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[自製QMK鍵盤-番外] Adafruit Bluefruit LE SPI Friend 韌體燒錄教學

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上一篇文章中,我們使用 Adafruit Bluefruit LE SPI Friend(以下簡稱 Adafruit BLE)藍牙模組為 QMK 添加了藍牙的功能。

不過這個模組的價格有點高,還好 Adafruit 有提供其韌體及燒錄工具,所以只要有 MDBT40 或 nRF51822 的話也可以自製 Adafruit Bluefruit LE SPI Friend 藍牙模組。

硬體選擇

先講結論,一定要選用 32KB SRAM 版本的 nRF51822-xxAC,例如 MDBT40-256RV3 。本文接下來也將使用 MDBT40-256RV3(MDBT40-DB)作為示範。

另外,為了燒錄,還需要準備一個 Segger J-Link 或 STLink/V2 燒錄器,雖然也可以使用 Raspberry Pi 作為燒錄器,但這比較麻煩。

nRF51822

首先,Adafruit Bluefruit LE 是一系列的產品,Adafruit Bluefruit LE SPI Friend 只是該系列中的一個 SPI 介面的模組。其核心 SoC 就是 Nordic Semi 的 nRF51822

在 Adafruit Bluefruit LE Firmware 的 GitHub repo 中的說明有提到,0.6.0 及之後的韌體版本只適用於 32KB SRAM 的 nRF51822,而 16KB SRAM 的 nRF51822 只能使用 0.5.0 及之前的韌體版本。

但是 Adafruit Bluefruit LE SPI Friend 所屬的 BLESPIFRIEND 沒有 0.5.0 及之前的版本。

所以在購買 nRF51822 及其模組時,記得要選用 32KB SRAM 版本的 nRF51822-xxAC

依照命名規則看,只有 nRF51822-xxAC 是 32KB SRAM \ 256KB Flash 的版本,後綴為 xxAAxxAB 的 SRAM 大小都是 16KB(xxAA 與 xxAB 的差異是前者的 Flash 是128 KB,而後者是256 KB)。

MDBT40

雖然 Adafruit BLE 使用的是 nRF51822 SoC,但它並不是直接搭載該晶片,而是搭載了勁達 Raytac 的 MDBT40 模組。

MDBT40 是搭載了 nRF51822 的模組,並且整合了天線及一些週邊元件。上面有提到 nRF51822 有一些不同的版本,MDBT40 也有其相對應的細部型號。

我們要的是 32KB SRAM / 256KB Flash 的 nRF51822-xxAC,所以要選用 MDBT40-256RV3 或 MDBT40-P256RV3(這兩個的差異是前者為陶瓷天線,後者為 PCB 天線)。實際上 Adafruit Bluefruit LE 系列所使用的基本上就是 MDBT40-256RV3。

燒錄工具

Adafruit 有提供他們所使用的燒錄工具:Adafruit nRF51822 Flasher

需求

要使用這個工具,需要:

下載

將燒錄工具 Git clone 下來。注意,因為這個 repo 含有 submodule,所以記得加上 --recursive

git clone --recursive [email protected]:adafruit/Adafruit_nRF51822_Flasher.git

如果你在上一個步驟忘記加上 --recursive,或 Adafruit_BluefruitLE_Firmware 資料夾是空的,那需要再執行這這指令:

git submodule update --init --recursive

使用

將你的 nRF51822 或 MDBT40 連接上你的 SWD 燒錄器(J-Link、STLink/V2 或 RPi),依照你使用的硬體而定,SWD 燒錄器可能不會提供電源給 nRF51822 或 MDBT40,如果是這樣的話記得好要接好電源。

接著,就可以執行指令以使用 Adafruit nRF51822 Flasher 進行燒錄。燒錄指令有這些參數:

以本文來說,我們要的是「Adafruit Bluefruit LE SPI Friend」,因此可以下這樣的指令(燒錄器、版本可以依實際需求與情況自行調整):

python flash.py --jtag=jlink --board=blespifriend --softdevice=8.0.0 --bootloader=2 --firmware=0.8.1

燒錄完成後會顯示:

Flash OK

另外,還可以使用 python flash.py --help 查看說明。

如果燒錄的過程中出現「SyntaxError: Missing parentheses in call to ‘print’.」錯誤訊息的話,請將 flash.py 檔中的所有 print "" 改成 print(""),也就是加上括號。這只是單純的 Python 版本問題,可以參考 What does “SyntaxError: Missing parentheses in call to ‘print’” mean in Python?

燒錄後重置

根據 Adafruit 的說明,燒錄完韌體後,還要進行一次 Factory Reset,其步驟如下:

  1. 當板子接上電源時,將 DFU 腳(nRF51822 的 P0.07)接 GND。
  2. 保持 DFU 與 GND 之間的連線並等待數秒,直到藍色 LED (CONNECTED state LED,nRF51822 的 P0.19) 開始閃爍。
  3. 移除 DFU 與 GND 之間的連線。
  4. 完成。

腳位對應

Bluefruit LE SPI FriendMDBT40 (nRF51822)
SCKP0.21
MISOP0.22
MOSIP0.23
CS (有上拉電阻)P0.24
IRQP0.25
DFUP0.07
FACTORYRSTP0.16
MODE LED (紅色)P0.18
CONNECTED LED (藍色)P0.19
SWDIO/RSTSWDIO/NRESET
SWCLKSWCLK

另外需要注意的是,nRF51822 的 IO 是 1.8 V 或 3.3 V 的。還有 P0.03 是接地的(雖然我試過不接地好像也沒什麼影響)。

▲ Adafruit Bluefruit LE SPI Friend 的電路圖,取自 Adafruit
▲ Adafruit Bluefruit LE SPI Friend 的電路圖,取自 Adafruit

結語

這次介紹了要如何執行燒錄 Adafruit Bluefruit LE SPI Friend 的韌體。

基本上比較要注意的就是 nRF51822 要選擇 32KB SRAM 的版本才能用,我有試著使用 16KB 的 nRF51822-xxAA,但它確實無法正常運作。

若上述內容有錯誤還請指正。謝謝。

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