[NRF52] NRF52 DK 보드(PCA10040/PCA10056) 기본적인 사용법

개발&공작

[NRF52] NRF52 DK 보드(PCA10040/PCA10056) 기본적인 사용법

hyunsungkim 2019. 8. 17. 15:37

BLE 개발을 위한 NRF52 DK 개발 보드 기본 사용법을 설명한다. Adafruit 등의 다양한 DK가 있지만 가장 범용성이 큰 PCA10056기반의 DK를 구매했다. 해외 구매를 해야 하고 현재는 eleparts를 통해 구매하는 게 가장 간단해 보인다.

개발을 위해 필요한 툴은 다음과 같다.

GNU Tools ARM Embedded
nRF Command Line Tools
NRF5 SDK
GNU Make

다음 글은 Windows 10 기준이다.

GNU Tools ARM Embedded 설치

소스코드 컴파일을 위해서 필요한 툴이다. 다운로드 링크에 들어가서 개발환경에 맞는 파일을 다운받는다. 나는 최신 버전을 받았을 때 컴파일 작업에서 오류가 나서 7 2018-q2-update로 설치했다. 설치 마지막 단계에서 환경 변수 추가 옵션을 체크해준다. 체크를 하지 않은 경우는 사진을 참고해서 (INSTALL_DIR)\(VERSION)\bin 을 "Path" 환경 변수에 추가해준다.

설치가 됐는지 확인하기 위해 PowerShell이나 cmd 등의 shell에서 다음을 입력한다.

arm-none-eabi-gcc --version

버전 정보를 나중에 입력해야하니 기억하자. 여기서는 7.3.1 이다.

PS C:\Users\HyunsungKim> arm-none-eabi-gcc --version
arm-none-eabi-gcc.exe (GNU Tools for Arm Embedded Processors 7-2018-q2-update) 7.3.1 20180622 (release) [ARM/embedded-7-branch revision 261907]
Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

nRF Command Line Tools 설치

커맨드라인에서 컴파일 작업, 펌웨어 업로드 등의 작업을 하기 위한 툴이다. 다운로드 링크에 들어가서 아래쪽의 Download 탭에서 설치 파일을 다운로드하여 설치한다. 중간에 뜨는 Segger J-Link USB Driver도 설치한다.

설치 완료 후 확인을 위해 shell 에서 다음을 입력한다.

nrfjprog --version

PS C:\Users\HyunsungKim> nrfjprog --version
nrfjprog version: 10.3.0
JLinkARM.dll version: 6.44e

오류가 뜰 경우 시스템 환경 변수 "Path"에 다음이 추가돼있는지 확인한다.

C:\Program Files (x86)\Nordic Semiconductor\nrf-command-line-tools\bin\

NRF5 SDK 다운로드

개발을 위한 소스파일과 예제 파일을 담고 있다. 다운로드 링크에 들어가서 원하는 버전의 zip 파일을 받은 후 압축해제 하면 된다. 나는 현재 최신 버전인 nRF5_SDK_15.3.0_59ac345.zip 을 받았다.

GNU Make 설치

다음을 shell에 입력한다.

make --version

GNU Make 3.81
Copyright (C) 2006  Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.
There is NO warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A
PARTICULAR PURPOSE.

This program built for i386-pc-mingw32

버전 정보가 뜬다면 이미 설치가 돼있는 것이며, 오류가 뜬다면 링크를 참고해서 설치를 하고 환경 변수 C:\Program Files (x86)\GnuWin32\bin 추가까지 완료한다.

(위의 링크가 터질 경우 직접 다운로드 링크1, 링크2)

NRF5 SDK 기본 설정

(NRF5 SDK 설치 경로)\components\toolchain\gcc 접속

Makefile.windows의 내용을 편집한다. GNU_INSTALL_ROOT는 GNU Tools ARM Embedded 설치 경로, GNU_VERSION은 쉘에서 확인했던 버전 정보를 넣는다. 아래는 나의 개발 환경에서의 예시이며 잘못 기입할 경우 이후에 컴파일이 되지 않는다.

GNU_INSTALL_ROOT := D:/Util/GNU Tools ARM Embedded/7 2018-q2-update/bin/
GNU_VERSION := 7.3.1
GNU_PREFIX := arm-none-eabi

Makefile.common은 건드릴 것이 없고 리눅스 사용자는 Makefile.posix를 같은 방식으로 편집해준다.

예제 컴파일 및 펌웨어 업로드

예제 파일을 업로드해서 스마트폰과 DK 사이의 BLE 통신을 해보자. DK 보드가 peripheral, 스마트폰이 central이 된다. 예제 파일 디렉토리 (NRF SDK 설치 경로)\examples\ble_peripheral\ble_app_uart\pca10056\s140\armgcc 으로 이동한 후 위쪽 창에 powershell을 입력하여 shell 창을 띄운다.

make

정상적으로 진행될 경우 아래와 같이 보여지며 _build 폴더 안에 컴파일된 hex 파일이 생성된다.

PS D:\Downloads\nRF5_SDK_15.3.0_59ac345\examples\ble_peripheral\ble_app_uart\pca10056\s140\armgcc> make
mkdir _build
cd _build && mkdir nrf52840_xxaa
Assembling file: gcc_startup_nrf52840.S
Compiling file: nrf_log_backend_rtt.c
Compiling file: nrf_log_backend_serial.c
Compiling file: nrf_log_default_backends.c

( . . . )

Compiling file: nrf_sdh_ble.c
Compiling file: nrf_sdh_soc.c
Linking target: _build/nrf52840_xxaa.out
   text    data     bss     dec     hex filename
  38172     548    4604   43324    a93c _build/nrf52840_xxaa.out
Preparing: _build/nrf52840_xxaa.hex
Preparing: _build/nrf52840_xxaa.bin
DONE nrf52840_xxaa

DK 보드가 USB로 연결된 상태에서 다음 명령어를 차례로 입력한다. 각각, 기존의 펌웨어를 지우고, softdevice라는 protocol stack을 업로드하고, 마지막으로 위의 make로 컴파일 된 hex파일을 업로드 하는 것이다.

make erase
make flash_softdevice
make flash

정상적으로 진행될 경우 아래와 같이 보여진다.

PS D:\Downloads\nRF5_SDK_15.3.0_59ac345\examples\ble_peripheral\ble_app_uart\pca10056\s140\armgcc> make erase
nrfjprog -f nrf52 --eraseall
Erasing user available code and UICR flash areas.
Applying system reset.
PS D:\Downloads\nRF5_SDK_15.3.0_59ac345\examples\ble_peripheral\ble_app_uart\pca10056\s140\armgcc> make flash_softdevice
Flashing: s140_nrf52_6.1.1_softdevice.hex
nrfjprog -f nrf52 --program ../../../../../../components/softdevice/s140/hex/s140_nrf52_6.1.1_softdevice.hex --sectorerase
Parsing hex file.
Erasing page at address 0x0.
Erasing page at address 0x1000.

( . . . )

Erasing page at address 0x23000.
Erasing page at address 0x24000.
Erasing page at address 0x25000.
Applying system reset.
Checking that the area to write is not protected.
Programming device.
nrfjprog -f nrf52 --reset
Applying system reset.
Run.
PS D:\Downloads\nRF5_SDK_15.3.0_59ac345\examples\ble_peripheral\ble_app_uart\pca10056\s140\armgcc> make flash
DONE nrf52840_xxaa
Flashing: _build/nrf52840_xxaa.hex
nrfjprog -f nrf52 --program _build/nrf52840_xxaa.hex --sectorerase
Parsing hex file.
Erasing page at address 0x26000.

( . . . )

Erasing page at address 0x2F000.
Applying system reset.
Checking that the area to write is not protected.
Programming device.
nrfjprog -f nrf52 --reset

DK 보드를 관찰하면 LED1이 2초 주기로 점멸하는 것을 알 수 있다. 아래의 표에 따르면 advertising 상태라는 의미이며 스마트폰의 연결을 기다리고 있다는 뜻이다.

https://infocenter.nordicsemi.com/topic/com.nordic.infocenter.sdk5.v15.2.0/lib_bsp.html

스마트폰과 페어링

구글 플레이스토어에서 nRF Toolbox를 설치한다. 앱을 실행한 후 UART 버튼을 누른 후 "NORDIC_UART"와 페어링한다. 페어링이 되면 DK보드의 LED1이 켜진 상태로 유지된다. 페어링이 된 후 앱 상에서 오른쪽으로 swipe하면 로그 창이 뜬다.

DK 보드를 수 분 방치하면 절전 모드(BSP_INDICATE_USER_STATE_OFF)에 들어가서 블루투스 목록에 뜨지 않는다. 보드 상의 Button1이나 reset 버튼을 누르면 절전모드에서 벗어난다.

아직은 로그만 주고받는 것을 알 수 있다. 메시지를 주고받거나 그 외의 동작을 하기 위해서는 기본 예제를 바탕으로 소스 코드를 편집해야한다. 소스코드와 makefile을 편집한 후 다시 make 부터 시작하면 된다.

소스코드: (NRF SDK 설치 경로)\examples\ble_peripheral\ble_app_uart\main.c

Makefile: (NRF SDK 설치 경로)\examples\ble_peripheral\ble_app_uart\pca10056\s140\armgcc

노르딕 SDK의 소스코드를 편집하는 것은 훨씬 더 넓은 영역이고 나도 잘 알지는 못한다. 공부를 더 한 후 기회가 되면 포스팅을 시도해보겠다.

참고

NRF52 DK 구매 링크: http://eleparts.co.kr/goods/view?no=6756803

GCC 컴파일러 연동: https://devzone.nordicsemi.com/nordic/nordic-blog/b/blog/posts/development-with-gcc-and-eclipse