Zephyr项目中X-NUCLEO-WB05KN1蓝牙模块UART通信问题解析

问题背景

在使用Zephyr RTOS开发过程中，开发者遇到了X-NUCLEO-WB05KN1蓝牙扩展板与STM32 Nucleo开发板通过UART连接时的初始化失败问题。具体表现为蓝牙模块无法正常初始化，系统日志中显示"BT_HCI_ERR_UNKNOWN_CMD"错误。

问题现象

当开发者尝试通过USART2或LPUART1连接X-NUCLEO-WB05KN1扩展板时，系统启动后会出现以下关键错误信息：

bt_hci_core: opcode 0x1003 status 0x01 BT_HCI_ERR_UNKNOWN_CMD

这表明蓝牙主机控制器接口(HCI)收到了未知命令的响应，导致蓝牙初始化失败。

根本原因分析

经过深入调查，发现该问题主要由以下几个因素导致：

1. 固件兼容性问题：X-NUCLEO-WB05KN1出厂预装的固件是控制器+主机的组合版本，与Zephyr蓝牙协议栈不兼容。Zephyr需要的是纯控制器模式的固件。

2. 硬件连接配置错误：开发者在设备树(DTS)配置中禁用了arduino_serial节点，而该节点实际上应该保持启用状态。此外，arduino_serial在Nucleo板上默认映射到USART1而非UART8。

3. 引脚映射问题：Nucleo开发板的arduino_r3_connector.dtsi文件中存在引脚映射错误，导致UART配置不正确。

解决方案

针对上述问题，我们提供以下解决方案：

1. 更新蓝牙模块固件

必须将X-NUCLEO-WB05KN1的固件更新为纯控制器版本。这需要使用STLink工具将"DTM_UART_WITH_UPDATER_CONTROLLER"固件烧录到扩展板中。

2. 正确的设备树配置

以下是经过验证可用的设备树覆盖配置示例：

&uart8 {
    status = "disabled";
};

&arduino_serial {
    status = "disabled";
};

/ {
    chosen {
        zephyr,bt-c2h-uart = &lpuart1;
        zephyr,bt-hci = &bt_hci_uart;
    };
};

&lpuart1 {
    pinctrl-0 = <&lpuart1_tx_pb6 &lpuart1_rx_pb7>;
    pinctrl-names = "default";
    status = "okay";
    current-speed = <921600>;

    bt_hci_uart: bt_hci_uart {
        compatible = "zephyr,bt-hci-uart";
        status = "okay";
    };
};

3. 关键Kconfig配置

在项目配置中，必须确保以下选项被启用：

CONFIG_BT_EXT_ADV=y

这一配置对于建立蓝牙连接至关重要，如果未启用，即使固件和硬件连接正确，设备也无法正常工作。

实现验证

经过上述修改后，开发者已成功在Nucleo-H723ZG开发板上运行蓝牙信标(beacon)示例程序。系统能够正常初始化蓝牙模块并建立连接，验证了解决方案的有效性。

总结

在Zephyr项目中使用X-NUCLEO-WB05KN1蓝牙扩展板时，开发者需要注意：

1. 必须使用正确的控制器模式固件
2. 仔细检查设备树配置，确保UART端口和引脚映射正确
3. 启用必要的蓝牙功能配置选项

通过遵循这些指导原则，可以避免常见的初始化问题，确保蓝牙功能正常工作。对于使用不同Nucleo开发板的开发者，需要根据具体硬件调整UART端口配置，但整体解决思路保持一致。