NRF单片机开发环境搭建
NRF52系列单片机开发环境快速搭建
补档声明
由于我的博客服务器和备案到期，所以选择转移到博客园平台来进行保存和记录。以后也有可能会在上面不定期更新一些技术类博客。
前言
NRF52系列是一款性能较强，带蓝牙模组(支持普通蓝牙和BLE蓝牙)，主打极低功耗的MCU。常用于无线鼠标和键盘以及可穿戴设备主控。
最近一个项目需要用到NRF52840这个芯片的蓝牙，以及其芯片本身的低功耗特性。
搭建其开发工具链的过程中也遇到了一些值得记录的问题，这篇文就简单介绍一下如何搭建工具链，以及和SDK工程相关的设置。加快后来者的调试速度🙂。
这篇文的目的是快速在一台Windows电脑上安装nRF芯片的开发环境，并点亮一个nRF开发板上的LED，并使用RTT打印调试消息，以及进行蓝牙广播，成功连接后改变led的亮灭。达到快速构建一个最小可用demo环境。
整体搭建预计时间30分钟，不包括下载安装包的时间。
硬件准备：
JLINK或者DAP-Link
nrf52840开发板
电脑，系统Window10以上
下载并安装SEGGER
官网下载地址: SEGGER官网地址
下载后进行安装，一路next，安装过程中会弹出一些驱动的安装窗口，也一并装上。
装好后打开，看下能否正常运行，注意此时电脑的USB口不能插上任何CMSIS-DAP调试器，否则会导致整个界面卡住，此时拔掉就可以正常打开了(这个bug报告2022年就有了，但是一直没修)。
下载nRF SDK和nRF SoftDevice协议栈
SDK版本选择17.1.0，这也是最新的，不再有后续更新了的，支持nrf52系列的SDK了。
下面的SoftDevice先默认全部下载下来，反正SoftDevice是蓝牙协议栈，大小只有几百K，可以后面再研究。
官网下载地址: SDK官网地址
关于开发方案的说明
传统的单片机开发通常需要开发者从零开始构建完整的工程架构。首先，开发者需要获取厂商提供的最小系统示例代码（如果有的话），然后逐步添加必要的库文件和支持文件。整个开发流程包括：
启动文件配置：编写或配置startup汇编文件，负责系统启动时的基本初始化
中断向量表设置：定义和配置中断向量表，确保系统能够正确响应各种中断
系统时钟配置：初始化系统时钟和各个外设时钟
外设初始化：配置GPIO、串口、定时器等外设模块
用户代码编写：最终进入main函数，根据库手册编写应用层逻辑代码
目前市面上的单片机开发IDE种类繁多，各有特色：
- KEIL MDK：ARM Cortex-M系列单片机的经典IDE，调试功能强大
- IAR Embedded Workbench：支持多种架构，代码优化能力出色
- ESP-IDF：乐鑫ESP32系列专用开发框架，基于FreeRTOS
- Segger Embedded Studio：轻量级IDE，支持多种调试器
- STM32CubeIDE：STM32官方IDE，集成了CubeMX配置工具
- VSCode + PlatformIO/CLion：现代化的跨平台开发环境
- Arduino IDE：面向初学者的简化开发环境
其中笔者比较熟悉的STM32官方提供的CubeMX是一个图形化配置工具，它能够：
- 可视化配置芯片引脚功能和外设参数
- 自动生成初始化代码和工程框架
- 智能管理库文件依赖关系
- 支持多种IDE输出格式
这种方式大大简化了开发流程，特别适合STM32系列单片机的快速开发。
还有Arduino平台通过高度抽象的硬件抽象层，让开发者能够：
- 使用简化的API函数操作硬件
- 无需关心底层寄存器配置
- 快速上手，专注于应用逻辑开发
- 享受丰富的社区库资源
但是在很多情况下，开发者仍需要采用更接近底层的开发方式：
- 从官方网站下载对应单片机的SDK包
- 手动创建工程并导入必要的源文件和头文件
- 根据数据手册和参考文档配置寄存器
- 调用SDK提供的API函数实现功能
这种方式虽然学习曲线较陡，但能够让开发者更深入理解硬件工作原理，实现更精细的控制和优化。
目前我探索到的nrf系列芯片开发工具栏有两套，一套是SEGGER+SDK，另一套是KEIL+SDK。
由于SEGGER对nrf系列芯片的支持比较好，所以本篇文章聚焦于SEGGER+SDK的开发方式。
工程修改
字段大小修改
SEGGER新版本下每个工程都需要进行的修改，这是由于SDK17.1的工程设置有点问题，是基于旧版SEGGER的。导致新版SEGGER IDE打开工程后会出现由于工程字段大小设置不对而造成编译错误。
下载完成后解压SDK，可以看到一个这样的文件夹名nRF5_SDK_17.1.0_ddde560，examples路径下就是各个例程，其中pca10056代表是nrf52840板子，blank是裸机，mbr是带bootloader的。
进入工程的ses路径
然后打开类似于blinky_pca10056.emProject的segger工程。
打开后就能看到这个界面，然后我们直接按F7编译
然后我们就能看到这个经典错误，这个错误乍一看是不是以为是内存或者FLASH爆了，但是这只是个简单的LED闪烁，不应该出现这种问题。其实这是由于SDK不知道为什么把工程的两个size字段设置为了0x4。导致编译出来的工程必超过这个大小，导致编译器报错。
我们在左侧工程名称上右键，然后选择Edit Section Placement，然后把其中的两个字段的0x4删去，只保留""
然后按下F7开始编译，就会发现直接OK了。
虽说nRF SDK已经停止更新，停留在17.1版本了，但是这也太不走心了😳，给的例程总要能过一下编译吧。
使用NRF_LOG
在任何使用了NRF_LOG的工程里，都需要进行下列修改，才能正常使用。
首先打开个使用了NRF_LOG的工程，然后按F7进行编译，会发现有这样的错误提示
这错误我怀疑是SEGGER的RTT版本没有和SDK对齐导致的，但是好玩的是，这个文件其实整个都被bypass掉了，所以我们只需要在工程上右键删掉这个文件就可以了。
此外还有一种错误，error: unknown type name '__printf_tag_ptr'
这时候需要在工程里把Library IO改成RTT
然后将**__printf_tag_ptr*替换为FILE，然后按F7编译就可以了
最后，一定要检查sdk_config.h里宏定义是下列情况，这样情况下是使用RTT而不是串口，建议尽量使用RTT.
串口打印需要时间且占用管脚，且如果这个管脚其他的设备也在使用，就会造成错误。
NRF_LOG_BACKEND_RTT_ENABLED 1
NRF_LOG_BACKEND_UART_ENABLED 0
此外，NRF_LOG_BACKEND_RTT_TEMP_BUFFER_SIZE 64这个值可以稍微调大一点，比如256，这样就能容纳更多内容，FLUSH不用那么频繁。
I2S位数问题
由于nrf52系列的设计问题，官方驱动的I2S并不支持24bit的数据放在一个32bit的slot中，会触发I2S时钟倍数关系的错误强制检查。
而把24bit的数据放在一个32bit的slot中，也就是说产生一个SCK是WS的64倍的频率，是INMP411这种I2S麦克风时序要求所必须的。不幸的是，nrf52系列由于上述设计问题，最高只能产生48x的时钟。
所以理论上是用不了的。只能去用原生16bit或者原生32bit的I2S数字麦克风，然而这种麦克风在市面上并不常见，最常见的还是24bit的。
但是还是有方法的，也就是用PWM波形来模拟I2S的时钟，自己去产生时钟倍数关系，然后把I2S设置成从模式，绕过主模式下的时钟关系检查，然后用从模式来获取数据
参考这个链接
https://github.com/gregtomasch/nRF52_24-bit-_I2S_Microphone_Audio_Recording_Utility
蓝牙初始化问题
由于蓝牙时钟的默认设置，会导致初始化的时候出现问题，需要在sdk_config.h中进行如下修改
最小蓝牙demo工程构建
打开sdk的example文件夹下ble_uart_app的SEGGER工程.
按照上述说明对工程进行修改.
直接烧录到单片机.
用手机看有没有ble_uart_app设备，如果有，就可以进行愉快的开发了.
此外，需要注意的是，nrf的外设开启和很多配置需要通过修改sdk_config.h来完成
而且官方提供的sdk例程里，如果没有用到此项外设例如I2S，是完全不会有此项的配置信息的。😓
需要从别的用到了这一项的例程中copy一份过来，再进行配置打开或关闭。
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