jh.chun/VesiScan-Basic_Zephyr
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VesiScan-Basic_Zephyr/README.md
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9.9 KiB
Raw Blame History

VesiScan BASIC - Zephyr (nRF Connect SDK)

nRF52840 기반 VesiScan BASIC 펌웨어의 Zephyr 포팅 프로젝트

현재 구현 상태

Stage 내용 상태
1 GPIO + 전원 래치 + 버튼 상태머신 완료
1 LED 제어 (green/orange 패턴) 완료
2 BLE 스택 + NUS (advertising, 연결, 재연결) 완료
3 배터리 ADC (AIN2, 12bit) 완료
3 IMU 내부 온도 센서 완료
3 IMU ICM42670P (I2C0) 완료
3 피에조 TX + mux 제어 완료
3 ADC121S051 echo capture (nrfx SPIM3) 완료
3 BLE 커맨드 파서 (TAG+DATA+CRC16) 진행중
4 MCUboot + MCUmgr BLE DFU 설정 진행중
4 Flash 저장소 (NVS/settings, piezo config) 완료
- BLE 보안 (본딩, 패스키) 미구현
- HW/SN/Passkey 저장/복원 미구현

프로젝트 구조

blinky/
├── CMakeLists.txt                          # 빌드 설정 (소스 파일 등록)
├── prj.conf                                # Kconfig 설정 (기능 ON/OFF)
├── boards/
│   └── nrf52840dk_nrf52840.overlay         # Devicetree Overlay (핀 매핑)
└── src/
    ├── main.c                              # 메인 진입점 + 부팅 시퀀스 + 버튼 상태머신
    ├── main.h                              # 전역 상수/변수/타입 정의
    ├── debug_print.h                       # 디버그 출력 매크로 (RTT)
    ├── parser.c / .h                       # BLE 커맨드 파서 (TAG+DATA+CRC16)
    ├── power_control.c / .h                # 전원 시퀀스 상태머신
    ├── ble/
    │   └── ble_service.c / .h              # BLE NUS 서비스 (advertising, 연결, TX/RX)
    └── drivers/
        ├── battery/
        │   └── battery_adc.c / .h          # 배터리 전압 ADC (AIN2, 12bit)
        ├── echo_adc/
        │   └── echo_adc.c / .h             # ADC121S051 echo capture (SPIM3)
        ├── imu/
        │   └── imu_i2c.c / .h              # ICM42670P IMU (I2C0)
        ├── led/
        │   └── led_control.c / .h          # LED 패턴 제어 (k_timer 기반)
        ├── piezo/
        │   └── piezo.c / .h                # 피에조 전원, mux, SW burst

빌드 방법

일반 빌드

소스 파일(.c/.h)만 변경한 경우

Pristine Build

아래 파일을 변경한 경우 반드시 Pristine Build:

  • prj.conf (Kconfig 설정)
  • boards/*.overlay (Devicetree 핀 매핑)
  • CMakeLists.txt (소스/include 경로 추가)

nRF Connect for VS Code → Build 패널 → Pristine Build 또는 build 폴더 삭제 후 빌드

핀 매핑 (Devicetree Overlay)

이름 핀 방향 역할
PWR_HOLD P0.08 Output, Active HIGH 전원 래치
BUTTON_CHECK P1.08 Input, Pull-up, Active LOW 전원 버튼
LED_BLE P0.12 Output, Active LOW 초록 LED
FUNCTION_LED P0.29 Output, Active LOW 주황 LED
ADC AIN2 P0.04 Analog Input 배터리 전압 분압
I2C0 SCL P1.14 I2C ICM42670P SCL
I2C0 SDA P1.15 I2C ICM42670P SDA
PIEZO_PWR P1.09 Output, Active HIGH 피에조 전원 enable
PIEZO_PE P0.25 Output, Active HIGH 피에조 pulse enable
PIEZO_P_OUT P1.07 Output 피에조 P 출력
PIEZO_N_OUT P1.06 Output 피에조 N 출력
PIEZO_DMP P1.00 Output 피에조 dump
MUX_EN_A P0.21 Output 피에조 mux enable A
MUX_EN_B P0.23 Output 피에조 mux enable B
MUX_SEL0 P1.10 Output 피에조 mux select 0
MUX_SEL1 P0.28 Output 피에조 mux select 1
ECHO_SCLK P0.14 SPIM/GPIO ADC121S051 SCLK
ECHO_MISO P0.15 SPIM/GPIO ADC121S051 MISO
ECHO_CS P0.19 Output, Active LOW ADC121S051 CS

UART0은 P0.08 충돌 방지를 위해 비활성화 (status = "disabled")

전원 버튼 동작

동작 조건 결과
부팅 (OFF→ON) 2초 이상 홀드 전원 래치 + LED 깜빡임 + BLE advertising
무시 부팅 후 2초 미만 릴리스 전원 OFF (래치 안 됨)
전원 OFF (ON→OFF) 버튼 놓은 뒤 다시 2초 홀드 advertising 중지 + LED OFF + 3초 후 전원 차단

BLE 커맨드 프로토콜

패킷 포맷

[TAG 4바이트] [DATA N바이트] [CRC16 2바이트]
  • TAG: ASCII 4글자 (예: msn?, mfv?)
  • DATA: uint16 little-endian 값들
  • CRC16: CRC-CCITT (초기값 0xFFFF)
  • 응답 TAG: 첫 글자 m → r (예: msn? → rsn:)

구현된 커맨드

커맨드 응답 기능
msn? rsn: + uint16 mV 배터리 전압 측정
mls? rls: + state LED 상태 변경
msp? rsp: + accel/gyro IMU 단발 측정
mst? rso: + int16 cdeg IMU 내부 온도 측정
mpa? rpa: + status 피에조 전원 ON
mpb? rpb: + status 피에조 전원 OFF
mpc? rpc: + cycles/status 피에조 burst 테스트
mec? reb: + raa: 단일 채널 echo capture (reb: includes session/ch info)
mad? reb: + raa: burst 없이 ADC capture (reb: includes session/ch info)
maa? reb: x6 + raa: 6채널 echo sweep (reb: includes session/ch info)
mbb? rbb: + reb: x6 + raa: 배터리+IMU+온도+6채널 echo (reb: includes session/ch info)
mcf? rcf: 측정 파라미터 읽기(현재 설정값 반환)
mcs? rcs: + current config 측정 파라미터 쓰기 + NVS 저장
mfv? rfv: FW version 읽기
mrh? rrh: HW version 읽기(RAM/default)
mwh? rwh: HW version 쓰기(RAM only)
mrs? rrs: Serial number 읽기(RAM/default)
mws? rws: Serial number 쓰기(RAM only)
mqz? rqz: Passkey 읽기(RAM/default)
mpz? rpz: Passkey 쓰기(RAM only)

전체 커맨드 목록

# 내용 명령 응답 비고
1 전원 OFF msq? rsq: 미구현
2 재부팅 mss? rss: 미구현
3 본딩 삭제 + 재부팅 msr? rsr: 미구현
4 LED 상태 mls? rls: 구현 완료
5 HW Version 읽기 mrh? rrh: 구현 완료, RAM/default
6 HW Version 쓰기 mwh? rwh: 구현 완료, RAM only
7 Serial Number 읽기 mrs? rrs: 구현 완료, RAM/default
8 Serial Number 쓰기 mws? rws: 구현 완료, RAM only
9 FW Version 읽기 mfv? rfv: 구현 완료
10 Passkey 읽기 mqz? rqz: 구현 완료, RAM/default
11 Passkey 쓰기 mpz? rpz: 구현 완료, RAM only
12 배터리 측정 msn? rsn: 구현 완료
13 IMU 단발 측정 msp? rsp: 구현 완료
14 온도 측정 mst? rso: 구현 완료
15 피에조 전원 ON mpa? rpa: 구현 완료
16 피에조 전원 OFF mpb? rpb: 구현 완료
17 피에조 burst 테스트 mpc? rpc: 구현 완료, freq_option은 아직 미사용
18 단일 채널 측정 mec? reb: → raa: 구현 완료, 테스트용
19 ADC only 측정 mad? reb: → raa: 구현 완료, burst 없음
20 모든 채널(6) 측정 maa? reb:(6개) → raa: 구현 완료
21 전체 측정 mbb? rbb: → reb:(6개) → raa: 구현 완료
22 측정 파라미터 읽기 mcf? rcf: 구현 완료, 현재 설정값 반환
23 측정 파라미터 쓰기 mcs? rcs: 구현 완료, NVS 저장

남은 포팅 작업

항목 현재 상태 다음 작업
NVS/settings piezo config 저장/복원 구현 완료 HW/SN/Passkey 저장으로 확장
측정 파라미터 piezo_config 구조체 사용 실제 하드웨어에서 값별 파형 검증
mcs? 구현 완료 앱/테스트툴에서 쓰기 후 재부팅 유지 확인
HW/SN/Passkey 저장 RAM only mwh?, mws?, mpz? 값을 NVS에 저장
BLE 보안 CONFIG_BT_SMP=n, dev mode bonding, fixed passkey, MITM/LESC 적용
BLE DFU MCUboot/mcumgr 설정 있음 SMP 광고/업로드/리셋 후 confirm 검증

디버그 로그 (RTT)

  • VS Code: nRF Connect 패널 → Connected Devices → 보드 선택 → 터미널 아이콘
  • J-Link RTT Viewer: Connection: USB, Target Device: NRF52840_XXAA

로그 태그

태그 내용
[BTN] 버튼 이벤트 (2s 홀드, 릴리스)
[PWR] 전원 래치 ON/OFF
[BOOT] 부팅 시퀀스 완료
[BLE] BLE 연결/해제/advertising/파라미터
[BLE RX] NUS 수신 데이터 (hex dump)
[NUS TX] NUS 송신
[CMD] 커맨드 파서 처리 결과
[BATT] 배터리 ADC 측정값
[IMU] IMU 초기화/측정
[ECHO] ADC121S051 echo capture
[PIEZO] 피에조 mux/burst/power
[MBB] 전체 측정 시퀀스
[DFU] MCUboot 이미지 상태
[SYS] 슬립 진입

prj.conf 주요 설정

설정 값 역할
CONFIG_GPIO y GPIO 드라이버
CONFIG_LOG y 로깅 시스템
CONFIG_LOG_BACKEND_RTT y RTT 로그 출력
CONFIG_SERIAL n UART 비활성화 (P0.08 충돌 방지)
CONFIG_BT y BLE 스택
CONFIG_BT_NUS y Nordic UART Service
CONFIG_BT_L2CAP_TX_MTU 247 MTU 크기
CONFIG_BT_CTLR_TX_PWR_PLUS_8 y TX power +8dBm
CONFIG_ADC y ADC 드라이버 (배터리)
CONFIG_I2C y IMU I2C 드라이버
CONFIG_NRFX_SPIM y ADC121S051용 nrfx SPIM
CONFIG_BOOTLOADER_MCUBOOT y MCUboot 사용
CONFIG_MCUMGR_TRANSPORT_BT y BLE mcumgr transport
CONFIG_NVS y NVS 플래시 저장소
CONFIG_SETTINGS y Zephyr settings subsystem
CONFIG_SETTINGS_NVS y settings NVS backend
CONFIG_BT_SMP n BLE 보안 비활성화(개발 모드)
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