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Jlink를 사용한 nRF51 flashing

지난번 nRF51개발 환경 포스팅에 빠진 부분인 flashing 부분

nrfjprog – Programming Tool

nrfjprog는 nRF5x-Command-Line-Tools의 번들 프로그램으로 SWD를 이용해 펌웨어 이미지를 로딩한다.

nrfjprog:

/* Optional: erase target if not already blank */
nrfjprog --family <nRF51/52> -e 
/* Load FW image to target */
nrfjprog --family <nRF51/52> --program _build/<name>.hex
/* Reset and run */    
nrfjprog --family <nRF51/52> -r

JlinkExe:

/* Open Jlink Commander from terminal in _build directory */ 
JLinkExe -device <nRF51/nRF52>
> erase // Optional: erase target if not already blank
> loadfile <name>.hex // loads FW
> r // Reset and halt
> g // Run
> q // Exit

JlinkExe -device nrf51822_xxaa -if swd -speed 4000



Intel Hex 파일 포맷

Intel hex파일 포맷은 다음과 같은 형태이다.

:llaaaatt[dd...]cc
  • : 콜론은 레코드의 시작을 의미
  • ll  데이터의 길이 – 2 바이트
  • aaaa 어드레스
  • tt 레코드의 타입
    00 – data record
    01 – end-of-file record
    02 – extended segment address record
    04 – extended linear address record
    05 – start linear address record (MDK-ARM only)
  • dd 데이터
  • cc 체크섬. 계산은 레코드의 값을 모두 더하고 2의 보수를 취한다.
:020000040000FA

예를 들어 위와 같은 경우

  • 02 데이터 사이즈는 2
  • 0000 어드레스
  • 04  extended linear address record
  • 0000 upper 16 bits of the address.
  • FA 체크섬 01h + NOT(02h + 00h + 00h + 04h).

End of File의 레코드는 다음과 같다.

:00000001FF

참고


J-link 인터페이스

Segger사의 J-link 디버거는 JTAG과 SWD인터페이스를 제공한다.

JTAG  pin-out

SWD를 사용하기위해서는 위 20핀에서 필요한 4핀만 연결하면 된다. 여기서 VTref신호는 디버거에서 타겟보드의 전압을 체크하고 전압레퍼런스로 사용하기 때문에 타겟 보드의 전원을 연결하고, 프로그래밍을 할 MCU의 전압과 연결해야 한다. 그렇지 않을 경우 VTref is 0.xxxxV라고 에러메시지가 나면서 연결이 되지 않는다.

*참고로 J-link와 같은 디버거를 DIY형태로 개발을 해서 OSHW로 판매를 하는 것이 있다.  OSHChip_CMSIS_DAP_V1.0

참고: https://www.segger.com/interface-description.html


Puck.JS 사용법

FEATURES

  • Bluetooth Low Energy
  • Espruino JavaScript interpreter pre-installed
  • nRF52832 SoC – 64MHz Cortex M4, 64kB RAM, 512kB Flash
  • 8 x 0.1″ GPIO (capable of PWM, SPI, I2C, UART, Analog Input)
  • 9 x SMD GPIO (capable of PWM, SPI, I2C, UART)
  • ABS plastic rear case with lanyard mount
  • Silicone cover with tactile button
  • MAG3110 Magnetometer
  • IR Transmitter
  • Built in thermometer, light and battery level sensors
  • Red, Green and Blue LEDs
  • NFC tag programmable from JavaScript
  • Pin capable of capacitive sensing
  • Weight: 14g in plastic case, 20g in packaging
  • Dimensions of cardboard box: 64mm x 62mm x 16mm
  • Dimensions of plastic case: 36mm dia, 12.5mm thick
  • Dimensions of bare PCB: 29mm dia, 9mm thick

회로도 및 PCB Layout Eagle File

ON-BOARD LEDS, BUTTON AND GPIO

LEDs

  • Red LED on: digitalWrite(LED1,1), Off: digitalWrite(LED1,0)
  • LED2 : green, LED3: blue
  • LED1.write(1) or  LED1.write(0)
  • LED1.set(), LED1.reset()
  • 3개의 LED 한꺼번에 제어 digitalWrite([LED3,LED2,LED1], 7)

Button

  • digitalRead(BTN) or BTN.read()
  • 버튼 상태를 Polling 하는 것은 power 소모가 심하므로, setWatch 함수를 사용해서 버튼 상태가 바뀌는 것을 체크함.

    setWatch(function() { console.log(“Pressed”);}, BTN, {edge:”rising”, debounce:50, repeat:true});

GPIO pins

  • GPIO 핀은 D0 부터 D31까지.  digitalWrite/digitalRead 커맨드를 사용할 수 있고 PWM, I2C, SPI and Analog 사용 가능

ON-BOARD PERIPHERALS

  • Magnetometer
  • IR / Infrared
  • NFC – Near Field Communications
  • Light sensor
  • Bluetooth
  • Temperature
  • Battery level
  • Capacitive sense
  • SERIAL CONSOLE

FIRMWARE UPDATES

via nRF Toolbox App (Android & iOS)

  • On your Bluetooth LE capable phone, install the nRF Toolbox app
  • Download the latest espruino_xxx_puckjs.zip file from the binaries folder
  • Reset Puck.js with the button held down – the Green LED should be lit
  • Release the button within 3 seconds of inserting the battery – the Red LED should light instead. If it doesn’t, you’ll need to try again, holding the button down for less time after inserting the battery.
  • Open the nRF Toolbox app
  • Tap the DFU icon
  • Tap Select File, choose Distribution Packet (ZIP), and choose the ZIP file you downloaded
  • Tap Select Device and choose the device called DfuTarg
  • Now tap Upload and wait. The LED should turn blue and the DFU process will start – it will take around 90 seconds to complete

Espruino IDE 사용하기

  • Web Bluetooth 사용 설정: Mac에서 BLE가 지원되는지 확인하는 법은 “이 Mac에 관하여” > 시스템 리포트 > 하드웨어 > Bluetooth 항목아래 ” Bluetooth 저에너지 기술이 지원됨” 이 “예”라고 표시되어 있는지 확인한다.
  • 크롬에서 주소표시줄에 chrome://flags를 입력하고, ” #enable-web-bluetooth” 항목을 사용하도록 설정하고 브라우저를 다시 시작함.
  • https://www.espruino.com/ide/ 에서 Web IDE를 시작한다.
  • Web IDE에서 연결 버튼을 클릭하고, Port설정에서 Web Bluetooth를 선택한다.

참고: https://www.espruino.com/Puck.js+Quick+Start


피지컬 웹 (Physical Web)

IoT 디바이스에 접급을 위해서 앱이 필요한 경우가 있는데, 이럴 경우 디바이스마다 앱이 존재하게 된다. 구글에서는 이걸 웹에서 해결하겠다는 접근이 피지컬 웹(Physical Web)이다. 이렇게 할 때의 장점은 디바이스에는 적은 기능만 넣고, 나머지는 웹쪽에서 구현을 하겠다는 의미이다. 이때 IoT 디바이스(비콘)가 자신의 URL을 주기적으로 Broadcasting하기만 하면 된다.
관련 정보
https://github.com/google/physical-web


전자부품에 대한 기본 지식

ROHM 반도체 사이트에 나와 있는 전자부품에 대한 기본 지식 정보. 전자공학을 전공하면 배우는 내용이지만 다시 한번 리뷰를 할 수 있어서 좋다.

그리고 첨단기술에서 발행하는 주로 일본잡지를 번역한 전자기술의 내용도 실용적인 내용이 있어서 괜찮다. 가령 이런자료 – 반드시 주의해야할 모터/릴레이 파워 설계


보드에 장홀(plated slot) 또는 슬롯만들기

Routing 과 Milling의 차이

“Routing” describes the cutting of the board profile, outline or contour.  We use a 2 mm cutter for this.  Any feature which can be cut with the 2 mm cutter is part of the profile.
“Milling” refers to any slots or cut-outs inside the PCB, but also to any slots in the profile of the PCB which can’t be cut with a 2 mm cutter.

즉 라우팅은 2mm 커터로 보드의 외곽을 자르는 것이고, 밀링은 보드 안쪽에 있는 cut-out 또는 슬롯을 더 작은 툴로 작업을 하는 것이다.

보드에 슬롯을 만드는 법
일반적이지 않기 때문에 PCB 업체에서 작업을 빠트릴 수 있다. 따라서 따로 알려주고, 0.50 mm 라인으로 작업을 하는데 Eagle CAD에서는 Eagle CAD에서는 Milling Layer 46에 작업을 한다.
하지만 PCB 업체에 따라서 이 작업이 안될 수 도 있다.

참고
http://docs.oshpark.com/submitting-orders/cutouts-and-slots/
http://www.eurocircuits.com/blog/158-Slots-and-cut-outs

이글캐드에서 장홀(plated slot) 만들기

드릴을 중첩적으로 배치하면 돼지만 DRC에서 에러가 난다. 관련 자료

방법은 위의 슬롯만들기와 동일하게 Milling 레이어에서 작업을 하고, 업체에 얘기를 해야 한다. ㅠㅠ

참고
http://electronics.stackexchange.com/questions/198590/how-to-add-holes-in-package-and-create-elongated-plated-holes-eagle
http://electronics.stackexchange.com/questions/202551/eagle-oval-pad


S3G protocol

  • S3G는 “Sanguino3 Gcode”의 줄임말로 3D 프린터를 제어하는 언어임.
  • 파일의 경우 .s3g를 사용하는데 MakerBot에서 이것을 차용하여 .x3g로 사용함.
  • 초기에 8비트 AVR의 성능때문에 사용함.
  • MakerBot의 경우 s3g, x3g파일을 처리할 수 있고, gcode를 이것으로 변환하는 translator를 내장하고 있음.
  • OctoPrint의 경우 GPX라는 플러그인이 있고,  GpxUI라는 GUI wrapper도 있다.
  • 관련 소스는 https://github.com/markwal/GPX

S3G protocol

구성 및 통신

2가지 네트워크로 구성이 된다.

  • Host network: PC와 보드로 기본적으로 시리얼이다. 115200 or 38400 bps
  • Tool network: 보드와 툴사이로 RS485 사용

에러 방지를 위해 매 패킷의 마지막에 CRC를 사용


Mac OS X에 nRF51 개발 환경 설정하기

1. gcc 설치
여기에서 다운로드 한다.

$ mkdir /usr/local/gcc-arm
$ tar -xjf gcc-arm-none-eabi-5_4-2016q3-20160926-mac.tar.bz2 -C /usr/local/gcc-arm

2. nRF5x-Command-Line-Tools-OSX
여기에서 다운로드 한다.
/usr/local/ 에 nrfjprog와 mergehex를 copy한다.

3. .bash_profile 수정

export PATH=/usr/local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/nrfjprog:$PATH

4. Segger Software and documentation pack for Mac OS X 설치
여기에 패키지 파일이 있다.

5. SDK설치 및 Makefile.posix 파일 수정
여기 또는 여기에서 SDK를 다운로드 해서 원하는 곳에서 압축을 푼다.
components/toolchain/gcc/Makefile.posix 이 파일을 gcc 버전에 맞게 수정한다.

GNU_INSTALL_ROOT := /usr/local/gcc-arm/gcc-arm-none-eabi-5_4-2016q3
GNU_VERSION := 5.4.1
GNU_PREFIX := arm-none-eabi

6. 컴파일 및 확인
example 폴더 아래에서 make해서 hex 파일이 생성되는지 확인한다.

$ make

7. 보드와 연결해서 다운로드가 되는지 확인한다.

$ make flash

Nordic에서 출시한 보드

PCA10028

PCA10031

참고
https://devzone.nordicsemi.com/blogs/22/getting-started-with-nrf51-development-on-mac-os-x/
https://aaroneiche.com/2016/06/01/programming-an-nrf52-on-a-mac/
http://www.nordicsemi.com/eng/Products/Bluetooth-low-energy/nRF51822
Getting started with the nRF5 development kit
https://devzone.nordicsemi.com/tutorials/


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