第03章开发环境搭建

约 921 字大约 3 分钟

2026-04-25

本项目软件层面使用 NCS（Nordic Connect SDK）v3.2.3 作为开发环境，基于 Zephyr RTOS。

Nordic 目前有三套开发环境：nRF5 SDK（已停止新功能开发）、nRF5 SDK for Mesh（维护模式）、Nordic Connect SDK（主力）。所有新芯片项目的技术选型都应选 NCS。

1 安装 NCS

NCS 的安装分为 VSCode 插件集成和 nrfutil 命令行安装两种方式。

官方安装文档

方式1 通过 VSCode 安装扩展

第一步：安装 JLink 驱动下载地址

第二步：VS Code 中安装扩展 nRF Connect for VS Code Extension Pack

第三步：打开扩展的侧边栏图标，点击 Install SDK 和 Install Toolchain 按照步骤进行后续流程。

方式2 命令行安装

winget install nrfutil

依次执行：

nrfutil install sdk-manager
nrfutil sdk-manager config install-dir set "d:/ncs"
nrfutil sdk-manager install v3.2.3 --region cn

完成后修改 VS Code 设置中的 toolchain 路径指向 NCS 安装目录。

2 创建工程

2.1 目录结构

led_strip/
├── boards/
│   └── atguigu/
│       └── mesh_led_strip/       # 自定义板级支持
│           ├── board.cmake
│           ├── board.yml
│           ├── Kconfig.mesh_led_strip
│           ├── mesh_led_strip-pinctrl.dtsi
│           ├── mesh_led_strip.dts
│           ├── mesh_led_strip.yaml
│           ├── mesh_led_strip_defconfig
│           └── pre_dt_board.cmake
├── src/
│   ├── effects/                  # 灯效插件
│   │   ├── effect_api.h
│   │   ├── effect_registry.h
│   │   ├── effect_registry.c
│   │   ├── effect_solid.c
│   │   ├── effect_flow.c
│   │   ├── effect_breathe.c
│   │   ├── effect_rainbow.c
│   │   └── effects.ld
│   ├── led/                      # 灯带输出层
│   │   ├── led_output.h
│   │   └── led_output.c
│   ├── mesh/                     # BLE Mesh 层
│   │   ├── mesh_app.h
│   │   ├── mesh_app.c
│   │   ├── mesh_models.h
│   │   └── mesh_models.c
│   └── main.c                    # 应用入口
├── CMakeLists.txt
├── prj.conf
└── .gitignore

2.2 创建板级支持包 (BSP)

在 VSCode NCS 扩展中使用 BSP 添加向导，或手动创建板级文件。

第 1 步：板级元信息

board.yml：

board:
  name: mesh_led_strip
  vendor: atguigu
  socs:
    - name: nrf52840

mesh_led_strip.yaml：

identifier: mesh_led_strip/nrf52840
name: Mesh control board for led strip
vendor: atguigu
type: mcu
arch: arm
ram: 256
flash: 1024
toolchain:
  - zephyr

第 2 步：Kconfig 绑定 SoC

config BOARD_MESH_LED_STRIP
    select SOC_NRF52840_QIAA

第 3 步：引脚复用配置 (pinctrl)

mesh_led_strip-pinctrl.dtsi：配置 UART0 (TX=P0.06, RX=P0.08) 和 SPI1 (SCK=P0.12, MOSI=P0.13)，均定义 default 和 sleep 两组状态。UART RX 加 bias-pull-up。

第 4 步：主设备树

mesh_led_strip.dts 关键节点：

chosen：指定 console/uart0, flash/sram, code-partition
aliases：sw0 → button0 (P0.04), sw1 → button1 (P0.15), led-strip → &led_strip
buttons：gpio-keys，上拉 + 低电平有效
Flash 分区：mcuboot(48KB) + image-0(472KB) + image-1(472KB) + storage(32KB)
WS2812 节点：

compatible = "worldsemi,ws2812-spi";
spi-max-frequency = <6400000>;
chain-length = <120>;
color-mapping = <LED_COLOR_ID_GREEN LED_COLOR_ID_RED LED_COLOR_ID_BLUE>;
spi-zero-frame = <0x40>;  // 1 WS2812 0-bit
spi-one-frame = <0x70>;   // 1 WS2812 1-bit

第 5 步：CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.20.0)
find_package(Zephyr REQUIRED HINTS $ENV{ZEPHYR_BASE})
project(led_strip)
file(GLOB_RECURSE app_sources CONFIGURE_DEPENDS src/*.c)
target_sources(app PRIVATE ${app_sources})
target_include_directories(app PRIVATE src)
zephyr_linker_sources(SECTIONS src/effects/effects.ld)

zephyr_linker_sources 注入灯效注册表链接段，不可缺少——否则运行时无法遍历灯效。

2.3 Kconfig 配置 (prj.conf)

分阶段启用功能：

# 基础：LED Strip + RTT 日志
CONFIG_LED_STRIP=y
CONFIG_LOG=y
CONFIG_USE_SEGGER_RTT=y
CONFIG_RTT_CONSOLE=y
CONFIG_SEGGER_RTT_BUFFER_SIZE_UP=4096

# BLE + Mesh
CONFIG_BT=y
CONFIG_BT_MESH=y
CONFIG_BT_MESH_RELAY=y
CONFIG_BT_MESH_FRIEND=y
CONFIG_BT_MESH_PB_GATT=y
CONFIG_BT_MESH_GATT_PROXY=y
CONFIG_BT_MESH_ONOFF_SRV=y
CONFIG_BT_MESH_LIGHTNESS_SRV=y
CONFIG_BT_DEVICE_NAME="mesh_led_strip"

# 持久化预留
CONFIG_FLASH=y
CONFIG_FLASH_MAP=y
CONFIG_NVS=y
CONFIG_SETTINGS=y

3 Blink Demo 验证

在正式开发前，建议先通过一个简单的 LED Blink 验证开发环境：

使用 NCS 扩展的 "Create Application" 向导，选择 Zephyr 的 blinky sample
在设备树中添加 led0 节点（利用板上的 WS2812 或 GPIO）
选择 Board 为 mesh_led_strip/nrf52840，Board Root 指向项目目录
构建并烧录

验证标准：编译 0 error 0 warning，烧录后灯带/指示灯正常闪烁。

4 构建与烧录

本项目构建使用 ncs-fresh-build 工作流：

powershell -ExecutionPolicy Bypass -File `
  "C:\Users\skiin\.codex\skills\ncs-fresh-build\scripts\invoke_ncs_fresh_build.ps1" `
  -AppDir "C:\projects\led_strip" `
  -SdkVersion "3.2.3" `
  -Board "mesh_led_strip/nrf52840" `
  -BoardRoot "C:/projects/led_strip" `
  -Snippet "rtt-console" `
  -NoSysbuild `
  -ForceFresh

构建输出目录默认在 build/，生成 build/zephyr/zephyr.hex。

使用 J-Link 或 nrfjprog 烧录：

nrfjprog --program build/zephyr/zephyr.hex --sectorerase --reset

5 RTT 日志查看

本项目的日志通过 Segger RTT 通道输出。使用 J-Link RTT Viewer 或 J-Link RTT Client 连接后即可看到实时日志。

在 VS Code 的 nRF Connect 扩展中也可以直接查看 RTT Console。

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