【Thingy:91X】测评篇二：Thingy:91X开发介绍

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【Thingy:91X】测评篇二：Thingy:91X开发介绍 [复制链接]

<div class='showpostmsg'># 【Thingy:91X】测评 篇二：Thingy:91X开发介绍

### 开发环境准备

Thingy:91X的开发环境基于Nordic Semiconductor的nRF Connect SDK，官方提供了一套Vscode插件，可以帮助开发者快速搭建开发环境；另外，Nordic Semiconductor还提供了nRF Connect for Desktop和nRF util等可利用的工具。

#### 安装nRF Connect 工具链

> 工具链包含编译器、链接器和其他构建工具。

在Vscode中的nRF Connect插件中，选择`Install Toolchain`并指定版本，可以自动完成安装工具链，这里是支持断点续传的，如果中途下载失败，可以重新开始，它会自动跳过已经下载的部分。

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nRFutil也提供了工具链管理的功能，只需要先安装可选指令`nrfutil install sdk-manager`，之后就可以通过`nrfutil sdk-manager toolchain install --ncs-version version`自动安装指定工具链。

#### 拉取nRF Connect SDK

> SDK包含源代码、库、驱动和示例。

nRF Connect SDK的代码库较大，拉取时间较长，拉取过程会同步许多子模组仓库，网络不稳定的话可能会导致拉取失败，需要手动进入nRF终端进行`west update`来更新子模组仓库。

在Vscode的nRF Connect插件中，我们可以通过Manage SDKs选择一个SDK版本进行安装，它会拉取sdk-nrf的代码库初始化为一个west工作区，然后进行update操作。如果update失败，可以手动进入nRF终端进行`west update`来更新子模组仓库,全部拉取完成后，再执行`west zephyr-export`指令，此时点击扩展提供的刷新按钮或者重启Vscode，我们拉取的SDK版本就能被识别在列表中了。
官方的扩展包提供了nRF终端扩展，可以直接在Vscode中使用nRF终端进行操作，入口如图：

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这样我们就可以不通过直接使用nRFutil命令工具让终端进入nRF环境了。

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NCS集成了 Zephyr RTOS 以及各种完整的应用、示例和协议栈，如低功耗蓝牙、蓝牙网格、Wi-Fi、Matter、Thread/Zigbee 和 LTE-M/NB-IoT/GPS、TCP/IP。 它还包括 CoAP、MQTT、LwM2M 等中间件、各种库、硬件驱动程序、TFM-M和MCUBoot。

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- nRF Connect SDK几个重要目录
    nrf/applications/: 接近商业应用的完整示例。

nrf/samples/ & zephyr/samples/: 功能或协议的基础示例。

zephyr/tests/: 各模块的测试代码，查找API用法的重要资源。

modules/hal/nordic/nrfx/samples/src/: 底层nrfx驱动示例。

nrf/include/ & zephyr/include/zephyr/: 公共API头文件。

modules/hal/nordic/nrfx/drivers/include/: 底层nrfx驱动API头文件。

zephyr/boards/ & nrf/boards/: 板级支持文件（DTS, Kconfig, defconfig）。

zephyr/drivers/: Zephyr标准驱动实现。

zephyr/subsys/: Zephyr子系统（网络、文件系统、蓝牙等）。

dts/: SoC级Device Tree文件。

### ncs工程概览

> ncs工程与Zephyr工程的结构基本一致，他内嵌了Zephyr RTOS的所有功能，并沿用了Zephyr的编译系统。

#### 项目结构

> nRF项目使用`Kconfig`作为配置工具，使用`CMake`作为构建系统,并且采用Linux常见的`Device Tree`构建板级支持。

我们可以在nRF Connect SDK的samples目录下找到许多示例项目，下面以hello_world为例，我们可以看到：

```
hello_world
├── CMakeLists.txt
├── prj.conf
├── src
│   └── main.c
└── sample.yaml
```

NCS工程使用CMake作为构建系统，不同于传统IDE（如Keil）基于图形界面的工程管理方式。

每个NCS工程（或模块）的核心是CMakeLists.txt文件。它使用CMake语法来：

- 指定项目名称。

- 添加源文件 (target_sources)。

- 添加包含目录 (target_include_directories)。

- 链接库 (target_link_libraries)。

- 查找并包含Zephyr内核及其他模块 (find_package(Zephyr REQUIRED HINTS...))。

- 设置编译选项和定义。

Zephyr和NCS的各个组件（驱动、协议栈、库）都在其各自目录下包含CMakeLists.txt和Kconfig文件。顶层应用的CMakeLists.txt通过`find_package(Zephyr ...)`触发整个构建系统，系统会根据Kconfig配置递归地包含所需模块的CMakeLists.txt，从而自动添加必要的源文件和依赖。

例如，hello_world示例的CMakeLists.txt看似只添加了main.c，但编译时，由于Kconfig默认启用了内核和串口（依赖于所选Board），相关的驱动和内核文件（及其CMakeLists.txt）会被自动包含进来。

> 注意标准命名: CMakeLists.txt, Kconfig, prj.conf, app.overlay, <board>.overlay, pm_static.yml 等都是具有特殊含义的标准文件名，编译系统会自动识别它们。使用非标准名称的文件需要手动指定生效。

#### 构建项目编译配置

> 编译NCS工程前必须指定目标硬件板（Board）。

Board的作用: 类似于Keil中选择Device，Board定义了：

- 目标芯片型号 (SoC)。

- 硬件布局（引脚分配、外设连接）。

- 默认的外设启用状态。

- 内存布局（Flash/RAM起始地址和大小，分区信息）。

Board定义位置: 标准Board定义通常位于 zephyr/boards/<arch>/ 或 nrf/boards/<arch>/ 目录下。

> 示例项目根目录下的 sample.yaml 文件通常会列出该示例经过测试并支持的Board列表。

Board命名通常格式为 <board_name>/<soc_name>/<core_name>/<domain>。例如 nrf54l15dk/nrf54l15/cpuapp/ns 表示nRF54L15 DK开发板，使用nRF54L15 SoC的应用核（Cortex-M33），运行在非安全域（通常需要TF-M或SPM）。

内存布局:

- 单映像应用的Flash/RAM布局通常在板级Device Tree文件 (<board>.dts) 的 partitions 节点中定义。

- 多映像应用（如带Bootloader）的布局由Partition Manager (PM) 管理，通常通过 pm_static.yml 或 partitions.yml 文件定义。

##### 使用Kconfig和DeviceTree配置工程

NCS/Zephyr使用Kconfig和DeviceTree两大系统来配置软件功能和硬件资源，它们最终都会生成C头文件供代码使用，但我们不能直接修改生成的头文件，而是通过Kconfig和DeviceTree的配置文件来控制生成的内容。

**Kconfig (软件配置):**

作用: 控制软件模块（内核特性、驱动、协议栈、库、应用程序选项）的启用/禁用及参数设置。

相关文件:

.dtsi (SoC/Board): 定义芯片级和板级基础硬件资源。

.overlay (应用程序的主要硬件配置文件): 用于修改或添加板级硬件配置，如更改引脚功能、定义连接的传感器、禁用外设等。标准命名为 app.overlay (通用) 或 <board>.overlay (特定板卡)。

最终构建编译配置时会合并生成 build/zephyr/zephyr.dts (扁平化的设备树) 和 build/zephyr/include/generated/devicetree_generated.h。代码通过 `DT_...` 宏（如 DT_NODELABEL, DT_ALIAS, DT_PROP, GPIO_DT_SPEC_GET, I2C_DT_SPEC_GET, SPI_DT_SPEC_GET 等）来获取硬件信息（设备句柄、引脚号、寄存器地址、属性值等）。

nRF扩展也提供了 `Devicetree Visual Editor` 可用于图形化查看和编辑设备树。

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#### 烧录程序

[Thingy91x无Jlink烧录方法](https://academy.nordicsemi.com/flash-instructions-for-the-thingy91/)

> Thingy:91X的烧录方式与Thingy:91相同，可使用nRF Connect for Desktop中的nRF Programmer工具进行烧录。

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烧录完成我们可就能看到我们的Hello World了。

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