BlueNRG LP静态协议栈Higher/Lower APP OTA 升级实操：空间优化与步骤拆解

BlueNRG LP 芯片支持 OTA（空中升级）功能，传统 OTA 框架（OTA Reset Manager、OTA Service Manager）会在 Flash 中存储两个 BLE 协议栈，占用大量存储空间。静态协议栈通过共用单一协议栈，既释放 Flash 空间给应用程序，又能加速 OTA 升级过程。本文基于 ST 官方 LAT1284 应用笔记，以 BlueNRG-LP SDK 1.4.0、KEIL IDE 为例，详细拆解静态协议栈定制、OTA 应用适配及功能验证的完整流程。

1. 静态协议栈核心优势与背景

1.1 传统 OTA 框架的痛点

• OTA Reset Manager 框架：Lower APP（124K）+ Higher APP（124K）+ 双协议栈，Flash 空间冗余严重；
• OTA Service Manager 框架：User APP（162K）+ OTA Service Manager（90K）+ 双协议栈，应用可用空间受限。

1.2 静态协议栈的核心价值

• 空间优化：Flash 中仅存储一个公共静态协议栈，应用程序无需自带协议栈代码，释放大量空间；
• 升级加速：OTA 升级包仅包含应用程序逻辑，无需传输协议栈代码，缩短升级时间；
• 兼容性强：支持 OTA Reset Manager 框架的 Higher/Lower APP 跳转，适配现有 OTA 流程。

2. SDK 提供的关键资源

1. 协议栈配置文档：《PM0269 Bluetooth LE stack v3.x programming guidelines》，详细说明协议栈模块化配置方法；
2. OTA 功能文档：《AN5463 Bluetooth LE Over The Air Firmware Upgrade》，提供 OTA 流程完整说明；
3. 参考示例：SDK 中包含 4 种静态协议栈项目，其中 2 种支持 OTA Reset Manager 框架，具体如下：

3. 完整实施步骤

第一步：定制客户专属静态协议栈

1. 新建协议栈工程

• 复制 SDK 中的 “OTA_BTL_ResetManager_Basic” 项目，重命名为 “OTA_BTL_ResetManager_CTM”；
• 新建 Listings、Objects 子目录，用于存放编译输出文件。

2. 工程配置（KEIL IDE）

• 输出配置：指定可执行文件名为 “BLE_StaticStack_OTA_BTL_ResetManager_CTM”，map 文件输出至 Listings 目录；
• 生成库文件：在 User 标签页 “Run#1” 中，设置生成库文件名为 “libbluenrg_lp_static_stack_rstmngr_CTM.a”。

3. 协议栈功能定制

• 预处理宏修改：将 “BLE_STACK_BASIC_CONF” 改为 “BLE_STACK_CUSTOM_CONF”，启用自定义配置；
• Link 数配置：根据应用需求设置 “CONFIG_NUM_MAX_LINKS”（示例设为 1），后续应用程序需保持一致；
• 功能裁剪：打开 “custom_ble_stack_conf.h”，仅启用必要功能（如支持 OTA 需开启 “CONNECTION_ENABLED” 和数据长度扩展）；
• 内存宏配置：Linker 标签页中，设置 “MEMORY_FLASH_APP_SIZE” 为较大值（如 0x38000），预留应用空间。

4. 地址计算与宏定义调整

• 1. 协议栈代码末尾地址（如 0x10058466）；
  2. 协议栈 RAM 占用末尾地址（如 0x200006F8）；编译项目，打开 map 文件，获取两个关键地址：
• 计算 Flash 边界：协议栈末尾地址向下对齐至 2K 字节边界（BlueNRG LP Flash 每页 2K），示例中 0x10058466 对齐后为 0x10058800；
• 计算偏移量：边界地址相对于 Flash 起始地址（0x10040000）的偏移量为 0x18800；
• 设置宏定义：预处理宏 “RESET_MANAGER_SIZE” 和 “MEMORY_FLASH_APP_SIZE” 均设为 0x18800，定义应用程序起始地址。

5. 生成协议栈文件

• “libbluenrg_lp_static_stack_rstmngr_CTM.a”：协议栈库文件，需链接至应用程序；
• “BLE_StaticStack_OTA_BTL_ResetManager_CTM.hex”：协议栈烧录文件，需烧录至芯片。

第二步：生成静态协议栈版 OTA Higher/Lower APP

1. 新建应用工程

• 基于 “BLE_SerialPort” 的 “Server_LowerApp_OTA” 目标，新建项目 “Server_LowerApp_OTA_CTM”；
• 同理，基于 “Server_HigherApp_OTA” 新建 “Server_HigherApp_OTA_CTM”。

2. 应用工程配置

• 协议栈配置：启用 “BLE_STACK_CUSTOM_CONF”，“custom_ble_stack_conf.h” 配置与静态协议栈一致；
• Link 数同步：“CONFIG_NUM_MAX_LINKS” 设为 1，与静态协议栈保持一致；
• 链接宏定义：添加两个关键宏，指定应用起始地址与 RAM 偏移：
  1. --predefine="-DRESET_MANAGER_SIZE=0x18800"（应用起始地址偏移）；
  2. --predefine="-DMEMORY_RAM_APP_OFFSET=0x06F8"（RAM 偏移，取自协议栈 map 文件）；
• 移除冗余文件：禁止以下文件编译（避免重复包含协议栈代码）：
  • Drivers/Peripherals_Drivers 目录下的射频、定时器相关文件；
  • Middlewares 中的 BLE_Stack、AES、Cryptolib 等协议栈相关目录；
  • 库文件 “libbluenrg_lp_stack.a” 与配置文件 “stack_user_cfg.c”。

3. 链接静态协议栈库

• 在 Middlewares/BLE_Stack 目录下，添加静态协议栈库文件 “libbluenrg_lp_static_stack_rstmngr_CTM.a”，设置文件类型为 “Library”；
• 添加 “bluenrg_lp_stack_init_if.c”（SDK 静态协议栈目录下），用于协议栈 API 调用适配。

4. 编译生成应用文件

第三步：功能验证

1. 基础验证

• 烧录静态协议栈文件 “BLE_StaticStack_OTA_BTL_ResetManager_CTM.hex”；
• 烧录 Lower APP 文件 “Server_Lower_OTA_CTM.hex”；
• 上电后通过串口打印，确认应用程序正常运行，协议栈 API 调用无误。

2. OTA 升级验证

• 第二块评估板烧录 SDK 的 DTM 程序，连接 PC 端 BlueNRG GUI 工具（版本 4.3.0）；
• 通过 GUI 工具发起 OTA 升级，将 Higher APP“Server_Higher_OTA_CTM.hex” 发送至第一块评估板；
• 升级完成后，串口打印确认 Higher APP 正常运行；
• 重复操作，将评估板升级回 Lower APP，验证双向跳转与升级功能。

4. 核心注意事项

1. Link 数一致性：静态协议栈与应用程序的 “CONFIG_NUM_MAX_LINKS” 必须相同，否则会导致协议栈调用异常；
2. 配置文件同步：应用程序与静态协议栈的 “custom_ble_stack_conf.h” 功能配置必须一致，避免功能缺失或冲突；
3. 地址计算准确：应用起始地址偏移（RESET_MANAGER_SIZE）需严格按协议栈 map 文件的 Flash 边界计算，否则会导致程序跳转失败；
4. 冗余文件移除：必须禁止应用程序编译协议栈相关文件，否则会出现符号冲突，导致编译失败。