RTT平臺zephyr_polling軟件包SPI Bluenrg2芯片宕機(jī)問題與修復(fù)

項目的代碼測試完成之后，準(zhǔn)備收尾時，出現(xiàn)了問題。清除掉開發(fā)過程中用來調(diào)試的print打印之后，zephyr_polling 的 HCI 突然不能正常工作了，之前測試可用的 zephyr_polling 中的各個例程都不再能運行。

這個時候是去掉了 print 打印的，不能從日志找問題。經(jīng)過一個一個嘗試之后定位到了 SPI 接收操作完成之后的一個 print。將其去掉之后，芯片運行會宕機(jī)，但若是替換為一個 2 ticks (即2ms)的時延，例程都能正常運行。

但是顯然不能這樣處理這個問題，這樣一是治標(biāo)不治本 (只是在這個環(huán)境下避免了時序問題的發(fā)生，當(dāng)條件改變，問題還可能出現(xiàn))，二是影響性能。

于是使用這個(不太好用的)邏輯分析儀開始尋找問題。

1.是否接收header發(fā)送的太頻繁

先考慮問題是否出在輪詢接收，發(fā)送 header 過于頻繁，導(dǎo)致芯片down。

根據(jù)邏輯時序圖，很多地方都是發(fā)起接收之后直接讀取芯片的待發(fā)數(shù)據(jù)大小。而此時芯片并不一定準(zhǔn)備好了做接收，讀到的數(shù)據(jù)大小很大，導(dǎo)致重復(fù)多次地讀取無用 byte。

官方例程里沒有這個問題是因為接收時中斷調(diào)用的，芯片那邊主動要求接收數(shù)據(jù)，一定準(zhǔn)備好發(fā)送了。輪詢的話則應(yīng)該等待芯片做好準(zhǔn)備，拉高irq線再發(fā)送recv_header

處理：

在接收操作發(fā)送 header 前加入 !IsDataAvailable() 校驗，確認(rèn)芯片準(zhǔn)備好了再發(fā) header 確定要接收的數(shù)據(jù)量。

加入判斷機(jī)制后大大減少了啟動用時，提高了效率。

但是去掉print芯片還是down了。

2.是否是拉高cs_pin后irq_pin響應(yīng)太慢

考慮是否是拉高cs后irq_pin響應(yīng)太慢

觀察時序圖發(fā)現(xiàn)，MCU 拉高 cs 希望發(fā)送數(shù)據(jù)之后，過了較長一段等待時間后 irq 才拉高進(jìn)行 header 傳輸。

測試這種情況：cs 拉高再拉低，等待較長一段時間才 irq 拉高，此時傳輸數(shù)據(jù)，芯片并沒有 down：

3.是否不能在發(fā)送header之后同時收發(fā)

在接收處加入校驗后的代碼，去掉 print 芯片還是 down 了。觀察其最后的時序，發(fā)現(xiàn)其發(fā)送了發(fā)送 header 之后，同時進(jìn)行了收發(fā)，然后 down 了。

沒有delay 發(fā)送接收碰撞 后續(xù)芯片 down 了， spi 通信失敗：

并且，反復(fù)測試之后，芯片都是在這一次傳輸之后宕機(jī)。這里發(fā)送的命令010cfc032c0101是關(guān)閉芯片自帶 host。同時傳輸?shù)氖?04ff03:01:000106 廠商事件包，應(yīng)該是一個 6 字節(jié)的心跳包。

最后的那一個 06 是因為 host 要傳輸?shù)拿钍?7 個字節(jié)，最后有個隨機(jī)的電平。協(xié)議棧不會對芯片的特殊廠商事件包進(jìn)行處理，即使被塞入接收隊列，最后協(xié)議棧處理的時候也會將其丟棄。

考慮是否不能同時收發(fā)。對比觀察正常的收發(fā)的時序。

帶 2 ticks delay 的接收

對比發(fā)現(xiàn)，正常的工作的傳輸并不會出現(xiàn)收發(fā)同時的情況。

拋開這個宕機(jī)問題不談，在發(fā)送的事務(wù)流程中，對于傳輸數(shù)據(jù)過程中芯片發(fā)過來的數(shù)據(jù)是直接丟棄的，而這將導(dǎo)致丟包。雖然這里丟失的是廠商事件包，本來就不會對其處理，但是處于普適性應(yīng)該將其糾正。

解決同時收發(fā)的問題

觀察時序圖發(fā)現(xiàn)，發(fā)送 header 之后不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時被芯片允許的。嘗試在實際發(fā)送之前檢查 send_header 響應(yīng)中接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)量，如果不為 0，結(jié)束當(dāng)此發(fā)送流程，先做一次完整接收，并將接收到的數(shù)據(jù)塞到接收隊列里，再重新發(fā)送 send_header (使用while循環(huán)，直到待接收數(shù)據(jù)為0)，繼續(xù)當(dāng)前數(shù)據(jù)的發(fā)送。

直接在 send_header 傳輸完成之后加入判斷，進(jìn)行一次接收：

/* Read header */
rt_spi_transfer(ble_spi, &header_master, &header_slave, HEADER_SIZE);
rx_bytes = (((uint16_t)header_slave[2])< 8) | ((uint16_t)header_slave[1]);
uint16_t byte_count = (header_slave[4] < < 8)| header_slave[3];
if (byte_count > 0) 
{
    hci_driver_init_loop();
    result = -2;
}
else
{
  if(rx_bytes >= size)
  {
    /* Buffer is big enough */
    rt_spi_transfer(ble_spi, buffer, &read_char_buf, size);
  }
  else
  {
    /* Buffer is too small */
    result = -2;
  }
  /* Release CS line */
  rt_pin_write(hci_config.cs_pin_num, PIN_HIGH);
}

測試發(fā)現(xiàn)并不行，這時想起我沒拉高 CS 結(jié)束這一次發(fā)送傳輸事務(wù)就直接啟動了一次接收，肯定會出錯。加入這一句：rt_pin_write(HCI_TL_SPI_CS_PIN, PIN_HIGH);。

但加入后仍然不能正常使用。發(fā)送超時了，也就是在發(fā)起接收的時候， cs 拉低之后，irq 一直沒有拉高

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do components initialization.
initialize rti_board_end:0 done
initialize stm32l4_hw_lptim_init:0 done
initialize finsh_system_init:0 done
msh >zephyr
zephyr_polling_init
bt_init_hci_driver
SPI_init_process device_name: spi10, spi_name: spi1, rate: 1000000, databits: 8, LSB_MSB: 1, Master_Slave: 0, CPOL: 0, CPHA: 1
SPI_init_process cs_pin_num: 1, irq_pin_num: 0
hci_driver_open, SPI_config_finish
I: (bt_hci_core)hci_init():3230: work start.
msh >SPI Send timeout 101
E: (bt_hci_core)hci_send_cmd():2928: Unable to send to driver (err -1)

查看時序圖：

發(fā)現(xiàn)后續(xù)irq_pin直到超時了都沒動一下，懷疑是前一次的發(fā)送流程沒有被芯片認(rèn)定結(jié)束。

經(jīng)過一系列嘗試和測試之后，發(fā)現(xiàn)要想結(jié)束當(dāng)次發(fā)送流程，需要將 cs 拉高一定的時間，才能讓 chipset 覺得這次發(fā)送完了：

if (byte_count > 0) {
    /* Release CS line */
    rt_pin_write(HCI_TL_SPI_CS_PIN, PIN_HIGH);
    /* to end the send, we need a delay */
    rt_thread_delay(1);
    hci_driver_init_loop();
    result = -2;
}

雖然這里引入了時延，但是收發(fā)撞到一起的情況屬于特殊情況，對于整體的性能影響不大。

修改后芯片down掉的問題得到解決：

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do components initialization.
initialize rti_board_end:0 done
initialize stm32l4_hw_lptim_init:0 done
initialize finsh_system_init:0 done
msh >zephyr
zephyr_polling_init
bt_init_hci_driver
SPI_init_process device_name: spi10, spi_name: spi1, rate: 1000000, databits: 8, LSB_MSB: 1, Master_Slave: 0, CPOL: 0, CPHA: 1
SPI_init_process cs_pin_num: 1, irq_pin_num: 0
hci_driver_open, SPI_config_finish
I: (bt_hci_core)hci_init():3230: work start.
msh >prepare_event_process, step: 1
prepare_event_process, step: 2
prepare_event_process, step: 3
prepare_event_process, step: 4
prepare_event_process, step: 5
I: (bt_hci_core)hci_init_end():3205: work end.
E: (bt_smp)smp_self_test():5695: smp_self_test start
I: (bt_hci_core)bt_dev_show_info():3008: Identity: 02:80:e1:00:00:f5 (public)
I: (bt_hci_core)bt_dev_show_info():3042: HCI: version 5.2 (0x0b) revision 0x1222, manufacturer 0x0030
I: (bt_hci_core)bt_dev_show_info():3044: LMP: version 5.2 (0x0b) subver 0x0015
Bluetooth initialized
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