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mothercup/mcm-ddc-04/docs/开发日志.md

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N32WB031 基础工程开发日志

日期：2025-06-09 工程：H:\caiic_workspace\mothercup\embeddedSrc 目标芯片：N32WB031（国民技术 BLE SoC，Cortex-M0，64MHz，Flash 256KB，RAM 48KB）

1. 任务目标

基于 N32WB03x SDK V2.0.0 新建裸工程，实现：

  • UART 串口打印（printf 重定向）
  • 集成 FreeRTOS，构建实时多任务架构
  • GPIO 点灯（LED 周期翻转）
  • 引脚分配不得与 SWD 调试管脚冲突

2. 参考资料

资料 路径
SDK V2.0.0 nations-tec/N32WB03x_SDK_V2.0.0
器件包 nations-tec/N32WB03x_DFP.1.4.0.pack
用户手册 nations-tec/CN_UM_N32WB03X_Series_User_Manual_V1.5.pdf
硬件设计指南 nations-tec/CN_DG_N32WB03x_Series_Chips_Hardware_Design_Guide_V1.4.pdf
STB 开发板资料 nations-tec/N32WB031_STB_V1.3

参考例程：

  • 串口：projects/n32wb03x_EVAL/peripheral/USART/Printf
  • 点灯：projects/n32wb03x_EVAL/peripheral/GPIO/LedBlink
  • FreeRTOS：projects/n32wb03x_EVAL/application/FreeRTOS/FreeRTOS_ThreadCreation

3. 关键硬件结论

  • SWD 调试管脚：SWCLK=PA4，SWDIO=PA5（复位后默认 AF0）——本工程所有 GPIO 分配均避开这两个脚
  • STB 开发板板载 LED：LED1=PB0（跳线 J21）、LED2=PA6（跳线 J22），蓝色 LED，4.7K 限流
  • 串口排针 J3 已引出 PB6/PB7
  • 注意：PB8/PB9 默认接 32.768K 晶振；PB3 有下拉注意事项（手册 5.2.4）

4. 引脚分配表

功能 引脚 复用 说明
USART1_TX PB6 AF4 115200 8N1
USART1_RX PB7 AF4
LED1 PB0 GPIO 推挽输出 板载 D1
LED2 PA6 GPIO 推挽输出 板载 D2
SWDCLK PA4 AF0 调试占用，应用程序禁用
SWDIO PA5 AF0 调试占用，应用程序禁用

5. 工程结构

embeddedSrc/
├── app/
│   ├── main.c            # 入口：时钟更新 → USART 初始化+banner → LED 初始化 → 建队列/任务 → vTaskStartScheduler
│   ├── bsp_usart.c/.h    # USART1 初始化 + fputc 重定向（'\n' 前自动补 '\r'）
│   ├── bsp_led.c/.h      # LED1/LED2 初始化、on/off/toggle
│   ├── app_tasks.c/.h    # 3 个 FreeRTOS 任务 + 日志队列
│   ├── n32wb03x_it.c/.h  # NMI / HardFault 异常处理
│   └── FreeRTOSConfig.h  # heap 8KB，SVC/PendSV/SysTick 映射给 FreeRTOS port
├── MDK-ARM/
│   ├── embeddedSrc.uvprojx
│   └── embeddedSrc.uvoptx
└── docs/
    └── 开发日志.md（本文件）

SDK 源码（固件库、CMSIS、FreeRTOS V9.0.0、启动文件）以相对路径 ..\..\nations-tec\N32WB03x_SDK_V2.0.0 引用，不复制到工程内。

工程配置：器件 N32WB031，IROM 0x01000000 / 0x40000，IRAM 0x20000000 / 0xC000，MicroLIB，宏定义 N32WB03X, USE_STDPERIPH_DRIVER。

6. 实时多任务架构

使用 FreeRTOS 原生 API（xTaskCreate / vTaskDelay / xQueue），不用 cmsis_os 封装。

任务 功能 周期/触发 栈（字） 优先级
LedTask 翻转 LED1，向日志队列发送 LogMsg_t 500ms 128 2
LedTask2 翻转 LED2，向日志队列发送 LogMsg_t 1000ms 128 2
PrintTask xQueueReceive 阻塞取消息并 printf 队列驱动 256 3

生产者-消费者模型：LED 任务只负责投递消息，打印任务独占串口输出，避免多任务直接 printf 造成的输出交错。

调度相关：

  • SysTick 由 FreeRTOS port 接管（FreeRTOSConfig.h 中 xPortSysTickHandler → SysTick_Handler 映射），main 中不再手动 SysTick_Config
  • configTOTAL_HEAP_SIZE = 8*1024（48KB RAM 余量充足）

7. 编译验证

  • 工具链：Keil µVision5（D:\Keil_v5\UV4\UV4.exe，ARMCC V5.06 update 6）
  • 命令行：UV4.exe -b embeddedSrc.uvprojx -j0 -o build.log（工作目录 embeddedSrc/MDK-ARM）
  • 结果：0 Error(s), 0 Warning(s)
  • 体积：Code=8248 RO-data=724 RW-data=100 ZI-data=10532
  • 产物：Objects/embeddedSrc.axf、Objects/embeddedSrc.hex、bin/embeddedSrc.bin
  • 自查：全工程无 PA4/PA5 占用；SVC/PendSV/SysTick_Handler 无重复定义

8. 烧录与运行

  1. Keil 打开 embeddedSrc/MDK-ARM/embeddedSrc.uvprojx，F7 编译
  2. NS-LINK 接 SWD（PA4/PA5），F8 下载
  3. 串口助手接 PB6(TX)/PB7(RX)，115200 8N1
  4. 复位后预期输出：启动 banner + LED1 toggled, count = N / LED2 toggled, count = N 滚动日志

注意：未在真实硬件上运行验证。若 LED 不亮，检查 STB 板 J21/J22 跳线；若串口无输出，检查 J3 排针接线。

9. 后续计划

  • 板卡实测验证 LED 与串口日志
  • 按需接入 BLE 协议栈（SDK ble 例程为裸机 rwip_schedule 调度，与 FreeRTOS 架构需做整合设计）

日期：2026-09-01

10. UART DMA 发送 + 日志开关 + CLI 命令框架

10.1 DMA 可行性结论

N32WB031 具备 DMA 外设（5 通道），固件库支持 USART_EnableDMA 与通道重映射 （DMA_RequestRemap），USART1_TX 可映射到 DMA_CH1（参考官方例程 projects/n32wb03x_EVAL/peripheral/USART/DMA_Interrupt）。硬件支持，已实现 DMA 发送。

10.2 串口驱动扩展（bsp_usart）

  • TX 双通道并存：fputc 轮询发送保留给调度器启动前的 banner 与 PrintTask； 新增 bsp_usart_write_dma(buf, len) 走 DMA_CH1（每次发送重新 DMA_Init，轮询 DMA_FLAG_TC1 完成标志 + 等 USART_FLAG_TXC 移位寄存器排空），供 CLI 输出使用。
  • RX 新增 RXDNE 中断：USART1_IRQHandler（n32wb03x_it.c）→ bsp_usart_rx_isr_handler()， 字节经 xQueueSendFromISR 投递到 64 字节接收队列；应用侧用 bsp_usart_read_byte(ch, timeout_ms) 阻塞取字节。NVIC 优先级 = 3（最低，满足 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 约束）。
  • 新增 TX 互斥锁 bsp_usart_tx_lock/unlock：调度器未运行时为空操作； PrintTask 的整条 printf 与 CLI 的整段应答各持锁一次，避免 log 开启后两类输出字节级交错。

10.3 主动打印开关

app_tasks 新增 AppTasks_SetLogEnabled()/AppTasks_GetLogEnabled()，默认关闭。 LED 任务照常翻转，仅在开关打开时才向日志队列投递消息。运行时通过 CLI log on|off 切换，log 无参数查询当前状态。

10.4 CLI 框架（app_cli）

  • 独立任务 CliTask（栈 256 字，优先级 3），独占完成：行接收 → 解析 → 执行 → 应答， 应答全部走 DMA TX（cli_write/cli_printf，需显式带 \r\n）。
  • 命令表 CliCmd_t s_cmds[]（name/help/handler），新增命令只需在表中加一项。
  • 行结束符兼容 \r\n、\n\r、\r、\n 四种：首个 \r 或 \n 触发分发， 紧跟的互补字符被吞掉一次。支持退格（0x08/0x7F）编辑，行缓冲 64 字节，超长响铃。
  • 内置命令：help、version、log [on|off]、led <1|2> <on|off|toggle>。
  • 提示符 n32> ，空行仅重显提示符。

10.5 编译验证

  • UV4.exe -b embeddedSrc.uvprojx -j0 -o build.log：0 Error(s), 0 Warning(s)
  • 体积：Code=14712 RO-data=944 RW-data=112 ZI-data=10696（Flash/RAM 余量仍充足）
  • 新增源文件：app/app_cli.c/.h；uvprojx 的 FWLB 组加入 n32wb03x_dma.c
  • 烧录后预期：banner 之后出现 CLI ready. Type 'help' for commands. 与 n32> 提示符； 默认无 LED 滚动日志，log on 后恢复。
  • 注意：尚未上板实测，DMA 与中断路径需硬件验证。

日期：2026-09-01

11. 任务栈统一调整为 1024 字

  • 上板实测 DMA/CLI/日志开关运行正常后，4 个任务栈统一调整为 1024 字（4KB/任务）： LED_TASK_STACK / PRINT_TASK_STACK（app_tasks.c）、CLI_TASK_STACK（app_cli.c）。
  • 4 任务共 16KB 栈，超出原 8KB heap，故 configTOTAL_HEAP_SIZE 由 8KB 调至 20KB （含队列、TCB、空闲任务栈 128 字的开销）。
  • 编译：0 Error / 0 Warning；体积 Code=14712 RO-data=944 RW-data=112 ZI-data=22984， ZI 约占 48KB RAM 的 47%，余量充足。

日期：2026-09-01

12. CLI 增强：Ctrl+Z 关日志、Tab 补全、命令历史

均在 app_cli.c 的 CliTask 中实现：

  • Ctrl+Z（0x1A）：立即 AppTasks_SetLogEnabled(0) 关闭主动打印，打印 [log off] 并重绘当前输入行。用于 log 滚动刷屏时快速停止。
  • Tab（0x09）自动补全：仅补全行首命令名（已含空格则不动作）。唯一匹配则补全 并追加空格；多个匹配则先扩展公共前缀，无法扩展时列出候选并重绘输入行。
  • 命令历史：环形缓冲 8 条 × 64 字节（s_history），提交时去重（空行、与上一条 相同不入队）；上/下方向键（ESC [ A / ESC [ B 转义序列状态机解析）回翻历史， 越过最新一条回到空行。回翻采用"清行重绘"（\r + 提示符 + 空格擦除 + 重显）。
  • help 输出末尾附按键说明。
  • 编译：0 Error / 0 Warning；体积 Code=15688 RO-data=944 RW-data=112 ZI-data=23496。

日期：2026-09-01

13. CLI 提示符修改

  • 命令行提示符由 n32> 改为 caiic->（app_cli.c 中 CLI_PROMPT 宏）。
  • 编译：0 Error / 0 Warning；体积 Code=15692 RO-data=944 RW-data=112 ZI-data=23496。

日期：2026-09-01

14. 软件版本号 + sysinfo 系统信息命令

  • 新增 app/app_version.h：APP_FW_VERSION "V1.00.01"，启动 banner 与 version 命令均输出版本号。
  • 新增 CLI 命令 sysinfo：输出运行时间（tick/秒）、任务数、heap 总量/当前空闲/ 历史最小空闲，以及 vTaskList 任务表（名称/状态/优先级/栈高水位/编号， 栈单位为字）。vTaskList 行尾自带 \r\n，直接 DMA 输出。
  • FreeRTOSConfig.h 新增 configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1（vTaskList 依赖，同时需要 configUSE_TRACE_FACILITY 1，已具备）。
  • 编译：0 Error / 0 Warning；体积 Code=16944 RO-data=1020 RW-data=112 ZI-data=23880。

日期：2026-09-01

15. BLE 接入：自定义 GATT 透传服务（CLS）+ FreeRTOS 整合

15.1 工程与链接布局

  • 器件由 N32WB031 改为 N32WB031KEQ6-2（512KB Flash 型号）；APP 链接到 APP1 = 0x01008000，大小 0x38000（224KB）（uvprojx 的 Cpu/IROM/OCR_RVCT4、 FlashDriverDll -FL080000、RegisterFile/SFDFile 同步修改）。IRAM 保持 0x20000000/0xC000。
  • LDads Misc 加入 BLE ROM 符号表 symbol_g15.obj（相对路径 ..\..\nations-tec\N32WB03x_SDK_V2.0.0\middlewares\Nationstech\ble_library\ns_ble_stack\symdef\）。
  • 新增源码组：BLE_STACK（lib_att.c / rwip.c / rwip_driver.c）、BLE_PROFILE （prf.c / prf_utils.c / rdtss.c / rdtss_task.c / rdts_common.c）、NS_LIB （ns_ble.c / ns_ble_task.c / ns_sleep.c / ns_sec.c / ns_timer.c / ns_error.c）、 BLE_APP（app_ble.c / app_cls.c）；FWLB 追加 n32wb03x_qflash.c（OTA 备用）与 n32wb03x_exti.c（ns_ble.c 的 EXTI_* 调用需要）。NS_LOG/LPUART、Crypto、 NS_DFU 未接入。
  • Cads IncludePath 参照 rdtss.uvprojx 移植全部 BLE 相关目录（前缀改 2 层 ..\..），..\inc→..\app\ble、..\inc\app_profile→..\app\ble\app_profile。

15.2 BLE 应用层（app/ble/）

  • app_user_config.h / app_profile/rwapp_config.h：由 rdtss 精简。广播名 CAIIC-MCM；广播数据 = 128-bit 服务 UUID 列表（LSB first），扫描应答留空由 协议栈自动附加设备名（attach_name）；连接参数 15/30ms、latency 0、超时 5000ms； 仅启用 CFG_PRF_RDTSS（复用 SDK rdtss profile 引擎），NS_LOG 全关。
  • app_profile/app_cls.c/.h：自定义服务 CAIIC Link Service（属性表仿 app_rdtss.c）：
    • service 0000CA10-CA11-4B11-8000-CA11CA11CA11
    • 下行写特征（Write Without Response）0000CA11-CA11-4B11-8000-CA11CA11CA11
    • 上行 notify 特征（Notify + CCCD）0000CA12-CA11-4B11-8000-CA11CA11CA11 沿用 SDK prf 框架（GAPM_PROFILE_TASK_ADD_CMD 建库、ns_ble_prf_task_register 注册消息表、prf_get_itf_func_register 挂 rdtss_prf_itf_get）。notify 发送为 单包接口：忙（上一包未收到 RDTSS_VAL_NTF_CFM）或未订阅时返回 -1，由上层重试。
  • app_ble.c/.h：ns_ble_stack_init（注册 ble 消息回调）+ GAP/安全/广播参数 + profile 注册 + ns_ble_adv_start()；连接/断开/MTU 更新事件经 bsp_usart_tx_lock 保护的 printf 输出；断开后自动重新开广播。对外接口： app_ble_init() / app_ble_notify_send() / app_ble_set_rx_callback()。
  • BLE 调度任务：app_ble_init() 内创建（栈 512 字、优先级 2），循环 rwip_schedule(); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1));。ke_msg/ke_timer 只允许在该 任务上下文运行（SDK 约束）。
  • 不接 ns_sleep 低功耗（与 FreeRTOS tick 冲突，代码内留 TODO）；ns_sleep.c 仍需编译（ns_ble.c 引用 ns_sleep_lock_acquire 等符号），只是主循环不调用。

15.3 VTOR 处理（关键）

Cortex-M0 无 SCB->VTOR，本芯片用 PWR->VTOR_REG（bit31=EN，[30:0]=向量基址）。 APP 链接在 0x01008000，但 SDK SystemInit() 写成 0x81000000（指向 0x01000000 bootloader 区），ns_ble_stack_init() 内部（NS_BLE_STACK_INIT）又清 0。 处理：main 在 SystemCoreClockUpdate 之后、任何 NVIC 中断使能之前先设 PWR->VTOR_REG = 0x80000000 | 0x01008000；app_ble_init() 之后再重设一次 （main.c 中 APP_VTOR_VALUE）。

另：SDK 的 ns_ble_stack_vtor_init() 会把 __Vectors（本 APP 的 flash 向量表， 含 FreeRTOS 的 SVC/PendSV/SysTick 映射与 USART1_IRQHandler）复制到 RAM 重映射区 （0x200000e8 系统异常 / 0x200009c0 用户 IRQ），并把 BLE_FIFO/BLE_SLP/EXTI4_12 指向 ROM/RAM 内部 handler；rdtss 例程在栈初始化后保持 VTOR=0 即依赖该 RAM 重映射。 本工程按设计要求重设 VTOR 到 flash；若实测 BLE 中断异常，回退方案是 app_ble_init 后保持 VTOR=0（RAM 重映射已覆盖全部中断向量）。 见 15.5 风险。

BLE 中断不定义在 n32wb03x_it.c：启动文件的 BLE_*IRQHandler 均为 weak Default_Handler，真正的 handler 由 symbol_g15.obj（ROM）+ RAM 重映射提供； 与 FreeRTOS 的 SVC/PendSV/SysTick 映射无冲突。BLE_SW/FIFO IRQ 优先级 0， ISR 内不得调用 FreeRTOS FromISR API（本工程 BLE 事件均在 BLE 任务上下文处理）。

15.4 编译验证

  • UV4.exe -b embeddedSrc.uvprojx -j0 -o build.log：0 Error(s), 0 Warning(s)
  • 体积：Code=34828 RO-data=6788 RW-data=8820 ZI-data=25572
  • RW+ZI = 34392 字节 < 48KB（0xC000），configTOTAL_HEAP_SIZE 保持 20*1024 不变； 剩余约 14.4KB 供 MSP 主栈。BLE ROM 栈变量经 symbol_g15.obj 绝对符号落在低地址 RAM，其占区由 rwip_driver.o/ns_ble.o 等的 .data 段原位保留（与 rdtss 布局一致）。
  • 上板预期：复位后 banner（含 BLE 行）→ caiic-> CLI 正常；手机 nRF Connect 能搜到并连接 CAIIC-MCM，可见自定义服务的写/notify 两个特征。尚未实测。

15.5 遗留风险

  • VTOR 与 BLE 中断的最终取指向量路径需上板确认（见 15.3，回退方案已备）。
  • app_ble_notify_send() 会从非 BLE 任务上下文触发 ke_msg_send（SDK 未保证 跨上下文安全），后续 CLI-over-BLE 协议接入时应评估改为向 BLE 任务投递消息。
  • ns_sleep 低功耗未接；广播常开，功耗未优化。

日期：2026-09-01

16. CLI 传输解耦 + BLE 帧协议 + BLE OTA 接收器

16.1 CLI 核心与传输解耦

  • 新增 app/cli_core.c/.h：命令表、全部命令 handler、分词执行从 app_cli.c 迁入。 输出经可切换的 cli_out_fn 回调（cli_set_output，NULL=默认 UART DMA）。 cli_exec_line() 返回 0/1（未知命令）。对外另有 cli_cmd_count/cli_cmd_name 供 UART 前端 Tab 补全。
  • app/app_cli.c 保留 UART 前端（CliTask、行编辑、历史、Tab、Ctrl+Z、提示符）， 分发前 cli_set_output(NULL) 再 cli_exec_line；前端自身的提示符/回显/重绘 固定走 UART（cli_uart_write），不受回调切换影响。
  • 并发约定：UART 与 BLE 两个前端共用全局 out 回调与 TX 缓冲，采用"执行前设置、 执行完恢复"的简单保护（两端并发概率低，代码内已注释说明）。
  • 新增 CLI 命令 bankinfo：打印当前运行 bank（经 armlink 符号 Image$$ER_IROM1$$Base 判定）与 bootsetting 记录内容。
  • UART CLI 行为不变（回归项）。

16.2 BLE 帧协议前端（app/ble/app_ble_proto.c/.h）

帧格式（小端）：[0]=0xCA SOF, [1]=TYPE, [2]=SEQ, [3:4]=LEN(LE), [5..]=PAYLOAD, 末尾 CRC16-CCITT(初值 0xFFFF, poly 0x1021) 2 字节 LE，覆盖 TYPE..PAYLOAD。 帧开销 7 字节（头 5 + CRC 2）。

  • 帧类型：0x01 CLI_REQ / 0x02 CLI_RSP / 0x03 CLI_RSP_END{status} / 0x10 OTA_BEGIN{size,crc32,version} / 0x11 OTA_DATA{offset+data} / 0x12 OTA_END{crc32} / 0x1F OTA_RSP{cmd_echo,status,offset}。 OTA_RSP status：0 ok / 1 bad_frame / 2 bad_state(seq) / 3 size_too_big / 4 crc_fail / 5 flash_fail。
  • 接收：字节流状态机（找 SOF→5 字节头→payload+CRC），接收缓冲 512 字节 （payload 上限 480）；CRC 错误的帧静默丢弃（OTA 靠 offset/ack 重同步）。
  • CLI_REQ：payload ≤63 字节拷入行缓冲，置 out 为 BLE 帧输出后 cli_exec_line， 结束发 CLI_RSP_END（status=cli_exec_line 返回值）。
  • 发送分块：单帧 payload 上限 = min(att_mtu-3, 244) - 7；新增 app_ble_max_payload()（未连接返回 17）与 app_ble_is_connected()。
  • notify 忙重试：512 字节 pending FIFO 存整帧，app_ble_proto_poll() 挂进 BleTask 循环每轮冲刷；FIFO 满则丢弃并计数；断连清空。
  • 全部运行在 BleTask 上下文（rx 经 CLS 写指示 handler，poll 在任务循环），无锁。

16.3 OTA 接收器（app/app_ota.c/.h）

  • 静态 4KB 扇区缓冲；Image$$ER_IROM1$$Base 判定当前 bank，目标=对侧 bank。
  • OTA_BEGIN：校验 4..0x38000（否则 status=3）、首次 Qflash_Init()、记录会话、 回 OTA_RSP(0x10,ok,0)。
  • OTA_DATA：offset 必须等于期望值（否则 status=2 附期望 offset，状态保持供重发）； 攒满 4KB → 擦扇区+写 4KB → 回 OTA_RSP(0x11,ok,已写 offset) 作扇区级流控； 未满不回包。Qflash 操作内关中断数十 ms，BLE 靠 5s supervision timeout 容忍。
  • OTA_END：残余 0xFF 补齐到 4 字节倍数后擦写该扇区；整镜像 caiic_crc32 回读校验 （同时比对 BEGIN 与 END 的 crc32）；失败 status=4 中止不复位。成功则更新 bootsetting（无效记录清零重建、写 active_bank/bank{size,crc,version}/重算结构 CRC、擦写+回读比对），回 OTA_RSP(0x12,ok)，vTaskDelay 200ms 后 NVIC_SystemReset()。
  • 断连（app_ble_proto_on_disconnect）中止会话并清空 pending；OTA 仅在连接态有效。
  • uvprojx：新增 DFU 组（..\..\Boot\src\boot_crc32.c），IncludePath 加 ..\..\Boot\src。

16.4 编译验证

  • UV4.exe -b embeddedSrc.uvprojx -j0 -o build.log：0 Error(s), 0 Warning(s)
  • 体积：Code=38000 RO-data=6856 RW-data=10600 ZI-data=31008
  • RW+ZI = 41608 字节 < 48KB，configTOTAL_HEAP_SIZE 保持 20*1024 不变。
  • 上板预期：UART CLI 回归正常；nRF Connect 连接后发 CLI_REQ("help") 应收 CLI_RSP 分块 + CLI_RSP_END；OTA_BEGIN/DATA/END 把新 bin 写入对侧 bank 并复位， bootloader 校验跳转后 version/bankinfo 显示新 bank。尚未实测。

日期：2026-09-01

17. 整片烧录包（bootloader + APP 合并）

新增顶层 tools/ 目录：

  • merge_image.py — 纯 Python（无第三方依赖）合并镜像：Boot/MDK-ARM/bin/caiic_boot.bin （0x01000000）+ mcm-ddc-04/MDK-ARM/bin/embeddedSrc.bin（0x01008000，APP1）→ 输出 tools/out/caiic_full.hex（Intel HEX，稀疏地址）与 caiic_full.bin （0x01000000 起，空隙补 0xFF）。已做回读校验：hex 中 boot/APP 段与源 bin 逐字节一致。
  • make_package.bat — 一键：UV4 构建 bootloader → UV4 构建 APP → 合并。任一步 0E0W 校验失败即中止。本机 python 是商店占位 stub，脚本自动回退到 Python312 全路径。
  • flash_package.bat — 调 SDK 自带 NSpyocd.exe：erase --chip 后 load 合并 hex （目标 n32wb031）。需 NS-LINK 接 SWD（PA4/PA5）+ 复位脚。

烧录流程：首次整片烧录用 tools\flash_package.bat（或 Keil 分工程分别烧录）； 之后日常升级走 BLE OTA。bootsetting 首次为空，bootloader 向量检查后直接跳 APP1。

日期：2026-09-01

18. 修复 app_ble_init 崩溃（VTOR 根因）+ heap 调整

18.1 现象与根因

上板实测：程序在 app_ble_init() 中崩溃（卡死）。排查后确认不是 heap 不足，而是 VTOR：

  • 该芯片 BLE 协议栈的中断分发机制：ns_ble_stack_vtor_init()（ns_ble.c）把 APP 的 __Vectors（链接器符号，即我们 0x01008000 处的向量表）拷贝到 RAM 中继区 （系统异常 → 0x200000e8 起，用户 IRQ → 0x200009c0 起 31 项），再把 BLE_FIFO/BLE_SLP/EXTI4_12 槽位改写为 ROM/RAM handler（BLE FIFO handler 是运行时 拷贝到 RAM 的代码 rwip_fifo_isr_codeArray，不可能出现在 flash 静态向量表里）。
  • 因此 BLE 栈初始化后 VTOR 必须保持 0（走芯片 ROM 跳板 + RAM 中继）， 这也是 rdtss/app_ota 等所有官方例程的实际状态。
  • 此前我们在 app_ble_init() 之后把 VTOR 重设为 0x80000000|0x01008000， 导致 BLE FIFO 中断直接查 APP 的 flash 向量表 → weak Default_Handler 死循环 → 卡死。

18.2 修复

  • 删掉 main.c 中 app_ble_init() 之后的 VTOR 重设（保留 main 开头那一次—— BLE 初始化前 USART1 RX 中断需要查 APP 自己的向量表）。
  • 规则：BLE init 前 VTOR=APP 基址；BLE init 后 VTOR=0，不再动。

18.3 heap 检查与调整

核算 FreeRTOS heap（20KB）占用：5 个任务栈（1024×4 + 512 字 = 18944B）+ 6 个 TCB （≈552B）+ 队列/互斥锁（≈370B）≈ 19.9KB，剩余仅 ~600B——未耗尽但余量偏小。 configTOTAL_HEAP_SIZE 由 20KB 调至 22KB（RW+ZI=43656B，主栈余量约 5.4KB）。 编译：0 Error / 0 Warning，Code=37996 RO-data=6856 RW-data=10600 ZI-data=33056。

日期：2026-09-02

19. Boot 跳转策略调整：校验移到升级过程，解决 Keil 下载无法调试

19.1 现象与根因

加了诊断代码重新编译后，Keil 下载/调试能连上但全速跑永远到不了 main。根因：

  • Keil 下载只写 APP1 区（0x01000000 起的镜像由 Keil 的 FLM 按 axf 地址 0x01008000 写入）， 不会更新 bootsetting（0x01004000）里记录的 APP1 CRC32——那是上次 merge_image.py 打整片包时算的。
  • 复位链路：芯片 ROM → Boot → 校验 bootsetting → 校验 APP1 镜像 CRC → 不匹配，拒绝跳转， CPU 停在 Boot 的 for(;;)。Keil 的 "Run to main" 走的是自然启动，自然卡在 Boot。
  • 所以任何一次 Keil 重新下载（不只是诊断代码）都会触发；引入 Boot 之前没有这层校验，故以前正常。

验证方法：调试状态 halt 看 PC，落在 0x01000000~0x01003FFF 即 Boot 空转。

19.2 调整内容

  • Boot（Boot/src/main.c）改为跳转时不校验镜像 CRC：只检查 bootsetting 扇区自身完整性 （magic + 自身 CRC32）选出 active bank，再做向量表 sanity（MSP 在 SRAM、复位向量在 bank 内） 兜底后直接跳转；bootsetting 无效时默认 APP1。删除 bank_crc_ok() 及双 bank CRC 回退。
  • 镜像 CRC 校验职责完全在升级过程：app_ota.c OTA_END 已对新镜像整体 CRC32 比对， 通过才写 bootsetting 切 bank 复位——OTA 链路安全性不变。
  • 新增 MDK-ARM/debug_app.ini 并挂到工程调试配置（uvoptx <tIfile>）：调试器下载后强制 SP/PC = APP1 向量表，跳过 Boot 直进 APP。Boot 不校验后该脚本已非必需，保留为纯调试可选旁路。
  • Boot 重建 0E0W（Code=1352，bin 2032B），tools/make_package.bat 重新出整片包 （caiic_full 79464B）。

19.3 影响与注意

  • Keil 直接下载 APP 即可启动和调试，开发节奏恢复。
  • 代价：OTA 流程之外的镜像损坏（如 Keil 下载中途断电）不再被 Boot 拦截——向量检查只能挡 全空/乱码。这是"简单"换来的取舍。
  • 在板子上烧过其他 0x01000000 起步的程序（SDK 例程 / mcm-ddc-ble）会覆盖 Boot 和 bootsetting，恢复方法：tools\flash_package.bat tools\out\caiic_full.bin 重烧整片包。

日期：2026-09-02

20. 串口波特率提升到 1Mbps

20.1 可行性核实

  • USART1 挂 APB2=64MHz（n32wb03x_usart.c 中 USART1 取 Pclk2），波特率发生器为 16 倍过采样 + 小数分频（同 STM32F1 算法）。
  • 1Mbps 分频值 = 64MHz / (16 × 1M) = 4.0，误差 0%（2M/4M 同样零误差）。
  • 驱动断言上限 IS_USART_BAUDRATE = 4Mbps（n32wb03x_usart.h），1Mbps 远在范围内。

20.2 改动

  • bsp_usart.h：BSP_USART_BAUDRATE 115200 → 1000000，相关注释与 AGENTS.md 同步。
  • 构建 0E0W（Code=38080 RO-data=6932 RW-data=10600 ZI-data=33056）。
  • 注意：串口助手需切到 1000000；USB 转串口适配器需支持 1Mbps（CH340/CH343/FTDI 均可）。

20.3 决策：RX 暂不切 DMA

评估了 RX 由 RXDNE 逐字节中断改为 DMA 循环缓冲 + IDLE 中断的方案，结论维持现状：

  • CLI 是人工输入速度，1Mbps 下逐字节中断负载可忽略；RX DMA 的收益只在串口灌大数据 （有线烧录/批量注入）时才存在，属出现需求后再做。
  • DMA RX 引入循环缓冲管理、IDLE 中断、4 通道合一的 DMA IRQ 与 FromISR 优先级约束等 新出错点；现 RXDNE 方案已上板验证。
  • 对 CLI 语义无影响（保持 bsp_usart_read_byte() 字节流接口即可），但无收益不改动。

20.4 后续：波特率回退

实测后决定改回 115200（BSP_USART_BAUDRATE 恢复，注释与 AGENTS.md 同步还原）。 本节 20.1 的核实结论仍然有效：该芯片串口支持 1Mbps 且零误差，需要高速时随时可再开。

日期：2026-09-02

21. Boot 跳转后 BLE 失败的最终定位与修复 + bootsetting 携带跳转地址

21.1 根因（两层叠加，均已修复）

  1. PRIMASK 中断状态：旧 Boot 在 jump_to_app() 里 __disable_irq()，APP 继承中断全关。 全 SDK 应用代码从不自己 __enable_irq()（自然复位 PRIMASK=0），FreeRTOS 要到 vTaskStartScheduler() 才开中断，而 app_ble_init() 在调度器之前跑，其中的 ROM 初始化 （如 LSI 校准 calib_lsi_clk，7.5ms）需要中断推进 → 卡死。修复：Boot 跳转前 __enable_irq()（Boot 自身无中断源，安全）。
  2. RAM 起始地址踩 ROM 保留区（主因）：N32WB031 SRAM 为 48KB+16KB 结构，低 16KB （0x20000000~0x20003FFF）由芯片 ROM/BLE 子系统占用——ROM 启动代码在其中预备好 rwip 堆描述符（0x20000118 起，全 SDK 无任何代码写它们）、patch 数组、中断中继表。 SDK 例程（rdtss/mcm-ddc-ble）RAM 执行区从 0x20004000 起；而 mcm-ddc-04 和 Boot 之前错配成 0x20000000 起（器件切到 KEQ6-2 时被 pack 默认值带偏），__main 的 .data/.bss 初始化把低 16KB 冲掉 → BLE 栈拿垃圾描述符初始化堆 → HardFault。 修复：两个工程 IRAM 全部改 0x20004000/0xC000（应用可用 48KB， APP RW+ZI≈46.7KB 放得下）。
    • 佐证：故障时打印的堆描述符为乱码（env=4622910E/30777...）；官方 masterboot 的 ns_dfu_boot_jump 不动 VTOR/PRIMASK 只设 MSP，行为与我们修复后的 Boot 等效。
    • 教训：任何工程（包括裸机小工具）链接到本芯片都必须从 0x20004000 起。

21.2 辅助手段

  • n32wb03x_it.c 的 HardFault_Handler 增加异常栈帧打印（R0-R3/R12/LR/PC/xPSR， EXC_RETURN bit2 选 MSP/PSP；ARMv6-M 无 CFSR/HFSR）。
  • 恢复 main 开头 2s 上电延时（与官方例程一致，兼作 SWD 附着窗口）。
  • debug_app.ini 已由用户移除，调试不再需要旁路。

21.3 bootsetting 携带跳转地址

  • dfu_layout.h：caiic_bank_t 新增 start_address（结构体 44 字节）。
  • Boot：校验 bootsetting 自身完整性（magic + 结构体 CRC32）后按 active bank 的 start_address 跳转；地址越界或记录无效回退 APP1。
  • app_ota.c：OTA 写记录时填 start_address；bankinfo 命令同步打印。
  • tools/merge_image.py：生成缺省 bootsetting 打进 0x01004000（magic、active=APP1、 bank1={start=0x01008000,size,crc32,version=0}、bank2 空、结构体 CRC32，与 boot_crc32.c 同为 IEEE CRC32，脚本用 zlib 实现）；支持 merge_image.py [app_bin] [输出名] 参数化。
  • tools/make_package.bat：构建改 -r 全量重建，杜绝陈旧中间产物进产线包。

21.4 产物（均逐字段校验：向量表 / 结构体 CRC / bank1 CRC 与镜像吻合）

  • tools/out/caiic_full.{hex,bin}（79732B）= Boot + mcm-ddc-04（APP1 46964B）
  • tools/out/caiic_ble_full.{hex,bin}（62480B）= Boot + mcm-ddc-ble（APP1 29712B， 该工程已重链接到 0x01008000/0x38000）

日期：2026-09-02

22. mcm-ddc-ble 工程：创建、FreeRTOS、CLI 搬迁与 BLE 帧协议落地

mcm-ddc-04 在 Boot 跳转路径下仍有问题期间，新建 mcm-ddc-ble/ 作为可工作的基座 工程并逐步补齐功能。本节汇总其全部演进。

22.1 工程创建（rdtss 蓝本）

  • 以 SDK projects/n32wb03x_EVAL/ble/rdtss 为蓝本整目录复制（BLE 原始数据透传服务， 128-bit UUID，下行写 + 上行 notify，与 CLI-over-BLE 形态最接近）。
  • uvprojx/uvoptx 中 SDK 相对路径全部重定向到 ..\..\nations-tec\N32WB03x_SDK_V2.0.0\， nations-tec/ 只读未动。OTA_IMG_1/2 两个 target 保留不用。
  • 引脚核对：LED1=PB0、LED2=PA6、USART1=PB6/PB7、LPUART 日志=PB1，无 PA4/PA5（SWD） 占用。
  • main.c 加 ns_sleep_lock_acquire() 永久锁睡眠，SWD 全程可调试（例程默认进 deep sleep 会断开 SWD）。

22.2 FreeRTOS 接入 + 点灯任务

  • SDK 自带 FreeRTOS V9（tasks/queue/list/timers + heap_4 + RVDS/ARM_CM0 port）加入 工程；FreeRTOSConfig.h 从 mcm-ddc-04 移植。
  • 任务化：ble_schedule_task（512 字，优先级 2，rwip_schedule 循环，rwip 单上下文 约束）、led_task（128 字，LED1 500ms 翻转）。
  • 踩坑：脚本写 uvprojx 路径时 \t 被 Python 解释成制表符（Source\tasks.c 变成 Source<TAB>asks.c），Keil 报 cannot create command input file；另 <FileName> 必须写纯文件名。

22.3 从 mcm-ddc-04 搬迁 CLI 框架 + UART 驱动

  • 搬入：bsp_usart.c/h（printf 重定向 + DMA TX + RXDNE 中断队列 + TX 互斥锁， 新增 bsp_usart_rx_inject()）、cli_core.c/h、app_cli.c/h（提示符 caiic->、 Tab 补全、历史、四种行结束符）、n32wb03x_it.c（USART1_IRQHandler 转发 + HardFault 栈帧打印）、app_version.h（V1.00.01）、新写 ble_up.c/h（CLI 应答的 BLE notify 上行：ke_msg 只允许 BLE 任务上下文，故 CLI 任务入队 512B 环形缓冲， BLE 调度任务 20B/notify、cfm 节流发送）。
  • 命令集：help/version/sysinfo/led（log、bankinfo、Ctrl+Z 依赖 04 的 日志/OTA 系统，未搬）。
  • 拆除：app_usart.c（原透传 FIFO）、ns_log_lpuart.c（占用 fputc 与 bsp_usart 冲突；NS_LOG_LPUART_ENABLE 置 0）。
  • main.c 增加 VTOR 预置（0x80000000|0x01008000，BLE init 前 USART1 RX 中断需要， BLE init 后 VTOR 归 0 不动）与启动 banner。
  • 踩坑：µVision 在 uvoptx 缺失/不同步时会把多个 target 的同名组文件清单合并，从 target 1 删掉的文件仍被编进链接——三个 target 的条目需全部删除；以 Objects/*.lnp 链接清单无残留为验证。

22.4 实现 ble_protocol.md 帧协议

  • 新增 app_ble_proto.c/h（从 04 移植适配 rdtss 服务）：字节流重组状态机 （SOF 0xCA → 头 → payload → CRC16-CCITT，跨多次 BLE 写入重组，坏帧静默丢弃并 重新找 SOF）；CLI_REQ 执行命令，输出组帧 CLI_RSP 若干 + CLI_RSP_END{status}。
  • 通道隔离：串口输入只回串口，BLE 帧输入只回 BLE 帧（set/exec/restore 输出切换）。
  • OTA 帧类型（0x10~0x1F）保留不应答（本工程无 flash 升级）。
  • CRC16 已用标准向量（"123456789" → 0x29B1）验证。
  • 协议文档 docs/ble_protocol.md 增加 1.2 节（rdtss 服务 UUID 表、差异点：默认 MTU 下每帧 payload 13B、OTA 不支持）与 help 命令线上字节示例 （CA 01 00 04 00 68 65 6C 70 16 EC）。

22.5 产物与测试入口

  • 构建 0E/0W：Code=31184 RO-data=3504 RW-data=1968 ZI-data=26912（heap 20KB）。
  • 整包：tools\out\caiic_ble_full.{hex,bin}（Boot + 缺省 bootsetting + 本工程 APP1）。
  • 串口（115200）：banner + caiic->；BLE：CAIIC-MCM-20260902，订阅 ...E0002 notify 后往 ...E0001 写 CLI_REQ 帧即可对话。