LE5010-凌思微电子蓝牙芯片的开发记录（三）
- 第1章 OTA镜像处理流程
- 1. 1 Flash的分区使用情况：
- 1. 2 Bootloader 启动流程（OTA相关）
- 1. 3 OTA和Flash操作相关API：
- 1. 3. 1 OTA结束后将镜像信息写入OTA SETTINGS区域
- 1. 3. 2 Flash接口
- 1. 3. 2. 1 Read
- 1. 3. 2. 2 Program
- 1. 3. 2. 3 Sector Erase （4KB擦除）
- 1. 3. 2. 4 Page Erase （256 Bytes擦除）
- 1. 3. 3 软件复位
- 第2章 OTA服务的添加和APP升级流程测试
- 2. 1 添加OTA服务
- 2. 1. 1 添加OTA相关头文件
- 2. 1. 2 添加 OTA profile
- 2. 1. 3 添加ECC校验函数和OTA服务回调函数
- 2. 1. 4 修改DK_MAX_PROFILE_NUM宏
- 2. 2 OTA APP升级测试
- 2. 2. 1 烧录好添加了OTA服务的dis固件；
- 2. 2. 2 生成 uart server bin 文件
- 2. 2. 3 将生成的ble_uart_server .bin文件传到手机；
- 2. 2. 4 使用OTA APP连接对应的设备
- 2. 2. 5 开始更新
- 2. 2. 6 OTA 完毕
- 2. 3 安卓OTA APP源码
- 第3章 OTA之固件签名升级流程
- 3. 1 固件签名简介
- 3. 2 操作步骤（前台OTA）
- 3. 2. 1 密钥生成
- 3. 2. 2 带签名验证功能的固件生成
- 3. 2. 3 签名文件生成
- 3. 3 操作步骤（后台OTA）
- 3. 3. 1 添加相应代码
- 3. 3. 2 密钥生成
- 3. 3. 3 带签名验证功能的固件生成
- 3. 3. 4 签名文件生成
- 3. 4 OTA APP升级测试
- 3. 4. 1 准备升级文件
- 3. 4. 2 升级操作步骤
第1章 OTA镜像处理流程
1. 1 Flash的分区使用情况：
参考在线文档：https://ls-ble-sdk.readthedocs.io/zh/latest/getting_started/memory.html.
和OTA相关的有两个区域：OTA SETTINGS和INFORMATION。下面具体分析：
1. 2 Bootloader 启动流程（OTA相关）
代码路径：ble_sdk_app\dev\bootloader\boot_ram\boot_ram_le501x.c
Bootloader 的一项功能就是引导应用程序的启动，这时就需要知道image的起始地址image_base；这个image_base 地址一般是在Flash的INFORMATION区域。这里还需要考虑前后台单双分区OTA 的情况。
图表 1: OTA镜像处理流程
关于前后台单双分区OTA的概念可以参考线上文档：
链接: https://ls-ble-sdk.readthedocs.io/zh/latest/getting_started/fota.html.
步骤一：从 INFORMATION 区域读取出 image base 确定镜像起始地址；默认都是0x18005000 (这个值是在 ls_ble_sdk\tools\le501x\after_build.bat 中写入的)：
步骤二：从 OTA SETTINGS 区读取新 image 的信息，包括起始地址和镜像大小；如果读回的数据不是全F， 表示有 OTA 的镜像已经更新，需要
- 将新的镜像搬移到步骤一读取到的 image base 地址（一般是 0x18005000）;
- 清除前台OTA升级标志位 （使用的是系统的寄存器 SYSCFG->BKD[7] ）；
步骤三：判断是否进行前台OTA;
前台OTA需要判断，前台OTA升级标志和OTA的类型是前台单区OTA；满足条件就从Flash 0x28 的偏移地址读取 image base（默认是 0x0x1803d000 , 这个值是在 ls_ble_sdk\tools\le501x\after_build.bat 中写入的）
步骤四：boot_app从image_base 处启动；
- 设置主栈指针；
- 进入rerest_handler；
1. 3 OTA和Flash操作相关API：
1. 3. 1 OTA结束后将镜像信息写入OTA SETTINGS区域
OTA结束以后需要将OTA镜像的地址和镜像的大小写到Flash的OTA SETTINGS区域；调用的接口：
void ota_copy_info_set(struct fota_image_info *ptr)参数说明：
struct fota_image_info
{
uint32_t base; // OTA镜像起始地址
uint32_t size; // OTA镜像大小
};1. 3. 2 Flash接口
1. 3. 2. 1 Read
void spi_flash_quad_io_read(uint32_t offset, uint8_t * data, uint16_t length)参数说明：
uint32_t offset : 偏移地址；
uint8_t * data : 读取数据的buffer 指针；
uint16_t length : 读取的数据长度；1. 3. 2. 2 Program
void spi_flash_quad_page_program(uint32_t offset,uint8_t *data,uint16_t length)参数说明：
uint32_t offset : 偏移地址；
uint8_t * data : 要写入数据的buffer 指针；
uint16_t length : 写入数据长度；1. 3. 2. 3 Sector Erase （4KB擦除）
void spi_flash_sector_erase(uint32_t offset)参数说明：
uint32_t offset : 偏移地址；1. 3. 2. 4 Page Erase （256 Bytes擦除）
void spi_flash_page_erase(uint32_t offset)参数说明:
uint32_t offset : 偏移地址；1. 3. 3 软件复位
void platform_reset(uint32_t error)第2章 OTA服务的添加和APP升级流程测试
这里以在SDK中的ble_dis例程中添加OTA服务为例，演示如何在项目中添加OTA服务，以及如何利用安卓OTA APP进行固件升级；
2. 1 添加OTA服务
2. 1. 1 添加OTA相关头文件
#include "prf_fotas.h"
#include "tinycrypt/ecc_dsa.h"2. 1. 2 添加 OTA profile
2. 1. 3 添加ECC校验函数和OTA服务回调函数
具体代码参考SDK中的fota示例代码：
2. 1. 4 修改DK_MAX_PROFILE_NUM宏
这里仅以 dis server 例程为例，项目中以具体使用的 profile 数量为准；
2. 2 OTA APP升级测试
测试方法：
烧录 dis server 的例程，通过安卓OTA APP将uart server固件更新进去；
2. 2. 1 烧录好添加了OTA服务的dis固件；
烧录好添加完添加了OTA服务的dis server固件。
2. 2. 2 生成 uart server bin 文件
以KEIL环境为例，编译好uart server例程；用下面的命令将ls_ble_sdk\dev\examples\ble_uart_server\mdk\UVBuild目录下的 ble_uart_server.axf转成ble_uart_server.bin文件：
fromelf --bincombined --output=ble_uart_server.bin ble_uart_server.axf
2. 2. 3 将生成的ble_uart_server .bin文件传到手机；
2. 2. 4 使用OTA APP连接对应的设备
2. 2. 5 开始更新
选择要更新固件的 bin 文件，点击 Start FOTA 进行升级：（默认双分区升级镜像放在 0x18020000 地址，可以根据项目情况修改）
2. 2. 6 OTA 完毕
OTA结束后，APP底部会出现 ‘OTA complete,status:0’ 的提示；
2. 3 安卓OTA APP源码
源码仓库 ： https://github.com/linkedsemi/BLE_FOTA_APP.
第3章 OTA之固件签名升级流程
3. 1 固件签名简介
对用于升级的固件有安全性要求的场景下，可以使用固件签名。启用固件签名功能后，SBL会检查签名是否合法，如果不合法，则拒绝升级，以此保障新固件的来源可靠,固件签名采用ECDSA算法。
- 利用“tools/signing/key_gen.py” 生成一对密钥，包含公钥、私钥。
- FOTA (dev\examples\ble\fota) 中，定义宏“FW_ECC_VERIFY”为1，并将公钥拷贝到 “sbl/pub_key.c”文件中，编译生成带有验证签名功能的FOTA。
- 新固件生成后，利用 tools/signing/signing.py 生成固件签名文件。手机OTA升级时，除了选择固件文件之外，还要选择此签名文件。
3. 2 操作步骤（前台OTA）
3. 2. 1 密钥生成
打开”tools/signing/key_gen.py”中脚本,运行后会生成一对密钥:
3. 2. 2 带签名验证功能的固件生成
打开“dev\examples\ble\fota”文件夹,并将宏“FW_ECC_VERIFY”设置为1,并将公钥“verifying_key”拷贝到“pub_key.c”文件中,再编译出相应的“fota.hex”固件。
前台OTA的模式需要注意，我们进入OTA模式是需要调用这个函数：“request_ota_reboot()”，这时候我们会进行复位进入OTA的应用里，而且广播名称也会变成fota项目工程中定义的名称，如下图部分代码所示：
将上面的步骤全部走完后就可以编译fota这个项目工程，如下图所示生成了一个“fota.hex”文件，这个文件将在下面会使用到，也就是在调用“request_ota_reboot()”这个函数后就会跑fota这个应用中，在这个应用中便可以使用APP进行升级。
当然上面的步骤还只是调用“request_ota_reboot()”这个函数后进行的操作，现在将介绍在哪调用这个函数，这个步骤和和前台OTA操作不一样，因为前台OTA是直接将OTA这个功能移植到了我们的应用中去了，而后台OTA的操作就需要调用一个函数后才能进这个OTA的应用中。详细步骤就是：在调用“request_ota_reboot()”这个函数后，我们会在做一个标记，做完这个标记后设备会进行复位重启，这时候设备在重启的时候检测这个标记是否被标记上，如果有被标记就会跑OTA的应用，否则就会走原来的应用，在OTA操作成功后会将这个标记清除，此时我们的应用部分也被升级掉了，这时去跑原来的应用也就是跑升级后的固件了。
下图就是在我们的应用部分调用“request_ota_reboot()”这个函数然后再去下载的文件，
这个例程是在AT指令中添加了一个OTA的指令，在发送“AT+OTA”这条指令后便会触发这个函数：
需要注意一共需要下载4个文件：
①协议栈“fw.hex”;
②second bootloader “info_sbl.hex”;
③应用部分“xxxx.hex”;
④OTA部分“fota.hex”
或者下载2个文件：
①协议栈、second bootloader、应用部分的合并文件：“XXX_production.hex”
②OTA部分“fota.hex”
3. 2. 3 签名文件生成
新固件生成后，利用“tools/signing/signing.py”生成固件签名文件。手机OTA升级时，除了选择固件文件之外，还要选择此签名文件,注意需要使用以下命令进行生成“signing_key.pem”
python signing.py [ota_firmware].bin signing_key.pem注：此时我使用的是ble_uart_server作为测试例程，所以在生成签名文件的时候“[ota_firmware].bin”使用的就是 “ble_uart_server.ota.bin”，（注意：此时的ble_uart_server这个工程是模拟修改了一些bug后的新固件，所以后面是将这个新固件去升级原始的老固件。）
注意:这条指令必须使用python3打开,否则会出问题,如果没有生成这个“signature.bin”文件,有可能是因为安装了Python2导致不能识别这条指令。并且注意这个签名文件只是针对这个“ble_uart_server.ota.bin”进行了签名，在OTA时需要将这两个文件添加进去才能进行升级，并且这个签名文件错误也会升级不成功。
3. 3 操作步骤（后台OTA）
3. 3. 1 添加相应代码
这部分在需要添加后台OTA的应用代码中进行加入。
#define FW_ECC_VERIFY (1)
#if FW_ECC_VERIFY
extern const uint8_t fotas_pub_key[64];
bool fw_signature_check(struct fw_digest *digest,struct fota_signature *signature)
{
return uECC_verify(fotas_pub_key, digest->data, sizeof(digest->data), signature->data, uECC_secp256r1());
}
#else
bool fw_signature_check(struct fw_digest *digest,struct fota_signature *signature)
{
return true;
}
#endif
static void prf_fota_server_callback(enum fotas_evt_type type,union fotas_evt_u *evt,uint8_t con_idx)
{
switch(type)
{
case FOTAS_START_REQ_EVT:
{
// ota_settings_write(SINGLE_FOREGROUND);
ota_settings_write(DOUBLE_FOREGROUND);
enum fota_start_cfm_status status;
if(fw_signature_check(evt->fotas_start_req.digest, evt->fotas_start_req.signature))
{
status = FOTA_REQ_ACCEPTED;
}else
{
status = FOTA_REQ_REJECTED;
}
prf_fotas_start_confirm(con_idx, status);
}break;
case FOTAS_FINISH_EVT:
if(evt->fotas_finish.integrity_checking_result)
{
if(evt->fotas_finish.new_image->base != get_app_image_base())
{
ota_copy_info_set(evt->fotas_finish.new_image);
}
else
{
ota_settings_erase();
}
platform_reset(RESET_OTA_SUCCEED);
}else
{
platform_reset(RESET_OTA_FAILED);
}
break;
default:
LS_ASSERT(0);
break;
}
}
static void prf_added_handler(struct profile_added_evt *evt)
{
LOG_I("profile:%d, start handle:0x%x\n",evt->id,evt->start_hdl);
switch(evt->id)
{
case PRF_FOTA_SERVER:
prf_fota_server_callback_init(prf_fota_server_callback);
create_adv_obj();
break;
default:
break;
}
}
case SERVICE_ADDED:
dev_manager_prf_fota_server_add(NO_SEC);
break;
case PROFILE_ADDED:
prf_added_handler(&evt->profile_added);
break;3. 3. 2 密钥生成
前后台OTA的固件签名是一样操作的，详见：3.2.1 密钥生成 章节
3. 3. 3 带签名验证功能的固件生成
前后台OTA带签名验证功能固件却不一样，
打开我们需要进行添加后台OTA的应用工程，我这边测试使用的是ble_uart_serve ，首先打开“dev\examples\ble\ble_uart_serve”文件夹,并按照 3.3.1 添加相应代码 章节所述进行代码的添加。
并将公钥“ verifying_key”拷贝到“pub_key.c”文件中,（如下图所示）再编译相应的应用工程，我这边测试使用的是ble_uart_serve ，所以会生成一个“ble_uart_server_production.hex”固件。
3. 3. 4 签名文件生成
前后台OTA的签名文件是一样操作的，详见：3.2.3 签名文件生成 章节
3. 4 OTA APP升级测试
3. 4. 1 准备升级文件
在使用APP对模块进行升级的时候需要准备三个文件：
一、需要准备好带签名验证功能的固件，可以查看“带签名验证功能的固件生成”的篇章;
二、需要准备好签名文件以及做了签名操作的新固件，可以查看“签名文件生成”的篇章;
三、需要准备好OTA升级的手机版应用程序（.APK文件）。
3. 4. 2 升级操作步骤
步骤如下：
首先通过j-flash将“带签名验证功能的固件”下载到开发板中，此项操作我们暂且称为“老固件”;
然后再将手机中安装好APP;
将签名文件以及做了签名操作的新固件下发给手机，打开APP后，选择这两个文件进入升级，
搜索到设备后点击连接;
选择文件将做了签名操作的新固件和签名文件导入进去;
开始OTA，注意地址位置需要和你们的代码的位置，以及前后台的模式进行调整。
下图便是启动了验证以及升级成功的界面。
