01引言
6 m; I5 ^. `" U0 f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：
, P6 \$ J8 C0 i0 E! d+ Aa. 通过分析 BlueNRG-LP/LPS 的 OTA 方式，让客户可以选择合适的方式；
b. 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；
c. 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；
7 a+ d* B- s9 s0 y+ ~; L6 _d. 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；
% P" W1 |! s/ b4 }
9 T9 ^; g2 k3 ~! F: T8 f

% h: k3 ~0 w( ^* `& K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

* |  w0 q+ l0 }, p02BlueNRG-LP/BlueNRG-LPS的OTA
' C4 @9 l5 R  D1 e% k, u  W2.1 OTA 的框架
手机或者电脑做 GATT Client，给带 OTA 服务的设备升级。


0 D( |7 h% ]' P' l. \* Y
# S* A$ G/ x. i7 {/ l2.2 官方提供的 OTA 方式
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)。
0 J$ Q) n. M. ^/ `7 {" c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）
/ }; X' D" A2 ]0 Lb. 带备份的(右图中的左半部分)
升级服务程序在应用端
0 t, `, v: F1 Z+ ?5 Q6 [' q更消耗空间（存放了 2 份协议栈，2 份应用）
! K7 C1 `% i$ |8 e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）
更安全
- F+ \- S* Q+ v& M

6 ~0 B* h% o/ `/ ^7 O9 i( c+ H. ?" K! Z
2 B. q- O7 T2 P1 fa. 不带备份的方式由以下组件构成：
BLE_OTA_ServiceManager+ application
b. 带备份的由以下组件构成：
0 v- N9 |& }/ F2 h& DBLE_OTA_ResetManager +Lower Application (with BLE OTA service) orBLE_OTA_ResetManager + Higher Application (with BLE OTA service)

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
5 k- x5 R) e( R  E4 b" u; r9 Fb.BLE_OTA_ResetManger 配合 BLE_SerialPort 中的 Service_LowerApp_OTA 或者Service_LowerApp_OTA 使用

! |4 D3 v+ S3 Z# @9 F3 v: j
( \5 C! _5 S3 u2 h) A' F, g1 @0 t
- p8 K$ L/ K7 q# X: B! ~2.3 使用带备份类型 OTA 升级错误变砖头问题
" R0 _/ P  T) I0 K  z. D" c. g# d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。
- {% j  B$ e# ?5 b


5 F8 p! u7 L' S. Q
; N2 [2 F: V; L- @+ r% p$ k2 X
03BlueNRG-LP/LPS的存储分析
' E0 }  m3 I/ f; v" n! Q! r3.1 linker 中宏定义作用范围
Linker 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）。

  G. z. g2 X3 C; P
3.2 链接脚本文件分析（代码区域）
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。
9 X! {" e" U  z6 v+ c  C
" V* c. o& a0 o$ \2 |, e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。

+ n( p& n0 _% A5 |默认SDK中提供了4种程序的链接配置:
1.CONFIG_OTA_HIGHER
% j+ g, E+ U! ?% ]- q" R' s2.CONFIG_OTA_LOWER
& {, `$ |9 |6 @# I5 O) o# }$ Q3.CONFIG_OTA_USE_SERVICE_MANAGER
4 U, }( R+ L! N$ m) Q4.其他
- o- j4 }6 w/ [5 [0 U( |
5 c& o; ~4 |3 Y4 A
# X# x( t8 ?2 T2 i6 T" h
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。

: U. S* m1 i. r

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。

如果在linker中没有定义MEMORY_FLASH_APP_SIZE，则对应的4种配置分别是：
) N* O0 b4 {; _, u* S
* {# H/ g+ z* @( a- L, b0 r! ^

( ^  R/ {" G* a* W( lMEMORY_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：
* i( m* F$ v! ^  H% Y
# {! o( }# X; T2 E; W1 D: M; U" n
0 v3 m) p/ M' R3 J
$ @! J, e9 F1 J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。


04通过协议栈的初步裁剪与自定义优化空间
3 N- ]/ G3 I: ]+ _6 J  f# S& I! c& XSDK 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。
) C0 ]+ O  N/ z; n' e7 K

3 C$ Y, a! v. ^, Y" w8 u8 y9 S
/ h4 D6 u) K! h/ f/ K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。
. b3 D2 t0 Z# U5 b
+ k  W  W6 o$ w! Y/ D) g- i/ ?可以在 Preprocesor Symbols 中定义相关的宏来配置使用哪种协议栈配置。
, J6 e  z% {! l! W, A8 ?  ^
3 D( C. a5 p# b/ G

. L9 @; S: Z- f' R+ l9 e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。


, y" [0 k# I4 V, H

05协议栈的进一步裁剪:使用静态协议栈
& _/ V2 h' Y0 b: A( @/ r1 s: j  y" [' a5.1 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：
+ j( Z' j* e0 O2 _! J4 R, [• Release
• Basic
7 |9 Y' }/ j! h3 b2 r' M- p- [• OTA_BTL_ResetManager
• OTA_BTL_ResetManager_Basic
2 [" q1 E. M' p- R$ n/ G6 }# n
% Y% {+ Z" ], I+ ~/ kC:\Users\user name\ST\BlueNRG-LP DK 1.x.0\Projects\BLE_Examples\BLE_SensorDemo_StaticStack
• Release
• LowerApp_OTA
• HigherApp_OTA

  |/ b' O4 G$ F

那它们有什么区别呢？它们可以分为两组。

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；

" ~% t' X% r( c8 C7 G; _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。
$ G6 U; M9 a3 a  N7 N
  ?; `$ _! w1 Y7 W6 W不同的协议栈配置，包含的功能和占用的 Flash 空间也不一致。
• 不同的协议栈配置包含的功能请查看 stack_user_cfg.h
* u; E: V# C3 z+ J! O6 Z! `( U) Q2 f• 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。
• 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。
3 h# p' H) I2 s, Z2 E+ t
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；

7 Z+ {! ^3 x  D) b$ J; W' k• 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
) f) K9 H8 [4 h
• 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, u" D  Z$ L" x" ]7 uo 不同的协议栈配置包含的功能请查看 stack_user_cfg.h
o 占用的 Flash 空间可以通过编译的 Map 文件查看
o 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。
+ \2 ^; v7 \. V9 Zo 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。

& ~2 ~8 U. z2 K+ L" Z+ a) i- K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？
• 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
: \  y6 ?5 f; `2 F& {( J• 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

$ ]% u2 G0 F: x6 M# b: C' O# S1 k7 e5.2 将工程实例化为静态协议栈工程编程基础
& U$ L$ B& w! V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

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。



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 b' j! ^- _/ j& x6 \7 W
# q6 e% b$ u+ X  D  B7 e5.3 使用默认配置的协议栈
" z0 Y9 A- H1 f  ^. _! y3 V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。



0 E. |- n0 Z% `! f/ ]) l% C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
+ U: t+ z2 S. _' E" O! W. B; g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。
- B% O# n9 l3 q7 C0 F2 N
& }8 m# m8 x  N
9 ~$ G6 [9 U8 Z' X0 _9 z! s! t
5.5 使用静态协议栈这种模式如何支持升级协议栈
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。

5 V* Y5 J& f% M. R3 d% M

7 R7 G# D7 w  z; ]6 f0 M( r06优化后空间仍不足的其他方法
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。
# w; [7 K+ _/ }) b" l
5 V' t$ A4 p( [6 s
转载自：记帖
$ P9 y+ f/ E: D/ [: y$ u$ _如有侵权请联系删除
# i) C5 Y, V6 {0 T6 x
. ?) ^8 v9 p8 D7 X3 F" W