基于STM32WB的低功耗蓝牙应用（三）OTA空中升级

只看该作者 · 2021-4-22 12:18

基于STM32WB的低功耗蓝牙应用（三）

用户应用程序的无线更新（OTA空中升级）

无线/空中升级

无线/空中升级（FOTA）

接下来，我们看看无线的，空中升级的原理。升级对象是Nucleo板子。它的FUS已经是1.0.1，可以不用在升级了；我们把BLE stack从1.1.0升到最新的1.2.0；用户程序就更加直观了，从心跳 profile，升级成P2P server profile。上位机采用PC上的STM32CubeProgrammer，并搭配运行TransparentVCP（虚拟串口透传功能）的USB dongle板，一起工作。

只看该作者 · 2021-4-22 12:19

使用 STM32CubeMonitorRF 触发 BLE 连接的 OTA

左边是上位机，FOTA客户端，通过BLE，发起OTA请求，并提供新版本image；右边是Nucleo板，FOTA server端，通过BLE，接收OTA请求，并接收新版本的image。可以升级用户程序本身，也可升级RF stack，如图中两个红色箭头所示。

只看该作者 · 2021-4-22 12:20

升级用户应用

只看该作者 · 2021-4-22 12:25

我们先来升级用户应用，目标是从当前的心跳profile，升级到P2P server，升级成功后，效果非常直接，运行手机app， ST BLE sensor，连接设备，界面完全不同。为了达到这个目标，使用STM32CubeWB固件包中的三个项目。先把BLE_OTA和BLE_HeartRate_ota下载到nucleo板子上；把BLE_heartrate_ota下载到0x0800 7000处。ble_ota是编译链接在0x0800,0000地址处，是Nucleo板子上电就运行的；它要是没有查到ota请求标志，并且0x0800,7000处有有效代码，则跳转到0x800,7000运行，执行heart rate的心跳profile了。否则继续执行ota本身，开始准备接收来自FOTA 客户端的新固件。这样看下来，整个过程，逻辑上跟我们以前的IAP by USB， IAP by Ethernet没有什么区别。

只看该作者 · 2021-4-22 12:27

只看该作者 · 2021-4-22 12:27

只看该作者 · 2021-4-22 12:28

对于Nucleo板，要把两个分别链接在两个不同flash地址的项目下载下去，可以使用IAR里的Download active application功能；当然STM32CubeProgrammer也有类似功能，大家按照自己的喜好使用不同工具都可以。

只看该作者 · 2021-4-22 12:29

对于Dongle板，它只有USB口，没有jtag/swd调试口暴露出来，因此要使用它的系统bootloader，使用DFU的形式，把透传VCP的程序下载下去，上位机，就用我们的STM32CubeProgrammer即可。烧写好了之后，dongle板记得恢复到从用户flash启动。连到PC会看到一个虚拟串口。

只看该作者 · 2021-4-22 12:29

启动 STM32CubeMonitorRF，并连接 Dongle 设备

只看该作者 · 2021-4-22 12:30

打开STM32CubeMonitor-RF，在首页选择BLE协议；然后在Select device这里的下拉菜单中，选择Dongle板子对应的COM口，这里是COM14，然后点击connect。这个连接动作，实际是上位机发一条“获取版本信息”的命令给到dongle板。如果它正常工作，就会返回信息，如图右上角。

只看该作者 · 2021-4-22 12:31

启动 OTA Updater，更新用户应用程序

只看该作者 · 2021-4-22 12:31

启动OTA Update功能，搜寻OTA设备，找到之后选中它；

我们现在先来更新用户应用程序，因此Target CPU，使用默认的CPU1：M4即可；固件下载目标地址，使用默认的0x7000即可，这个值是和待更新的用于程序P2P_server_ota的链接地址保存一致的。然后通过browse按钮，给出新应用程序p2pserver_ota的bin文件地址。最后点击update即可。

升级完成后，会显示done的提示。nucleo板子当前已经是P2P sever了。使用手机app的ST BLE Sensor可以连接并控制它上面的LED灯。

只看该作者 · 2021-4-22 12:32

启动 OTA Updater，更新 BLE 协议栈

只看该作者 · 2021-4-22 12:32

更新BLE stack也是一样的操作。现在我们要把nucleo板子上的BLE stack1.1.0更新到最新的1.2.0。

也是启动OTA Update功能，搜寻OTA设备，找到之后选中它；因为要更新BLE协议栈，因此Target CPU，选择CPU2：M0+；image下载目标地址，使用默认的0xF000即可。这个地址是和OTA bootloader的代码搭配好的。然后指定1.2.0 版本BLE stack image的地址，点击Update即可。

只看该作者 · 2021-4-22 12:33

再次检验当前版本

只看该作者 · 2021-4-22 12:34

最后，为了验证，我们按照之前的方式，把Nucleo板子设置到系统bootloader启动，通过STM32CubeProgrammer的命令行，读出当前Nucleo板子上的BLE stack版本，已经从1.1.0升级到了1.2.0，符合预期。

只看该作者 · 2021-4-22 12:34

架构：用户bootloader – 用户application

只看该作者 · 2021-4-22 12:35

通过BLE接口，空中无线升级用户应用程序，和BLE 协议栈，体验完毕后，我们现在来讨论一下BLE FOTA的原理和实现。和普通的IAP一样，STM32CubeWB固件包里的ota例子，也是采用“用户bootloader和用户应用程序这种架构”。板子上电，先运行用户bootloader，即图中绿色OTA部分。因为之前没有收到来自外界的fota请求，并且0x0800,7000这里也已经烧好了用户应用，就跳到蓝色部分执行，heart rate profile。heart rate心跳应用，除了常规的把测量到的心跳值，这里用的是一个模拟值，定期通过BLE发出去。我们使用手机app，ST BLE sensor可以连接该设备，看到心跳的界面。除了这个常规业务功能，为了实现OTA功能，需要在现有的BLE service中，比如现在这个heart rate service里，增加一个名为OTA reboot request的characteristic。它用来接受发自OTA client，比如手机app，或者这里的CubeMonitor-RF上位机的固件升级请求。并且用户应用程序，在收到OTA请求后，在SRAM1的起始位置打上标记并复位。

只看该作者 · 2021-4-22 12:36

复位后，先运行绿色的ota bootloader。这次它检查到了ota请求标志，于是就不跳转到蓝色的用户应用执行了，而是继续运行ota bootloader的接收新固件程序。这是通过一个ST自定义的BLE service实现的。

也就是说，这个BLE FOTA，相比以往传统的IAP，就是分别在bootloader和用户application，各自增加了一个自定义BLE service，和一个自定义的的characteristics。我们来看一下细节。

只看该作者 · 2021-4-22 12:36

自定义BLE service/char.