nRF52832——无线DFU的原理与步骤（基于SDK15.2）

【背景】
在设计产品时，没有人能保证产品一次成型后代码万年不动，若发现代码bug或有性能优化升级的时候，倘若设备不具备在线升级的功能，那么采取将产品召回的方式进行升级维护会是一笔巨大的开销，所以在本次开发中，将无线升级功能作为一项关键产品特性，利用Nordic  nRF52832 的DFU 很好实现了该功能。

【DFU原理】
1、单片机实现DFU功能：主要是依靠bootloader程序，用户app程序则负责产品的功能，芯片上电后，它会判断芯片内部是否有bootloader代码（bootloader代码位置固定），若有bootloader程序则会跳转到bootloader程序执行，若没有bootloader程序而只检测到了用户的app程序，那么就直接跳转到app程序运行，当然这个bootloader程序是我们自己写的代码，只是它存储的位置和app程序是不一样的。
2、flash空间布局对DFU的影响：
(1)、single bank布局不支持softdevice及bootloader自身的升级，只支持该芯片上应用程序的升级，且采用这种方式的，一旦开始升级，芯片上原有的应用程序将不能被保存。
(2)、以dual bank布局的方式中，在开始接收新的二进制程序(image)时，原有的二进制程序(image)将会被保留，如果升级失败不会影响芯片上原有的程序，采用dual bank升级的代码大小不能超过总（内存-SoftDevice size - Bootloader size）/2

【nRF52832的DFU实现】
由原理可知，我们需要自己写bootloader，自己写应用程序app（在nRF52832中，不是手机APP），开发过52832的都知道还要单独的协议栈softdevice，所以我们看到要实现无线DFU，nRF52832要有softdevice，bootloadr，app三个支持，有了这三个直接下载到芯片中就行了吗？还需要setttings，用于设备启动后由bootloader到app的自动跳转。
1、如何下载正确的softdevice 协议栈？
      直接在SDK包内.....\components\softdevice\s132\hex  目录下找对应的hex文件，就是当前SDK对应的正确版本协议栈softdevice ，不会出现版本不匹配的问题，关于SDK与softdevice的关系请参考[文档](https://mp.csdn.net/mdeditor/83276623#)
2、如何使用bootloder？
bootloader的作用在上文已有描述，我们应用时可以直接使用SDK中的bootloader_secure例程，目录如下为
........\examples\dfu\secure_bootloader\pca10040_ble\arm5_no_packs，但是你直接编译会发现存在很多error，大体分为2类：

1）uecc.h 文件找不到； 2）需要生成私有的 key，下面的操作步骤主要介绍如何处理这两类error，使bootloader为我们所用。

（1）安装必要软件（参照艾克姆开发手册整理）

（2）工程中加入micro-ecc源码，解压micro-ecc-master 压缩包至......external\micro-ecc 目录下

（3）生成micro_ecc_lib_nrf_52.lib:打开安装的MINGW 下的msys.bat工具，定位到nrf_52_keil目录下的armgcc, make生成需要的lib文件，注意将此lib文件加入到工程的路径中

（4）生成私钥private.key和公钥public.key:命令窗口中直接输入指令生成，目录自己选择，先生成私钥，再生成公钥，因为后者基于前者生成。

（5）将新生成的公钥替换掉原工程目录下的

以上全部搞定后，再次编译工程，OK；

3、如何烧写代码至单板中？共三种方法

（1）手机DFU方式：完成如上bootloader后就需要按顺序烧写我们的代码，使用nRFgo Studio ，首先烧写协议栈，再烧写bootloader，然后打开手机nRF Connect 工具，蓝牙连接单板，通过DFU将打包的应用程序加载至单板进行无线升级，这里打包的应用程序指的是 私钥和应用程序的打包，下面再说明。

 从上面看，操作有点繁琐，为什么不直接用nRFgo Studio 下载应用程序，而一定要用手机DFU呢？因为就算这样下载了，也不会工作，因为设备启动后，首先会检测settings的CRC，如果没有settings，程序就卡在bootloader了，不会跳转至应用程序继续执行，所以这里需要再搞个seetings文件出来。

（2）生成settings，直接通过nRFgo Studio下载（协议栈->settings->bootloader->应用程序）

生成seetings方法：把生成的应用程序放在单独文件夹中改名为app.hex，鼠标放在空白处，shift+右键执行“在此处打开命令窗口”，输入命令：
nrfutil settings generate --family NRF52 --application app.hex --application-version 1 --bootloader-version 1 --bl-settings-version 1 settings.hex   输入完成后回车

（3）合并下载

步骤2中的方法适合调试应用，但在批量生产时不合适，效率太低，所以此处介绍利用mergehex合并烧写方法：

因mergehex 一次最大合并3个文件，所以我们需要分两次合并，将协议栈，bootloader和app存在单独文件夹,鼠标放在空白处，shift+右键执行“在此处打开命令窗口”，输入命令：

mergehex -m s132_nrf52_6.1.0_softdevice.hex nrf52832_xxaa_s132_Bootloader.hex app.hex -o out3.hex

此时完成一次文件合并，再次输入命令：
mergehex -m out3.hex settings.hex -o out4.hex，至此，直接用nRFgo Studio 下载一个文件即可。

4、工程中加入DFU服务

注意，如上的APP.hex 是要在工程中加入DFU服务后的，具体如何加入，参照官方 的例程即可，加入相关的.c文件，头文件目录，包含对应头文件，开启sdk_congfig.h中的对应模块接口，官方例程目录：

......\nRF5_SDK_15.2.0_9412b96\nRF5_SDK_15.2.0_9412b96\examples\ble_peripheral\ble_app_buttonless_dfu

5、手机端的升级文件打包

以上的步骤都是针对52832的，那么写好的应用程序如何通过手机端加载给单板呢？这里就需要利用上面我们生成的私钥和app.hex文件，二者打包后存在手机中，手机开启nRF Connect工具，将升级包加载给单板：

（1）升级包打包方法：

将私钥 private.pem  和app.hex 放在同一文件夹，鼠标放在空白处，shift+右键执行“在此处打开命令窗口”，输入命令：
nrfutil pkg generate --hw-version 52 --application-version 1 --application app.hex --sd-req 0xAF --key-file private.pem dfufile.zip

这里需要注意，hw-version，如果是nRF52832,则设置为52，如果是51822，则为51；sd-req，协议栈的ID，不同的协议栈ID不同，可以根据nRFgo Studio中提示确定：

（2） 手机nRF Connect 连接 单板进行DFU：经如下操作后，再点击右上角DFU，选择升级文件，等待完成后即可。

  -》 进入bootloader

-》再次连接DFUTARG，选择后上脚DFU，选择升级文件包，即可看到升级界面，升级后自动断开，系统重启OK