BLUENRG-LP 学习笔记

在学习 BLUENRG-LP 的过程中，及时地把碰到的问题记录下来，并作解答，形成本文档。

该文档会时时更新，并且当某些章节内容过多时，会独立出来，形成新的文章。

BLUENRG-LP 的特性

芯片内部有哪些存储介质，各的功能是什么？

FLASH 存放固件和用户数据。支持读、写保护
OTP (1KB) 存放用户数据，支持读、写保护
ROM (7KB) 不对用户开放。存放 UART BOOTLOADER 固件和一些芯片的配置信息，如ADC校准值

BLE 5.0 的新特性及其作用：

2Mbps：更高数据吞吐率

LE 2M PHY，比特率为 2Mb/s，不支持 ECC；减少冗余度以提高传输吞吐率。

关于 1M PHY:

蓝牙 4.2 采用 LE 1M PHY，即比特率为 1Mb/s 的 PHY；必选。

支持 ECC (error correcting coding，可选)

根据编码方式的不同，支持 3 种比特率：1Mb/s，500Mb/s (LE Coded)，125Kb/s (LE Coded)，其实就是冗余度的增加导致了比特率的下降，带来的好处就是能对空中的数据进行纠错从而可以传的更远

Long range：更远的通讯距离

Channel selection algorithm #2：，通道选择算法 2，可避免干扰和多路径衰落效应

参考文章：https://blog.51cto.com/11134889/2317010

GATT caching：

以下是网友总结：

新增功能	协议层	描述
Slot Availability Mask (SAM)	物理层	标记设备的收发时间块。其他蓝牙设备获取该信息即可避免在该设备忙碌时争抢信道资源，这有利于在信道资源有限的情况下维持多设备同时工作，这个特性仅适用于经典蓝牙。
2 Mbit/s PHY for LE	物理层	2Mbit/s比特率的物理层。以前的物理层都是1Mbit/s比特率，这个特性从物理层提升了传输速率。
LE Long Range	物理层	该特性由多个方面共同实现。最高20dBm的发射功率（以前是10dBm），编码型物理层最低-82dBm接收灵敏度（以前是-70dBm），8位前向纠错编码FEC（以前没有），这些新特性共同实现了更远的通信距离，官方宣称能比过去提高4倍传输距离，实际测试高达750米。
High Duty Cycle Non-Connectable Advertising	链路层	在协议文档中未找到针对该特性的描述，从网络上也未获取有用信息。根据一个已有的类似概念“High Duty Cycle Connectable Advertising”，可以推测这个广播事件类型就是广播间隔更短，并且限制广播总时间，超时后将停止广播。
LE Advertising Extensions	链路层	扩展广播。以前广播仅仅使用37/38/39三个广播信道，现在可以使用扩展广播包，在0-36数据信道上传输，以前广播数据最大为31字节，现在扩展广播的数据长度最大可达255字节，所以官方宣称广播数据容量扩展8倍。
LE Channel Selection Algorithm #2	物理层	一种新的跳频算法。以前的算法仅用于连接数据的跳频，现在数据信道支持传输广播数据，以前的跳频算会产生性能问题，新的跳频算法可以用于连接数据通信的跳频和周期广播数据的跳频。

BLE 128kbps 的 long rang 模式，有效数据的最大数据吞吐率是？

BLE 协议栈的版本能否更新？

协议栈存储在芯片的什么位置？

硬件设计

IO 口的选择注意事项

RF 设计注意事项

晶振选型、Layout 注意事项，对信号的影响，系统稳定性（高频干扰）等

电感选型、Layout 注意事项，能源转换效率？哪一个供电电压效率最高？

电容选型、Layout 注意事项

低功耗控制：通过通、断电控制？通过使能脚控制？有哪些影响？

开发环境

快速上手 Windows Keil 固件开发环境

有哪些开发工具？

选型（电流评估、资源评估、成本评估）

开发（编译工具、调试工具）

生产（烧录工具、测试工具）

第一次使用 Keil 开发环境的配置？

SDK

timer module 是什么？有什么作用？

timer module 是一个软件模块。

该软件模块管理了芯片内部链路控制器硬件的各个定时器，关于这些定时器的详细介绍，可在射频控制器参考手册里找到。

timer module 根据抽象程度的不同分为了两个层次（HAL, LL）。可为设备的唤醒、用户超时触发和预配置的射频事务触发关联一个事件；举个例子，用户可编程一个事件，实现：

定时唤醒休眠的系统
或产生一个超时事件
或为蓝牙事件提供时间依据

timer module 的源码实现包含以下文件：

bluenrg_lp_hal_vtimer.h

bluenrg_lp_hal_vtimer.c

bluenrg_lp_ll_timer.h

bluenrg_lp_ll_timer.c

ll 层比较靠近硬件，主要实现了对硬件定时器的编程、低频时钟的管理和定时时间的转换（将 hal 的时间值转化为硬件定时器寄存器的值）

hal 层是对 ll 层的进一步抽象，封装了硬件的细节。主要实现了虚拟定时器序列，回调管理，校准调度，射频事件调度等。

虚拟定时器

链路控制器计数器。链路控制器中有一个计数器，定时器模块可利用该硬件计数器来虚拟出多个软件定时器。

时间基准。虚拟定时器的有一个特定的单位，称为系统时间单位（STU system time unit）。一个 STU = 625/256 us。在对真正的计数器进行编程之前，需要将用 STUs 表示的时间转换到硬件计时器计数单元中。

校准间隔。是一个参数，可以在初始化阶段设置，以决定该设备需要多长时间对内部振荡器的频率进行测量；当计数器使用的时钟源是外部晶振时，则不需要该参数。

射频计数器

BLUENRG-LP 提供了另外一个定时器专门用于触发射频事务（transaction）。该事务可以是一次射频发送、或射频接收。

休眠管理

定时器模块可避免系统在以下条件下进入休眠：

虚拟定时器已经触发但回调函数还在执行
低频时钟检测流程正在进行
下一个射频事务已经很接近要触发了
The device is in a back-to-back communication

多连

ST 的芯片在多连（一拖多，主从一体）特性的支持上有优化，达到行业领先水平。BLUENRG-1/-2 关于此的实现相关资料如下：

https://www.st.com/resource/en/design_tip/dm00518102-slot-allocation-and-multiple-connection-timing-strategy-for-bluenrg-bluenrgms-bluenrg1-and-bluenrg2-stmicroelectronics.pdf

休眠流程

休眠具体流程是？

休眠时，IO口的电平状态是？

唤醒源有哪些，分别是什么？

DEEPSTOP 模式下，唤醒源可能是：

通过运行在低频时钟的内部唤醒定时器，射频模块能产生两种事件来唤醒系统：
- Radio wake-up time is reached
- CPU host wake-up time is reached
RTC 事件
IWDG 产生的复位事件
多达 28 个的 GPIO 事件（PA0~15, PB0~11）

SHUTDOWN 模式下，只能通过拉高拉低复位引脚来唤醒系统

休眠时，是否所有的 IO 口都唤醒系统？

在大多数口（非全部）上可以：PA0~15, PB0~11

启动流程

启动流程是？支持哪些接口启动？

芯片上电（或复位）后，芯片内部的 ROM 代码会先运行，

当检测到 PA10 脚为低电平时，会直接跑进 FLASH 开始运行用户固件（运行失败会停在 while(1) ）。

当检测到 PA10 脚为高电平时，会运行 UART BOOTLOADER 流程。

UART BOOTLOADER 可通过串口接收用户指令，执行一系列的操作。其特性为：

自动检测波特率，范围：500 – 460800
只能在指定的引脚：UART RX = PA8，UART TX = PA9
用户需要先以某个波特率给 BLUENRG-LP 发送 0x7F，当接收到 0x79 的回复时，说明成功进入 UART BOOTLOADER 流程，可开始发送指令

UART BOOTLOADER 详细的介绍，参照文档：AN5471: The BlueNRG-LP UART bootloader protocol

安全启动、固件加密？

空中升级

OTA具体流程？