NRF52832DK入门手册

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Ghostyu（讨论 | 贡献）2019年10月10日 (四) 14:29的版本 （→‎实验例程）
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NRF52832DK是基于Nordic蓝牙芯片nRF52832的开发板（下文简称52DK），支持低功耗蓝牙（BLE），为广大开发人员提供了一个硬件开发平台，帮助工程师快速的了解和学习nRF52832的BLE特性，和实现产品原型阶段的开发工作。

52DK采用核心板与底板分离的设计，核心板采用谷雨物联网的低功耗蓝牙模块BLE520，该模块引出nRF52832的全部IO，支持蓝牙5.0。

本文帮助开发者，快速的了解和使用52DK开发板。

1 低功耗蓝牙简介

BLE低功耗蓝牙的英文缩写（Bluetooth Low Energy），是蓝牙4.0版本起开始支持的新的、低功耗版本的蓝牙技术规范。

蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）在2010年发布了跨时代的蓝牙4.0，它并不是蓝牙3.0的简单升级版本，而是全新的技术架构，蓝牙4.0版本分两种模式：单模蓝牙和双模蓝牙。

常见的蓝牙音箱，是典型的双模蓝牙，它需要传输大量的音频数据。而小米手环，蓝牙温度计则属于单模蓝牙。行业里一般不讲单模蓝牙，而是统一称为低功耗蓝牙。

如今，蓝牙5.0已经发布和应用，4倍通信速度、2倍的通信距离以及Mesh组网特性，将使蓝牙成为物联网领域的重要的技术之一。

有关详细的低功耗蓝牙协议介绍请阅读《BLE技术揭秘》[参考 1]

BLE技术 蓝牙5.jpg

2 nRF52832芯片简介

nRF52832芯片主要特点介绍。

  • 2.4GHz radio，支持多种无线协议，例如BLE，ANT等。
  • 32位 ARM Cortex-M4F 处理器，增强浮点运算能力，可以提供更复杂的算力支持。
  • 512KB程序存储空间和64KB内存空间。
  • 31个GPIO，每个IO均可灵活配置。

芯片功能框图如下图所示：

NRF52832 芯片功能框图.png

3 开发板简介

52DK采用核心板与底板分离的设计，核心板是用我们的模块：BLE520，该模块引出芯片的全部GPIO。开发板底板上，设计了LED电路，按键电路，蜂鸣器电路等，专为初学者设计，电路简单易懂。

有关52DK开发板完整的硬件说明，请阅读《NRF52832DK硬件设计手册[参考 2]》。

52DK开发板硬件功能如下图所示：

NRF52832DK-硬件说明.png

4 开箱测试

我们为开发者准备了完整的开箱测试视频和文档说明，详情请阅读《NRF52832DK开箱测试》[参考 3]，下面是NRF52832DK的开箱视频。

（这里插入优酷开箱视频）

5 开发资料

我们为52DK编写了丰富的开发资料，资料按照存储形式分为两大部分：

  • 在线文档，例如入门教程，硬件手册等。特点是纯技术文档，可能需要经常更新。可在线阅读，也可另存为pdf本地阅读。
  • 归档资料，比如协议栈安装包，软件安装包等。特点是文件较大、很少需要更新的文件或文档。

资料截图如下图所示（实际内容可能已经更新，仅供参考）。

NRF52832DK-开发资料截图.png

6 软件开发环境搭建

软件开发环境主要包含三个部分的安装：

  • 集成开发软件IAR for ARM
  • nRF蓝牙协议栈SDK
  • nRF52832芯片烧写软件nRFgo

（入门手册需要配套有一个视频）

6.1 集成开发软件IAR

IAR软件安装手册位置：归档资料/1-编译器IAR/IAR for ARM v7.8安装教程.pdf。

请根据此安装教程操作即可。IAR安装后如下图所示。

NRF52832DK-集成开发软件IAR.png

6.2 蓝牙协议栈SDK

本节涉及两个内容，首先是安装Nordic官方提供的协议栈SDK，SDK中自带非常丰富的实验例程。其次是解压我们谷雨针对NRF52832DK开发板提供的实验例程。

6.2.1 安装协议栈sdk

SDK位置：归档资料/2-协议栈SDK/nRF5_SDK_xx.x.x.zip，xx.x.x是该协议栈版本号。例如nRF_52_15.2.0.zip

Nordic提供的协议栈SDK无需安装，直接解压即可使用，但是强烈建议使用短小的全英文路径，避免不必要的问题发生。例如：E:\project-nordic\nRF5_SDK_15.2.0_9412b96。由于压缩包较大，小文件较多，可能需要数分钟的等待时间。解压后的协议栈结构如下图所示：

NRF52832DK-协议栈SDK目录结构.png

主要目录说明：

目录或文件 作用
components nRF52832芯片的软件或驱动组件库，例如芯片外设驱动，射频（802.15.4）驱动等。SoftDevice组件接口等。
examples Nordic官方示例程序，例如外设的使用示例，协议栈示例等。
external 协议栈使用的其他软件组件，例如文件系统fatfs，网络通信协议lwip等。
nRF5x_MDK_8_17_0_IAR_NordicLicense.msi 当使用IAR时，需要安装此版本的MDK
nRF5x_MDK_8_17_0_Keil4_NordicLicense.msi 当使用Keil时，需要安装此版本的MDK

6.2.2 安装nRFx_MDK_IAR

由于我们使用的是IAR开发软件，因此需要安装协议栈sdk中的nRF5x_MDK_8_17_0_IAR_NordicLicense.msi，双击运行安装即可。如下图所示。

NRF52832DK-NRF52-MDK-IAR-安装.png

6.2.3 解压谷雨实验例程

谷雨实验例程位置：归档资料/1-协议栈SDK/谷雨实验例程/nrf52832dk.rar。

实验例程【必须】解压到协议栈的指定目录，因为其完全依赖协议栈的文件结构。解压后的实验例程如下图所示。

NRF52832DK-谷雨实验例程.png
目录结构说明
目录或文件 说明
peripheral 基础实验，是nRF52832芯片外设的示例程序，例如GPIO控制，UART收发，FLASH读写等。
ble 协议栈实验，例如蓝牙主机，蓝牙从机等示例程序
ble_advance 协议栈高级实验，例如主从一体，iBeacon等。
Icon-info.png
 提示：压缩包解压时务必注意，不能多产生一层目录，例如：E:\project-nordic\nRF5_SDK_15.2.0_9412b96\nrf52832dk\nrf52832dk\，这样是错误的，例程将无法成功编译！

6.3 烧写软件nRFgo

nRFgo软件位置：归档资料/3-烧写软件nRFgo/nrfgostudio_win-YY_x.xx.x_installer.msi。YY是指32位还是64位的windows系统安装，x.xx.x是指该软件的版本号，例如：nrfgostudio_win-64_1.21.2_installer.msi

nRFgo Studio是Nordic官方提供的芯片固件烧写软件和射频测试软件，需要配套使用Jlink仿真器，可以使用我们的Jlink-Lite，完美支持nRF5系列芯片。

软件安装一路Next即可，安装结束后会随即弹出nRF5x-Command-Line-Tools的安装，根据提示继续安装此工具直到安装结束（期间还会调用J-link驱动的安装）。

安装后的nRFgo软件界面如下图所示：

NRF52832DK-nRFgo软件界面.png


6.4 其他软件工具

暂无。

7 硬件环境搭建

开发套件硬件环境搭建包括硬件的准备和驱动程序的安装。需要准备的硬件如下图所示。

NRF52832DK-硬件开发工具.png

硬件说明如下：

类型 说明
开发板 开发板型号为NRF52832DK。
仿真器 使用谷雨Jlink-Lite仿真器，10p灰色排线直连NRF52832DK开发板。

若使用其他Jlink仿真器，注意仿真器接口要与NRF52832DK的烧写接口匹配。

详情可查看《NRF52832硬件设计手册》[参考 2]中的Jlink-Lite接口

显示屏 支持谷雨的三款显示屏
  • 128x128分辨率的1.44寸TFT显示屏
  • 240x240分辨率的1.32寸TFT显示屏
  • 200x200分辨率的1.54寸ePaper电子墨水屏

需要安装的驱动程序有：

  • 开发板USB驱动
  • 仿真器Jlink驱动

7.1 安装开发板USB驱动

驱动位置：归档资料/4-驱动程序/开发板USB驱动。

nRF52DK开发板采用CH340C芯片，将蓝牙芯片的UART信号转换为USB接口信号，方便电脑端使用USB接口来调试模块串口。

CH340驱动安装.png

7.2 安装仿真器Jlink驱动

驱动位置：归档资料/4-驱动程序/仿真器JLINK驱动。

若已经安装了nRFgo Studio软件，会自动安装Jlink驱动，无需重复安装。若想使用最新版的仿真器驱动，可以安装我们提供的

7.3 其他硬件

暂无。

8 开发环境验证

软硬件开发环境已经搭建完毕，现在测试一下整个工具链是否能够正常工作。

8.1 硬件连接

按照前文硬件环境搭建中的图片连接开发板与仿真器，并将仿真器的USB与电脑连接。若驱动未安装，则根据上一节内容安相关驱动。

8.2 打开IAR工程

我们以最简单的LED点灯实验的为例，工程文件位于：E:\project-nordic\nRF5_SDK_15.2.0_9412b96\nrf52832dk\peripheral\01_Led_blinkly_example\gyLaunchIot.eww

NRF52832-LED点灯工程文件.png

eww后缀的文件是IAR工程文件，双击启动IAR编译软件，如下图所示。

NRF52832DK-LED点灯.png

8.3 下载程序

点击菜单 Project->Download And Debug，使用IAR下载测试程序。如下图所示。点击Go按钮，开始运行程序，点击旁边的Stop Debugging按钮，结束仿真下载。

NRF52832DK-LED点灯程序下载.png

此时可以看到开发板上的四个LED轮流点亮和熄灭。

如果程序下载程序，但是开发板指示灯没有反应，多数是因为芯片中原先烧写了ble协议栈，需要将协议栈擦除。

Icon-info.png
 注意，若芯片中烧写了协议栈程序，需要将芯片flash全部擦除，才能运行基础例程中的裸机代码。

8.4 擦除程序

使用nRFgo Studio软件来擦除和烧写芯片，如下截图。

NRF52832DK-nRFgo擦除和烧写.png

首先点击左侧Device Manager中的nRF5x Programming选项，然后右侧的内容才会显示出来，如果选型是灰色或者右侧内容没有显示，请先检查硬件连接（电脑与仿真器，放着器与开发板）。

点击A区域的Erase All按钮，将擦除整个Flash空间。擦除完成后，在下方的Log消息框中，将打印：Erase completed

B区域用来烧写协议栈SoftDevice和App，在后面的章节会使用到该功能。

8.5 烧写出厂固件

开发板默认烧写出厂测试程序，出厂测试程序的功能请参考开箱测试中的说明。

出厂测试固件位于百度云盘：

9 实验例程介绍

我们根据实验例程的类型分为三类，分别是：

  • 基础实验，针对nRF52832芯片硬件外设的示例实验，例如GPIO实验，UART串口实验等。
  • 协议栈实验，针对蓝牙协议栈的示例实验，例如蓝牙从机实验，蓝牙主机实验等。
  • 协议栈高级实验，蓝牙实验的进阶，例如蓝牙主从一体，iBeacon等，更接近真实项目的示例程序。

9.1 基础实验

基础实验是指针对nRF52832芯片的硬件外设的示例程序，例如GPIO实验，UART串口实验。

各实验如下图所示，文件夹位置：E:\project-nordic\nRF5_SDK_15.2.0_9412b96\nrf52832dk\peripheral

NRF52832DK-基础实验.png

9.2 协议栈实验

协议栈实验是针对蓝牙协议栈的示例实验，例如蓝牙从机实验，蓝牙主机实验等。

各实验如下图所示，文件夹位置：E:\project-nordic\nRF5_SDK_15.2.0_9412b96\nrf52832dk\ble

NRF52832DK-协议栈实验.png

9.3 协议栈高级实验

协议栈高级实验是蓝牙实验的进阶，例如蓝牙主从一体，iBeacon等，更接近真实项目的示例程序。

各实验如下图所示，文件夹位置：E:\project-nordic\nRF5_SDK_15.2.0_9412b96\nrf52832dk\ble_advance

NRF52832DK-协议栈高级实验.png

10 参考资料

本文涉及的相关参考文档列表如下：

  1. ↑ 《BLE技术揭秘》，一文读懂低功耗蓝牙
  2. ↑ 2.0 2.1 《NRF52832DK硬件设计手册》，详细描述开发板的硬件设计说明
  3. ↑ 《NRF52832DK开箱测试》，开发板的开箱测试指导

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