nRF51822 开撸

cruelfox

nRF51822 开撸 [复制链接]

　　玩了几年的ARM单片机，基本上就在STM32的圈子里；尽管手头囤积的芯片当中还有其它厂商的，都没怎么用，实在惭愧。

　　昨天拆了一个几年前的手环（因为LP说APP找不到不能用，就当报废了呗），vidonn的产品。这货做得实在是……彻底装不还原了。除了粘合得融为一体之外（面板拆下来都已经裂了），充电接口用的铜件居然是贯穿塑料再焊在PCB上的。

　　拆了之后再不能戴手上去了。电路部分还是完整拆了出来。

 

　　于是，获得带12832OLED屏和电池、加速度传感器、触摸传感器、串行Flash 的 NRF51822 开发板一块。QFN的封装毕竟比BGA还是能容易搞，用表笔可以量引脚。

　　在屏的那一面还有一些测试点，首先检查 SWDIO, SWCLK 是否引出来了（引出来就不用自己飞线），结论是肯定的。用J-Link测试了SWD可用（顺便把芯片 un-secure 了，也就是擦除已有的程序，就可以任意烧写了）OLED的I2C也连到测试点上了。我对着手册找了一下，直接能用的I/O口就这几个：

　　Nordic nRF5系列的硬件风格和 STM32 有明显的不同。（题外，国产替代MCU基本还是仿STM32。）比如 GPIO 的寄存器设置和STM32没有兼容性。我先在 J-link commander 里面写了下GPIO的寄存器，将测试点对应的 P0.28, P0.29 设置成输出，然后改变电平。可以控制——说明复位后初试状态GPIO已经使能了。

 

　　要给 nRF51822 写程序，必须要有包含寄存器定义、IRQ定义的头文件——这是最重要的。其次还要个启动文件（主要是包含中断向量表的定义），然后还要个GNU Linker的脚本文件（如果没有也可以用其它的比如STM32的改来用，不是那么关键），就可以开撸了。这几个文件在MCU的SDK里面都应该能找到。

　　我找出来两三年前就下载过的一个 nRF5 SDK 压缩包，从里面把必要的文件提出来。SDK 是支持GCC的，很好。examples 目录里面有 blinky 也就是闪灯的程序，写得很简单。我想先编译下例子呗，不过它是要依赖SDK里面的HAL库的，缺什么文件需要逐个单独拿出来。然而弄下来还是因为缺少开发板定义的一些宏而不能编译，虽然要搞定也不会难。但是这样已经把简单的事情复杂化了，算了，直接操作寄存器吧。

　　于是就这样写了：

#include <nrf51.h>

int main(void)
{
	NRF_GPIO->DIRSET = 1<<28;
	
	while (1)
    {
		NRF_GPIO->OUTSET = 1<<28;
		delay_ms(500);
		NRF_GPIO->OUTCLR = 1<<28;
		delay_ms(500);
    }
}

　　然后呢，这个 delay_ms() 函数我从写过的 stm32 工程里面找一个，用 SysTick 定时器延时的，直接用。因为要用 nRF51822 的 Timer 的话要先学习，就后面再做。

　　我把为 STM32 工程写的 Makefile 也移用过来了，用了自己编的通用 Linker 脚本，但是和 nRF SDK 里面的启动汇编文件不兼容，又改了一番启动程序（代码都被我换了，就借用了它的中断向量表。想到这，日后我再写个启动程序生成工具得了）。

　　然后编译完成，用nm命令看了一下ELF里面地址分布没有问题了，就用J-link OB来烧写。

　　我接在 GPIO0.28 的LED亮了，但是不闪烁，奇怪了。于是GDB进去看，发现在 delay_ms() 函数里面没有返回。怪了，SysTick 是 cortex-m0 都通用的操作方法，怎么会挂了呢？看了反汇编代码我也没有发现异样。再从头单步跟踪下，执行过程也没有问题，不然LED不会亮的。查看对SysTick寄存器的写指令，也是正确的。

　　然而我查看了一下写 SysTick 寄存器之后的值，竟然都是 0.  这没写进去也不可能啊。于是网上搜索一下，结果是 nRF51 系列并没有配置 SysTick 模块。这个在 cortex-m0 中的确是可选的，只不过一般MCU都有而已。

　　那好吧，暂时就用一长串 NOP 指令来改写 delay_ms() 函数了。

void delay_ms(uint16_t t)
{
	int i;	// no Systick timer in NRF51 series
	for(i=0;i<t;i++)
	{
		int m;
		for(m=0;m<10;m++)
		{
			asm volatile ("nop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\n"
			"nop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\n"
			"nop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\n"
			"nop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\n"
			"nop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\n"
			"nop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\n"
			"nop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\n"
			"nop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\n"
			"nop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\n"
			"nop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\nnop;\n");
		}
	}
}

 

　　再编译，烧进去，reset, LED就闪了。用示波器测量闪烁频率，推算出CPU时钟在16MHz，这是复位后默认的时钟。

 

tagetage

顶，好帖，楼主也是一个动手达人，都不用买开发板了。

cruelfox

　　接着，来操作下 UART 输出字符。UART 对应的寄存器表：

　　寄存器表前面有两个部分分别是 Tasks 和 Events，与常规的寄存器操作有所不同。

　　读手册，这里需要了解 nRF51xxx 当中的 task 和 event 概念了。task 并非是操作系统的任务概念，而是硬件设备的一个触发机制。对寄存器表的 Tasks 类进行写 1 操作，将产生一次触发。除了写 Tasks 类的寄存器，还有硬件设备之间通过 Events, Tasks 互连进行触发的方式，可用来实现一些自动操作。Events 并不是 cortex-m0 系统的唤醒事件，我理解它就是一个标志位。UART 的 RX/TX ready 信号在这里都变为了 Tasks.

　　在我以前用过的 MCU 中，串口发送只要在配置使能以后写 TX 对应的寄存器就可以了。nRF51 这里还需要用 STARTTX 这个 task.  软件上就是先对 STARTTX 寄存器写 1, (不能写0).

　　串口用到的引脚的分配方式，和 STM32 完全不同。nRF51 这里，任何GPIO脚都可以选择成串口的某个功能引脚，灵活性巨大。GPIO的寄存器里面也没有什么复用功能选择的配置了。比如我用 GPIO0.29 作为 TXD, 就在 PSELTXD 寄存器写入29这个值。此外按照需求要把 GPIO0.29 配置为输出模式，输出高电平。

 

　　测试成功的代码：

uart_write(uint8_t *buf, int len)
{
	int i;
	NRF_UART0->TASKS_STARTTX = 1;	// task trigger
	for(i=0;i<len;i++)
	{
		NRF_UART0->EVENTS_TXDRDY = 0;	// clear event
		NRF_UART0->TXD = buf[i];
		while(!(NRF_UART0->EVENTS_TXDRDY))	// wait event
		{}
	}
	NRF_UART0->TASKS_STOPTX = 1;	// task trigger
}

int main(void)
{

	NRF_GPIO->DIRSET = 1<<28|1<<29;
	NRF_GPIO->OUTSET = 1<<29;	// UART TXD
	
	NRF_UART0->PSELTXD = 29;
	NRF_UART0->BAUDRATE = UART_BAUDRATE_BAUDRATE_Baud115200;
	NRF_UART0->ENABLE = UART_ENABLE_ENABLE_Enabled;

	while (1)
    {
		NRF_GPIO->OUTSET = 1<<28;
		uart_write("nRF51822 blinking\r\n",19);
		delay_ms(500);
		NRF_GPIO->OUTCLR = 1<<28;
		delay_ms(500);
    }
}

 

　　用 J-link OB 带的USB串口接收一下验证：

dcexpert

你这个比较方便。我淘了一个板子，是WLCSP封装的，看不出引脚。

 

caizhiwei

楼主厉害，这对学习来说是一个不错的锻炼哦

有没电路图，其他传感器对应的引脚，需要慢慢探索了呢~

cruelfox

dcexpert 发表于 2021-4-4 22:25 你这个比较方便。我淘了一个板子，是WLCSP封装的，看不出引脚。  

这个我也有。SWDIO, SWCLK 测试点都标出来了。就是没有原配的屏。

I/O好办，编段代码扫一下就测出来了。

dcexpert

cruelfox 发表于 2021-4-5 19:50 这个我也有。SWDIO, SWCLK 测试点都标出来了。就是没有原配的屏。 I/O好办，编段代码扫一下就测出来了 ...

一个个试太麻烦了

okhxyyo

赞！非常精彩，楼主厉害了