2024年12月26日 星期四

MDBT50Q-CX-40做為藍牙封包分析工具的使用說明

藍牙技術日益普及,應用場景廣泛。然而,在開發過程中,開發者常常遇到各類問題。這些問題可能來自於硬體的不穩定性、軟體版本的不兼容性、環境干擾等。準確識別問題的根源並找到有效的解決方案,是開發過程中的關鍵之一。


常見的不確定性問題

連線不穩定:藍牙裝置之間的連線容易受到外界干擾,如其他無線訊號、物理障礙物。
配對問題:不同裝置之間的藍牙配對過程可能出現失敗,導致無法建立連線。
資料傳輸錯誤:藍牙封包在傳輸過程中可能出現遺失或損壞,導致資料不完整或錯誤。
相容性問題:不同版本的藍牙協議之間可能存在不兼容問題,影響裝置的互操作性。

問題解析方法

在程式開發過程中,設備間可能會出現訊號異常問題,如傳輸速度受限、資料遺漏、無法連線或資料長度超出藍牙規範等。由於藍牙訊號以光速傳播於空中,無法透過導線直接檢測,需特定軟硬體來捕捉與分析訊號。

為快速定位並解決問題,Nordic 提供與 Wireshark 結合的韌體,可燒錄至 Raytac MDBT50Q-CX-40 Dongle,透過 USB 在電腦接收與分析空中的藍牙訊號。以下介紹如何設定該 Dongle 及環境配置。


Dongle FW燒錄

1. 到下列網址下載nRF Sniffer for Bluetooth LE並解壓縮:https://www.nordicsemi.com/Products/Development-tools/nRF-Sniffer-for-Bluetooth-LE

2. 在解壓縮的目錄中我們可以找到sniffer_nrf52840dongle_nrf52840_4.1.1.hex;我們需要燒錄這個Firmware到MDBT50Q-CX-40。









3. 按住MDBT50Q-CX-40 Dongle按鍵後插入PC USB插槽,當LED亮起時即進入bootloader,在此模式我們可以用nRF Programmer來燒錄。


4. 開啟nRF Programmer依下圖的方式操作即可將Firmware燒錄到Dongle中:
– 選擇要燒錄程式的裝置:







– MDBT50Q-CX-40 Dongle進入open bootloader時所產生的裝置名稱:







– 將要燒錄的Firmware檔案加入到programmer中:







– 選擇要燒錄的Firmware – sniffer_nrf52840dongle_nrf52840_4.1.1.hex











按Write鍵即可將Firmware燒錄到MDBT50Q-CX-40中:

再按SELECT DEVICE可以看到Dongle名稱已變成nRF Sniffer for Bluetooth即已燒錄成功:







Wireshark軟體環搭建步驟

1. 到下列網址下載nRF-Util並安裝:

https://www.nordicsemi.com/Products/Development-tools/nRF-Util

2. 安裝完成後在命令提示字元視窗中使用nrfutil list查看有沒有ble-sniffer的項目,如果沒有可以使用下列的命令安裝:nrfutil install ble-sniffer











3. 到下列網址下載Wireshark並安裝:

https://www.wireshark.org/download.html


4. 安裝完成後依下列設定:Help → About Wireshark → Folders












5. 從Personal Extcap path的Location字串開啟extcap目錄:













6. 將之前下載nrf_sniffer_for_bluetooth_le_4.1.1\extcap中的檔案複製到Wireshark\extcap中,關閉Wireshark應用程式,並重新開啟:











7. 可以看到dongle的interface左邊有一個可設定的圖示出現:
















8. Edit → Configuration Profiles → Import → From Directory → 選取nrf_sniffer_for_bluetooth_le_4.1.1\Profile_nRF_Sniffer_Bluetooth_LE目錄後按選擇資料夾:



















9. Profile已被匯入,按確定鍵:


























到此所有設定都已完成。






















2024年12月1日 星期日

勁達 AN54L15系列藍芽低功耗模組概述(使用Nordic nRF54L15 IC) & 藍芽規範6.0 - 通道探測(Channel Sounding)概覽

本文將介紹以下4個須知:

A. Nordic nRF54L15 SoC 晶片方案功能簡介
B. nRF54L15/ nRF5340/ nRF52840/ nRF52832 晶片方案模組之間的比較
C. nRF54L15 開發入門(使用nRFConnect SDK 2.8.0)
D. 藍芽規範6.0 - 通道探測(Channel Sounding)概覽


下一代多協定晶片方案 -nRF54L 系列



A. Nordic nRF54L15 SoC 晶片方案功能簡介

主要特色:

- Nordic 晶片方案中的 ARM Cortex M33 + RISC-V 128Mhz協處理器

- 22奈米迷你晶片尺寸供應 QFN/WLCSP封裝

- 2 倍核心處理能力,3 倍功耗處理效率

- 業界領先的應用低功耗設計

- 全域低功耗RTC睡眠模式喚醒

- 相容於Raytac WIFI模組-AN7002Q系列

- 高吞吐量 4MB 自定義無線電模式

- 藍牙規範 6.0 / 支援通道偵測(韌體待定) - PSA(平台安全架構)安全等級3合格


勁達nRF54L15模組系列
-AN54L15Q (一般尺寸) & AN54L15V(超小尺寸))



B. nRF54L15/ nRF5340/ nRF52840/ nRF52832 晶片方案模組之間的比較

如果您熟悉Nordic nRF52、nRF53模組系列,那麼參考下圖您會更清楚地了解nRF54L系列和52/53的差異。



C. nRF54L15 開發入門(使用nRFConnect SDK 2.8.0)
nRF54L15 SoC 規格書連結 
Nordic nRF54L15 DK開發板產品連結 
Raytac nRF54L15模組開發板 - AN54L15Q-DB   << 連結待更新

Nordic nRF54L15 DK產品圖


硬體環境架設準備

1x Nordic NRF54L15 DK (PCA10156-0.9.1)
1x Raytac AN54L15Q-DB
1x IDC 排線
2x USB-C 連接線
請使用Nordic nRF54L15DK/ nRF54L15PDK搭配Raytac 開發板-AN54L15Q-DB作為開發工具,以進行nRF54L15的程式碼編譯與開發。

注意: 將排線紅色邊緣對準連接器 J1 中 的1 側(如上圖)。

架設步驟:
✓ 步驟1 ---- 透過IDC排線連接NRF54L15 DK和AN54L15Q-DB
✓ 步驟2 ---- 透過 USB-C 連接線為 NRF54L15 DK 和 AN54L15Q-DB 供電

勁達AN54L15Q-DB開發板線路圖如下:


軟體開發套件資源及環境架設

nRF Connect for Desktop下載點: Download nRF Connect For Desktop (Please Click Me)
- 選擇Windows 64-bit - 5.1.0版本: nrfconnect-setup-5.1.0-x64.exe

nRF Command Line Tools下載點: Download nRF Command Line Tools (Please Click Me)
- 選擇 Windows X86 64 - 10.24.2 版本: nrf-command-line-tools-10.24.2-x64.exe


** 提醒: 安裝上述兩個程式時,可能會跳出 SEGGER J-LINK 需要一併安裝或更新的視窗


安裝完畢後,在電腦控制台的”程式和功能”內可以看到如下,


程式開發
nRF Connect SDK(NCS)支援免費的VS (Visual Studio) Code IDE做開發,開發者可在此開發環境來進行程式開發。
建議應用 NCS 2.8.0 來實現 nRF54L15 的高階功能。


✓ 步驟1 ---- 開啟“nRF Connect for Desktop” → 選擇“Toolchain Manager” → 點擊”Open”,


✓ 步驟2 ---- 你會看到數個 nRF Connect SDK vx.x.x的版本如下圖;建議安裝NCS v2.8.0(含)以後的版本。
在此範例,我們選擇使用NCS v2.8.0 版本。


✓ 步驟3 ---- 在安裝NCS v2.8.0版本之前, 先確認程式想要安裝在哪一個路徑下。目前是設定在 C:\ncs。


若想要變更安裝路徑,點選”Select directory”,再點選Confirm做變更。


✓ 步驟4 ---- nRF Connect SDK v2.8.0 安裝完成如下, 點選”Open VS Code” 。


✓ 步驟5 ---- 打開bluetooth的peripheral_uart範例。


✓ 步驟6 ---- 在編譯配置內選板子並進行編譯。選擇開發板名稱: nrf54l15dk/nrf54l15/cpuapp。


✓ 步驟7 ---- 編譯完成後,會產生.hex燒錄檔。


✓ 步驟8 ---- 在ACTIONS底下有編譯(Build)/除錯(Debug)/燒錄(Flash)可提供開發者做選擇。
<< 編譯 Build >>


<< 除錯 Debug >>


<< 燒錄 Flash >>


燒錄
nRF Connect SDK(NCS)支援燒錄。開發者可在此使用”Programmer”來進行.hex檔燒錄。
下面介紹燒錄步驟:

✓ 步驟1 ---- 開啟“nRF Connect for Desktop” → 選擇“Programmer” → 點選”Open”。


點選”Select Device”;


點選”nRF54L15 DK”;


點選“Add File”


✓ Step 2 ---- 選擇要燒錄的.hex檔。


點選”Erase & write” 開始燒錄。


在燒錄的過程中,紅圈部分會顯示斜線。


當LOG出現”completed”的字樣時,代表燒錄已經完成。


✓ Step 3 ---- 燒錄完成後,用手機APP來確認AN54L15Q-DB是否有做廣播。



D. 藍芽規範6.0 - 通道探測(Channel Sounding)概覽

什麼是通道探測? 將「Find My」功能提升到更高的準確度

當您使用RSSI來獲取裝置之間的距離並評估傳統低功耗藍牙模組的傳輸距離時,您是否擔心距離精確度? Nordic NRF54 晶片解決方案支援通道探測,可實現「公分等級」的距離精準度。

圖片來源: Bluetooth SIG


通道探測如何運作?
藍牙通道探測採用基於多頻率測距 (PBR) 往返時間 (RTT)(TOF 運行時間的概念)演算法,以實現更高精度的測量 2 個設備之間的距離。

多頻率測距 (PBR):

透過訊號在發射器和反射器之間以多個頻率發送,來提高測量準確度。

圖片來源: Bluetooth SIG


往返時間 (RTT)
使用TOD(出發時間)和TOA(到達時間)來測量設備之間資料封包傳輸過程中的時間差來運算出距離。

圖片來源: Bluetooth SIG


潛在的應用:
個人物品尋找
安全門禁控制
智慧鎖系統
數位鑰匙
資產追蹤


參考來源:


Edited by Business Development Manager: Ms. Jocelyn Tsai
Technical guidance provided by R&D Manager: Mr. MW Lee & Mr. Stanley Huang

Raytac Corporation 勁達國際電子股份有限公司
A Bluetooth, Wi-Fi, and LoRa Module Maker based on
Nordic nRF54; nRF53: nRF52; nRF51; nRF7002
Semtech Specification: SX1262


Bluetooth Specification: BT6 ; BT5.4 ; BT5.3 ; BT5.2.
Wi-Fi Specification: Wi-Fi 6
LoRa Specification: LoRaWAN


All products are FCC/IC/CE/Telec/KC/RCM/SRRC/NCC/WPC Pre-Certified.
http://www.raytac.com
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