lib文件。

nrf52hf_keil和nrf52nf_keil区别nrf52hf_keil是硬件浮点数运算，如果编译不行就用   nrf52nf_keil 替换nrf52hf_keil，实际编译设置环境有关。

以上两种方法都是用到了micro-ecc\nrf52_keil\armgcc\makefile

4. 解决编译报错问题（bootload）

......\dfu\secure_bootloader\pca10040_ble编译过程中会出现报错：

#error "Debug public key not valid for production. Please see https://github.com/NordicSemiconductor/pc-nrfutil/blob/master/README.md to generate it"，看报错就知道这是缺少秘钥造成的，这个报错，需要大家添加一个秘钥上去。

在windows任意目录下，做个BAT文件，输入下面两行命令，双击bat，在当前目录就会生成两个文件，或者按照下面操作步骤： 打开cmd命令行，键入以下指令

nrfutil.exe keys generate private.pem nrfutil.exe keys display --key pk --format code private.pem --out_file public_key.c

 

这样生成的秘钥就保存在 public_key.c中，打开public_key.c。把数组pk复制到报错的位置。

以上工作全部做完就可以编译 bootloarder了，输出hex

七.  烧录协议栈、应用层、bootloader（全部写成bat文件了）

（1）先要生成bootloader setting, 这个文件包含了app version ,bootloader version , hw version, 等信息。

nrfutil.exe settings generate --family NRF52 --application nrf52832_xxaa.hex --application-version 3 --bootloader-version 2 --bl-settings-version 1 bootloader_settings.hex

（2）合并所有文件，注意自己的hex文件名。

合并BootLoader文件和softdevice文件：

mergehex.exe --merge nrf52832_xxaa_s132.hex 132_nrf52_6.1.0_softdevice.hex --output production_final1.hex

合并临时文件和用户程序：

mergehex.exe --merge production_final1.hex nrf52832_xxaa.hex --output production_final2.hex

合并临时文件和配置settings 文件：

mergehex.exe --merge production_final2.hex bootloader_settings.hex --output nrf52832_final.hex

（3）固件烧录

    方法1：

    将烧录器和板子还有电脑连接，在命令窗口中输入以下指令

nrfjprog -f NRF52 --eraseall nrfjprog -f NRF52 --program " nrf52832_final.hex " --verify nrfjprog -f NRF52 –reset

   方法2：

        将烧录器和板子还有电脑连接，打开nRFgo Studio

         先选择“Erase all”擦除程序，然后选择nrf52832_final.hex直接烧录即可。

        这时打开手机app nRF Connect即可看到程序中设置的蓝牙名称的设备了。  （4）生成DFU升级文件。

将nrf52832_xxaa.hex和private.pem复制到同一个目录下

s132_nrf52_6.0.0_softdevice.hex --application SDK15DFUtest.hex --application-version 0xFF --hw-version 52 --sd-req 0xa8 --key-file priv.pem sd132_v3_bl.zip

--sd-req 0xaf    协议栈版本，可通过以下指令查询“nrfutil pkg generate --help”

--key-file private.pem “解决编译报错问题 "中生成的秘钥文件 ,给压缩包数字签名用的

（5）制作 bootloader 和 协议栈及应用 升级包（全部升级，一般不用）

命令：

nrfutil pkg generate --bootloader nrf52832_s132_boot.hex --bootloader-version 0xFF --softdevice s132_nrf52_6.0.0_softdevice.hex --application SDK15DFUtest.hex --application-version 0xFF --hw-version 52 --sd-req 0xa8 --key-file priv.pem sd132_v3_bl.zip

六. 手机空中升级的实现（nRF Connect工具操作升级） （1）打开nRF Connect扫描设备

  

（2）连接设备

（3）打开DFU服务notify开关。

     

（4）点击notify左边的按钮打开写数据界面，打send发送使设备进入bootloader 模式

（5）重新扫描

（6）连接DfuTarg后打开notify开关

     

这个名字要改的话，请在bootload中修改

sdk_config文件中  #define NRF_DFU_BLE_ADV_NAME "DfuTarg"

（7）点击右上角的DFU按钮打开加载升级文件页面，点击OK键去加载nrf52832_xxaa_app.zip升级包