01引言
: M$ M5 K/ v+ L  U8 e/ v客户在使用 BlueNRG-LP/LPS 芯片时，增加 OTA 服务后常常反馈说，编译代码区域超空间了，需要帮忙优化一下。后文主要通过下列步骤进行分析和优化 BlueNRG-LP/LPS 的代码空间：
a. 通过分析 BlueNRG-LP/LPS 的 OTA 方式，让客户可以选择合适的方式；
( h. K: C/ T9 D& a; g' Zb. 通过整体分析 BlueNRG-LP/LPS 的链接文件（*.icf/*.sct/*.ld）了解默认工程的存储分布；
3 R5 ]/ H6 r9 N* cc. 通过裁剪协议栈，选择合适的协议栈功能，优化 BlueNRG-LP/LPS 的代码空间；
- [% q; J* K& o( fd. 通过使用静态协议栈，进一步优化 BlueNRG-LP/LPS 的代码空间；
e. 其他方案；
; m; {, Z5 U+ R
( r, C1 Q3 G/ e
1 m. M5 d1 I* A9 F* L; x' H* }4 B6 a1 J
总的来说通过两个维度来节省空间：一个是协议栈的裁剪维度：主要是通过修改宏配置实现编译对应应用需要的协议栈。另一个是 OTA 和静态协议栈的维度：OTA 和静态协议栈的选择流程图如下图所示
* v: u# }5 Z- Q. I3 T
! B2 w5 O9 {+ n+ T02BlueNRG-LP/BlueNRG-LPS的OTA
, d2 G7 m8 P9 j9 S2.1 OTA 的框架
手机或者电脑做 GATT Client，给带 OTA 服务的设备升级。

9 `4 ?$ E$ M) @  k" n/ ]

2 _; c' }8 d4 i, f2.2 官方提供的 OTA 方式
' c: w+ @0 b0 _默认提供的 OTA 应用和协议栈编译在一个固件上。
a. 不带备份的(右图中的右半部分)
升级服务程序在 Boot 端(OTA Service manager)。
省空间（存放了 2 份协议栈，1 份应用）
管理简单（只需管理一份应用）
6 D; T$ m& t( w4 i, Ub. 带备份的(右图中的左半部分)
升级服务程序在应用端
% X( r' I5 D  ]; ]2 g- M- o  d更消耗空间（存放了 2 份协议栈，2 份应用）
6 r  M) G# [! b& e1 [* ~管理稍微麻烦（需要管理两份应用，Lower 区域应用不能放置 Higher 区域运行）
+ V' E$ T7 D) M/ O! _" l2 W0 Q更安全



a. 不带备份的方式由以下组件构成：
3 k/ u- {6 f' m+ W( z4 `BLE_OTA_ServiceManager+ application
b. 带备份的由以下组件构成：
* F* V* x5 }4 X) r8 PBLE_OTA_ResetManager +Lower Application (with BLE OTA service) orBLE_OTA_ResetManager + Higher Application (with BLE OTA service)
1 ]9 X" u& b  I- Q4 h
; a3 ~/ I* n. H对应在 SDK 中工程和配置如下图所示：
a.BLE_OTA_ServiceManager 配合 BLE_SerialPort 中的 Sever_Use_OTA_serviceManager
b.BLE_OTA_ResetManger 配合 BLE_SerialPort 中的 Service_LowerApp_OTA 或者Service_LowerApp_OTA 使用
6 p: L# A+ z, T# r& d
6 v5 S+ H: J, F, r% r

2.3 使用带备份类型 OTA 升级错误变砖头问题
编译器编译的 Higher Application 如果放置在 Lower Application 的位置，程序无法运行。APP 程序可以知晓当前运行的固件是 Lower 还是 Higher APP。可以在编译固件 Higher Application 和 Lower Application 中加入一些标记，用于给升级工具识别，当前需要下载的是Higher Application 还是 Lower Application 或者是否混用。建议每次发布时两个应用程序都编译生成，不要人为来管理固件，否则容易造成混乱，应该让升级 app 自动选择对应的来升级。
+ r/ h# y2 ^; s) H; D

! c, E% E6 ?" ^5 x' b4 |5 v
8 \7 Z+ ?, v+ E5 y5 q! V

03BlueNRG-LP/LPS的存储分析
3.1 linker 中宏定义作用范围
+ S9 l9 F# i4 J3 d! mLinker 中可定义一些宏、用于指定链接脚本文件所需的配置。这些宏定义不作用于.c文件或者.h文件，只作用于链接文件（.icf 或者.sct 或者 *.ld）。


. ?! B  o6 A/ ]) x* y6 c- V/ M7 e3.2 链接脚本文件分析（代码区域）
3 _( `/ A: ]( n. [. b不同的 IDE 所使用的链接脚本文件的格式不同。比如，Keil 使用“*.sct”文件，IAR 使用“*.icf”文件，而 TrueStudio 使用 “*.ld”文件。

下面分析BlueNRG-LP最新SDK中BLE_SerialPort项目IAR工程目录下的BlueNRG_LP.icf文件, 其他IDE一样，可以进行类比。由于Flash的擦除必须是整页操作的，写Flash之前必须将对应的页擦除，所以Flash的划分需要2KB对齐。就算只使用到0.9KB，也需要划分2KB区域。
; ?9 H3 s% u3 e" m1 d# m" i* y
9 m4 T% {! }2 w6 Z默认SDK中提供了4种程序的链接配置:
) M) W6 [4 T" r6 Z7 [7 ]1.CONFIG_OTA_HIGHER
2.CONFIG_OTA_LOWER
3.CONFIG_OTA_USE_SERVICE_MANAGER
- G: v, H2 W" s% I4.其他



8 M" ^" W! ^* ?" v+ F. T对于这四种链接配置编译后，代码区域放置在如下地址。BLE_OTA_ServiceManager 工程使用的是非 OTA 程序，而 BLE_SerialPort 中的 Sever_Use_OTA_serviceManager 工程使用的是CONFIG_OTA_USE_SERVICE_MANAGER。

/ x% _) ~8 _" r+ Q
6 k7 E0 g- X2 U3 |
上述4种程序的链接配置由以下宏定义来指定：MEMORY_FLASH_APP_SIZE: 定义程序使用Flash的大小。以工程BLE_OTA_ServiceManager为例子，在linker中定义了MEMORY_FLASH_APP_SIZE = 0x3000, 则表明BLE_OTA_ServiceManager的大小不能超过0x3000（12*1024） 字节。BLE_OTA_ServiceManager是一个带OTA服务的启动程序，宏定义MEMORY_FLASH_APP_SIZE限制这个工程编译的程序空间大小不能超过这个范围。

( \8 ]( e! U0 H8 f+ ?% V- d如果在linker中没有定义MEMORY_FLASH_APP_SIZE，则对应的4种配置分别是：

# Z* S* B  e/ A9 g9 M# I

# i8 |. v  h; Y6 h7 c# K* [MEMORY_FLASH_APP_OFFSET: 定义程序编译链接地址的偏移（非OTA程序）。如果在linker中没有定义MEMORY_FLASH_APP_OFFSET，则对应的4种配置分别是：
( {- D* [1 p& g2 V

4 B1 R4 ?9 r! @0 v) _" D
前面提到默认SDK中提供了4种程序的链接配置，本质上只是计算MEMORY_FLASH_APP_OFFSET和MEMORY_FLASH_APP_SIZE的方式不同而已，如果应用需要，也可以改动这个链接脚本文件。

" Y/ ~8 M, K, X& a. C& I
" E8 @! t" C5 j3 d  P( _04通过协议栈的初步裁剪与自定义优化空间
6 M6 ^2 g4 F1 k* w# i) f6 T9 TSDK 中默认提供了 4 种默认配置的协议栈加一种自定义的协议栈配置（BLE_STACK_CUSTOM_CONF），如下图所示。
9 Z/ ^9 J: P/ a- r6 j6 y. Z
8 p& t% S4 I/ S' a: G( k# I' \6 k* R
- G' s7 ]" H2 `( l; q8 w8 s+ _
上述 5 种不同协议栈的配置，本质上就是通过使用宏控制不同的特性功能是否打开。只是前面 4种提供了默认便捷的设置，而最后一种可以进行细粒度更细的自定义的协议栈。

' W; }) q% @; P+ m% Y6 K0 w可以在 Preprocesor Symbols 中定义相关的宏来配置使用哪种协议栈配置。

* R/ U4 b3 U; E9 L2 Y

如果选用细粒度更细的 BLE_STACK_CUSTOM_CONF 协议栈配置，则在 其中在头文件“custom_ble_stack_config.h”中开关不同功能特性，大致占用的代码如下图所示。




1 K/ f7 R8 Z' ?5 U1 O" f! @0 w05协议栈的进一步裁剪:使用静态协议栈
& e; v' R. Z% B; ~- ]5.1 静态协议栈工程的 4 种默认的配置
ST 官方 SDK 中已经提供了静态协议栈的 Demo，分为协议栈工程和应用工程两部分，路径为：C:\Users\user name\ST\BlueNRG-LP DK 1.x.x\Projects\BLE_Examples\BLE_StaticStack 静态协议栈工程默认提供了 4 种配置：
• Release
: }- W* X+ b: |• Basic
• OTA_BTL_ResetManager
6 [1 a! k1 k- x% {% k( [# O• OTA_BTL_ResetManager_Basic

% A: I4 {+ f3 t0 H& e' K" w2 {0 L2 pC:\Users\user name\ST\BlueNRG-LP DK 1.x.0\Projects\BLE_Examples\BLE_SensorDemo_StaticStack
6 e1 h  k) F8 n. _. e2 q6 d• Release
2 D) }2 ^2 Y& l' E, `! |) U+ k• LowerApp_OTA
) P" b% C. Q, O' H1 ^* o) m$ V• HigherApp_OTA
- p9 b/ r; |2 ~
' g- \; }9 t: u

那它们有什么区别呢？它们可以分为两组。
3 S3 P# s7 J  h/ R0 x' a  R, F
Release 和 Basic 是一组：它们运行时都是由协议栈程序直接跳转到一个固定的应用上；

Release 和 Basic 的区别：Basic 的协议栈配置是 BLE_STACK_BASIC_CONF， 而 Release的协议栈配置是 BLE_STACK_FULL_CONF。
) y$ \3 m& J! |/ @; N
不同的协议栈配置，包含的功能和占用的 Flash 空间也不一致。
$ i. M. q. y5 b  n" [; a3 H# U• 不同的协议栈配置包含的功能请查看 stack_user_cfg.h
- f3 {! g/ [) V+ y0 h• 占用的 Flash 空间可以通过编译的 Map 文件查看• 宏 RESET_MANAGER_SIZE 用于协议栈程序的跳转偏移，即预留多少空间给协议栈，因此这个宏的大小也会因为协议栈占用的空间不同而不同。
+ O; ]) k+ }4 n• Linker 中宏 MEMORY_FLASH_APP_SIZE 用于定义程序可用的大小。即预留多少空间给协议栈，因此这个宏的大小也会因为协议栈占用的空间不同而不同。
; g/ w; s0 {8 }2 m
OTA_BTL_ResetManager 和 OTA_BTL_ResetManager_Basic 是另外一组：它们都是由协议栈程序跳转到 Lower 应用程序或者 Higher 应用程序；
: P( a/ G7 I1 g# G
! q! @$ R6 }1 w) m& p3 x• OTA_BTL_ResetManager 和 OTA_BTL_ResetManager_Basic 的区别：OTA_BTL_ResetManager_Basic 的协议栈配置是 BLE_STACK_BASIC_CONF， 而OTA_BTL_ResetManager 的协议栈配置是 BLE_STACK_FULL_CONF
! [( a! v7 w: B6 ^3 Y: ~' w
; v9 ]" @1 Q& \7 _% V• 不同的协议栈配置，包含的功能和占用的 Flash 空间也不一致。
( V1 v5 ~  A5 lo 不同的协议栈配置包含的功能请查看 stack_user_cfg.h
% W* a8 h4 w+ e/ g3 p, \o 占用的 Flash 空间可以通过编译的 Map 文件查看
. P# L2 I1 Z' _4 Io 宏 RESET_MANAGER_SIZE 用于协议栈程序的跳转偏移，即预留多少空间给协议栈，因此这个宏的大小也会因为协议栈占用的空间不同而不同。
o Linker 中宏 MEMORY_FLASH_APP_SIZE 用于定义程序可用的大小。即预留多少空间给协议栈，因此这个宏的大小也会因为协议栈占用的空间不同而不同。

" F+ H- ?* b2 Z# n其中，一个工程负责生成协议栈，另一个工程负责应用，那么这里 BLE_StaticStack 中的Release or Basic 与 OTA_BTL_ResetManager or OTA_BTL_ResetManager_Basic 怎么和Release，LowerApp_OTA 和 HigherApp_OTA 组合呢？
' J; l; {8 u0 _/ @' ?6 i* h• BLE_StaticStack 中的 Release or Basic + BLE_SensorDemo_StaticStack 中的Release //不带备份 OTA 的使用固定协议栈的方法
$ C- X( G. R2 d4 b7 c• BLE_StaticStack 中的 OTA_BTL_ResetManager or OTA_BTL_ResetManager_Basic + BLE_SensorDemo_StaticStack 中的 LowerApp_OTA or HigherApp_OTA //带备份OTA 的使用固定协议栈的方法

* @) {1 K  A& _5.2 将工程实例化为静态协议栈工程编程基础
& z/ n  f. w' p' K: i将工程实例化为静态协议栈涉及比较多的步骤，可以参考官方的文档 :BlueNRG-LP_LPS DK 1.2.0\Projects\BLE_Examples\BLE_SensorDemo_StaticStack\README.txt

. y* r( P0 W+ A* x6 u5 ]3 C. e以及 SDK 安装目录的 index.html 中的静态协议栈的介绍如下图所示。
% j  o. K/ g, A. M
* C' H( M0 l0 s4 c# ], o  R' P

如果在实例化 OTA 程序时，可能需要修改链接脚本和 Preprocesor Symbols 中下面几个宏（具体不同应用，不同 OTA 类型，具体需要定义的宏和宏的数值也不同）：

RESET_MANAGER_SIZESERVICE_MANAGER_OFFSETSERVICE_MANAGER_SIZEMEMORY_FLASH_APP_SIZEMEMORY_RAM_APP_OFFSET

5.3 使用默认配置的协议栈
6 U! {8 c+ `$ _- }1 h1 P# S如果使用了 OTA，发现空间不够，可以考虑将应用协议栈和 OTA 协议栈合并使用如下图所示。
# \( l% i5 @2 ]  f) X& y( f
+ f( |% `  Z, c3 e. E- X. A

+ I4 D' _) y% f3 d& y  l1 O7 R9 I上图列举的是基于 BlueNRG-LP 的默认提供的工程的大致数值（BlueNRG-LPS 类似，这里不再举例）。如果遇到不同的应用，可以实际裁剪协议栈适配不同的应用需求。

5.4 使用自定义配置的协议栈
使用静态协议栈可以实现更为精确的函数级别的裁剪:通过注释协议栈工程中的 bluenrg_lp_cmd_if.c 中的 cmd_call_table 中对应的函数，编译时可以将不使用的协议栈函数裁减出协议栈。



5.5 使用静态协议栈这种模式如何支持升级协议栈
/ V( A- T) D. _# Y9 u+ D9 m' v6 E当使用静态协议栈，默认协议栈就无法升级。为了能够支持协议栈也升级。需要增加一段 boot代码，当升级协议栈时，先放置在 APP 区域，当升级完协议栈后，将 APP 区域的协议栈拷贝到协议栈区域。接着继续升级被擦除的应用程序。Boot 代码决定搬运协议栈和跳转到下一级。



06优化后空间仍不足的其他方法
! \3 w) I' I4 U, z& }4 H3 C, u8 n如果使用静态协议栈和空间仍然不足，可以考虑将一些常用而不需修改的通用模块编译进协议栈的工程。如果空间仍然差距比较远则考虑用片外 Falsh 或者选用 STM32WB 系列，再或者使用 STM32+协处理器模式。


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