详解BLE OTA原理与步骤(三)

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　　3.2 各种安全式蓝牙空中升级例子

　　3.1节是以升级nRF52832 application为例，详细阐述了安全式BLE OTA步骤。除了升级application，有的人还需要升级softdevice和BootLoader；除了52832，有的人还会用52840/52833/52811/52810/51822等；除了SDK16.0.0，有的人还会用SDK15.3/15.2/14.2/12.3等。为此我选了一些经典组合，将他们DFU用得的所有脚本都做好了，并进行了实际测试，有需要的可以去百度网盘下载。这些脚本在百度网盘的命名规则为：安全模式_固件传输接口_升级哪一部分固件_SDK版本号_芯片型号.rar，比如secure_ble_S132_app_SDK160_nRF52832.rar表示采用安全签名，固件通过BLE传输，BLE使用S132协议栈，升级的时候只升级application而不升级BootLoader和SoftDevice，基于SDK16.0.0和nRF52832。
目前百度网盘上传了如下安全式BLE OTA示例脚本（注：这些脚本都经过我的测试，全都可以直接运行）：
　　●secure_ble_S132_app_SDK160_nRF52832.rar
　　●secure_ble_S140_app_sd_bl_SDK160_nRF52840.rar
　　●secure_ble_S132_app_SDK153_nRF52832.rar
　　●secure_ble_S132_app_SDK152_nRF52832.rar
　　●secure_ble_S132_app_SDK150_nRF52832.rar
　　●secure_ble_S140_app_SDK150_nRF52840.rar
　　●secure_ble_S132_app_SDK142_nRF52832.rar
　　●secure_ble_S132_app_SDK123_nRF52832.rar
　　●secure_ble_S130_app_SDK123_nRF51.rar

　　3.3 通过UART口进行安全式固件升级示例脚本

　　我们以nRF52810为例来阐述如何通过UART进行安全式固件升级步骤：
　　1)请参考3.1节第1）到第4）步，完成nrfutil安装，mico-ecc算法库生成，以及公私钥生成
　　2)编译bootloader代码。将刚才的dfu_public_key.c取代SDK根目录\examples\dfu下的同名文件，确保sdk_config.h中的NRF_BL_DFU_ENTER_METHOD_BUTTON为1，然后使用Keil编译如下目录中的工程：
SDK根目录\ examples\dfu\secure_bootloader\pca10040e_uart\arm5_no_packs，将生成的hex文件改名为：bootloader.hex
　　3) 编译application代码。3.1节讲述OTA的时候，我们选择的例子是ble_app_buttonless_dfu，因为我们是通过蓝牙给设备发送一条命令，从而让设备进入DFU模式。通过串口升级固件，如何进入DFU模式，取决于你的应用设计，你可以采用通过发送蓝牙命令让其进入DFU模式，也可以通过上电检测按键是否按下以决定是否进入DFU模式。如果想采用ble_app_buttonless_dfu作为application，那么你需要把该工程中的main函数如下语句删掉（这些语句是为蓝牙版BootLoader设计的，我们现在是UART版BootLoader，不支持这些语句）：err_code = ble_dfu_buttonless_async_svci_init();APP_ERROR_CHECK(err_code);
　　这里我们选择以上电检测按键的方式来决定是否进入DFU模式，并以ble_app_blinky作为应用例子，请直接编译如下工程：SDK根目录\examples\ble_peripheral\ble_app_blinky\pca10040e\s112\arm5_no_packs，将生成的hex文件改名为：app.hex
　　4)生成BootLoader settings page并同时烧写老固件，双击“program.bat”即可完成，这个脚本是使用nrfjprog来完成固件烧写的。
　　5)生成新固件zip包并进行UART DFU，双击“dfu.bat”即可完成，这个脚本是使用nrfutil作为UART主机，并将新固件通过电脑COM口传给设备的。请记得一定要修改脚本中的UART对应的电脑COM口，否则升级无法完成。

　　注：所有bat脚本都可通过右键选择Notepad++打开，然后查看里面包含的具体命令，并按照自己的需求进行修改。如需进一步理解脚本中的命令，请参考3.1节的说明。

　　上述所有操作步骤已打包并上传到百度网盘，请去网盘下载文件：secure_uart_app_SDK160_nRF52810.rar，这个文件已经过我的测试，大家可以直接使用。

　　3.4 通过USB口进行安全式固件升级示例脚本

　　我们以nRF52840为例来讲述如何通过USB进行安全式固件升级，其实通过USB口升级固件步骤与3.3节的操作几乎一模一样，唯一不同的是，选择如下目录的BootLoader工程进行编译：SDK根目录\ examples\dfu\secure_bootloader\pca10056_usb\arm5_no_packs
　　通过USB口进行安全式固件升级示例脚本已打包并上传到百度网盘，请去网盘下载文件：secure_usb_app_SDK160_nRF52840.rar，这个文件已经过我的测试，大家可以直接使用。

　　3.5 通过USB口进行开放式固件升级示例脚本

　　我们还是以nRF52840为例来讲述如何通过USB进行开放式固件升级，其升级步骤与3.3节的操作几乎一模一样，唯一不同的是，选择如下目录的BootLoader工程进行编译：SDK根目录\examples\dfu\open_bootloader\pca10056_usb\arm5_no_packs
　　相关脚本已上传百度网盘，请下载：open_usb_app_SDK160_nRF52840.rar，这个文件已经过我的测试，大家可以直接使用。

　　3.6 开放式蓝牙空中升级（Legacy DFU）步骤

　　所谓开放式OTA，是指OTA过程中，不需要检验新固件的签名，也就是说BootLoader代码里面不包含公钥及相关密码算法库，升级的时候，只校验版本信息，版本校验通过，就可以开始升级流程。Nordic SDK目前支持两套开放式OTA方案，一套是SDK15和SDK16提供的，一套是SDK9/SDK10/SDK11提供的。SDK15/16提供的开放式OTA工作原理和流程，与安全式OTA基本上一样，只不过删掉了签名验签部分。SDK9/SDK10/SDK11提供的开放式OTA也叫legacy OTA DFU，它的工作流程与SDK15/16略有不同，下面将以nRF52832/S132为例，阐述如何在SDK11中实现无按键式开放式蓝牙空中升级，详细步骤如下所示：
　　1)编译bootloader代码，请使用Keil编译目录“nRF5_SDK_11.0.0_89a8197\examples\dfu\bootloader\pca10040\dual_bank_ble_s132\arm5_no_packs”中的工程，将生成的hex文件改名为bootloader.hex
　　2)编译application代码，请编译目录“nRF5_SDK_11.0.0_89a8197\examples\ble_peripheral\ble_app_hrs\pca10040\s132_with_dfu\arm5_no_packs”中的工程，将生成的hex文件改名为app.hex
　　3)将softdevice，bootloader和app三个hex文件合成一个文件，命令如下所示：mergehex --merge s132_nrf52_2.0.1_softdevice.hex app.hex bootloader.hex –output whole.hex
　　4)烧写固件到设备中，大家可以用nRF Connect桌面版烧写，也可以通过nrfjprog烧写，nrfjprog烧写命令如下所示：nrfjprog.exe --eraseall -f NRF52nrfjprog --program whole.hex --verify -f NRF52
　　5)另外我们还需要在Flash中写一个application有效标志位，从而上电后程序直接跑到application中去执行，而不是停留在bootloader中不出来，其对应的命令如下所示：nrfjprog --memwr 0x0007F000 --val 0x01 --verify -f NRF52
　　6)用老版本的nrfutil生成新固件对应的zip包。该zip包除了包含新固件image，还包含一些配置信息。升级时，zip包会通过云端下发到手机端app，手机端app再把zip包传给蓝牙设备以进行固件升级。请使用老版本nrfutil（版本号0.3.0）来生成该zip包，老版本nrfutil跟随nRFgo studio一起安装的，只要你安装了nRFgo studio，老版本nrfutil就会自动安装好，并放在目录“C:\Program Files (x86)\Nordic Semiconductor\nRFgo Studio”中。生成zip包对应的命令如下所示：nrfutil dfu genpkg --application app_new.hex --application-version 1 SDK110_app_s132.zip
　　7)把上述的‘SDK110_app_s132.zip’拷到手机中，安卓和苹果手机都可以通过微信的‘文件传输助手’拷过去，非常方便。注：手机nRF Connect和nRF Toolbox都支持DFU功能，苹果手机拷贝的时候可以随便选择其中一个app。
　　8)使用nRF Connect或者nRF Toolbox来完成DFU过程。这里以nRF Connect为例来阐述整个升级过程。
　　●成功执行完第5）步后，如果开发板运行正常，那么它将进行广播，广播名字为：Nordic_HRM

　　●连接该设备，并使能CCCD，然后选择“DFU”

　　●选择“DFU”后，将跳出一个对话框，让你选择新固件对应的zip包。由于zip包放在了微信下面的download目录下，我们需要通过文件浏览器找到这个zip包，大家可以先用系统自带的文件浏览器打开这个zip包（如果打开失败，那么大家就要去下载一些第三方的文件浏览器了，比如es explorer），相关操作界面如下所示：

　　●一旦zip包打开成功，升级过程开始，界面如下所示：

　　●升级成功，设备将自动启动，此时你会看到新固件已经在运行，广播名字也变成了：Nordic_HRM_new，如下所示：

　　目前百度网盘上传了如下开放式BLE OTA示例脚本（注：这些脚本都经过我的测试，全都可以直接运行）：
　　●open_ble_S132_app_SDK110_nRF52832.rar
　　●open_ble_S130_app_SDK110_nRF51.rar

　　如果你的应用是基于SDK11开发的，并且需要集成DFU功能，请参考上述例子ble_app_hrs来移植DFU功能，主要工作包括两部分：一把BLE_DFU_APP_SUPPORT这个宏包括的所有代码拷到你的工程中，二如果你的设备支持bonding的话，还需把Device manager相关代码也拷到你的工程中，如此即可完成DFU功能的移植。

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