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Bluetooth: Peripheral OTA

1 功能概述

此项目演示了蓝牙从机OTA的功能，该工程在”peripheral”从机例程的基础上增加了OTA的SMP服务，可以通过“nrf connect” APP对设备进行软件升级。

2 环境要求

  • board: 支持 BLE 的蓝牙设备

  • uart(option): 用来显示串口log

  • 测试软件: nRF Connect V4.24.3

  • 烧录工具：j-link或panlink

3 编译和烧录

例程位置：zephyr\samples_panchip\bluetooth\peripheral_ota

使用 ZAL 工具可以对其进行编译、烧录、打开 VS Code 调试等操作。关于 ZAL 工具的详细介绍请参考：Zephyr APP Launcher 工具介绍。

烧录：

本文档使用的是segger j-flash烧录，烧录流程可参考j-flash烧录使用文档。以下流程的前提是j-flash中已经 添加了PAN1080的芯片配置，而且能通过j-link正常连接PAN1080 EVB板。

  1. 擦除flash

    这里芯片的flash全部擦除

    image

    使用 J-Flash 擦除全部Flash

  2. 烧录boot

    boot程序目录“zephyr\samples_panchip\bluetooth\peripheral_ota\boot\zephyr_boot_V1.0.bin”。boot程序从0x0地址开始烧录。如下图所示：

    image

    使用 J-Flash 烧录bootloader程序

  3. 应用程序签名

    将编译后的zephyr.bin文件进行签名，打开powershell执行如下命令

    python bootloader\mcuboot\scripts\imgtool.py sign --key bootloader\mcuboot\root-rsa-2048.pem --header-size 0x200 --align 8 --version 1.0 --slot-size 0x60000 --pad  --confirm build\build_peripheral_ota\zephyr\zephyr.bin  build\build_peripheral_ota\zephyr\signed1.0.bin
    image

    使用imgtool对Zephyr App进行签名

  4. 烧录应用程序

    将签名后的应用程序“signed1.0.bin”。应用程序从0x10000地址开始烧录。如下图所示：

    image

    使用 J-Flash 烧录签名后的Zephyr App程序

    烧录完重新上电，PAN1080 EVB板的程序就可以正常运行起来了。

  5. 制作OTA程序

    在“prj.cof”文件中将蓝牙设备的名字改成”Zephyr Peripheral Ota Test”，然后编译。

    CONFIG_BT_DEVICE_NAME="Zephyr Peripheral Ota Test"

    将编译后的zephyr.bin文件进行签名，打开powershell执行如下命令

    python bootloader\mcuboot\scripts\imgtool.py sign --key bootloader\mcuboot\root-rsa-2048.pem --header-size 0x200 --align 8 --version 1.0 --slot-size 0x60000 --pad  --confirm build\build_peripheral_ota\zephyr\zephyr.bin  build\build_peripheral_ota\zephyr\signed1.1.bin
    image

    制作OTA程序

    将签名后的OTA程序拷贝到手机上。

4 演示说明

  1. 烧录完成后，设备自动启动蓝牙广播，可以在手机APP nRF Connect或抓包工具上获取如下信息：

    • Service UUID: 0x1805, 0x180D, 0x180F

    • Device Name: Zephyr Peripheral Sample Long Name

    如下图所示：

    image

    使用nRF Connect搜索蓝牙广播

  2. 当手机APP nRF Connect连接成功后，APP显示如下：

    image

    蓝牙成功连接

    SMP服务就是OTA的服务。

  3. 点击手机右上角的“DFU”按钮，进入OTA文件选择界面，如下图所示：

    image

    选择待升级的Image文件

    选择刚刚生成的OTA文件“signed1.1.bin”。

    选择OTA的模式:

    image

    选择OTA模式

  4. 开始OTA

    选好文件后就开始OTA了，OTA支持断点续传功能。

    image

    开始OTA

  5. OTA结束

    OTA文件传输完成后，芯片自动复位重启。使用手机APP nRF Connect扫描设备的广播信息，此时设备的名字已经改变。

    如下图所示：

    image

    OTA完成

    OTA升级固件成功。

5 OTA功能移植

如果其他工程想要使用OTA功能，需要执行以下三个步骤：

  1. 在“prj.conf”文件中添加CONFIG配置

    ######################  OTA CONFIG  ###########################
# Allow for large Bluetooth data packets.
CONFIG_BT_L2CAP_TX_MTU=252
CONFIG_BT_BUF_ACL_RX_SIZE=256

# Enable the Bluetooth (unauthenticated) and shell mcumgr transports.
CONFIG_MCUMGR_SMP_BT=y
CONFIG_MCUMGR_SMP_BT_AUTHEN=n

# Enable the LittleFS file system.
CONFIG_FILE_SYSTEM=y
CONFIG_FILE_SYSTEM_LITTLEFS=y

# Add 256 bytes to accommodate upload command (lfs_stat overflows)
CONFIG_SYSTEM_WORKQUEUE_STACK_SIZE=2304

# Enable mcumgr.
CONFIG_MCUMGR=y

# Ensure an MCUboot-compatible binary is generated.
CONFIG_BOOTLOADER_MCUBOOT=y

# Required by the `taskstat` command.
CONFIG_THREAD_MONITOR=y

# Enable statistics and statistic names.
CONFIG_STATS=y
CONFIG_STATS_NAMES=y

# Enable most core commands.
CONFIG_MCUMGR_CMD_IMG_MGMT=y
CONFIG_MCUMGR_CMD_OS_MGMT=y
CONFIG_MCUMGR_CMD_STAT_MGMT=y
###########################################################################

  2. 在“main.c”文件中包含OTA相关的头文件

    /******************  OTA INCLUDE *******************/
#ifdef CONFIG_MCUMGR_CMD_OS_MGMT
#include "os_mgmt/os_mgmt.h"
#endif
#ifdef CONFIG_MCUMGR_CMD_IMG_MGMT
#include "img_mgmt/img_mgmt.h"
#endif
#ifdef CONFIG_MCUMGR_CMD_STAT_MGMT
#include "stat_mgmt/stat_mgmt.h"
#endif
#ifdef CONFIG_MCUMGR_SMP_BT
#include <mgmt/mcumgr/smp_bt.h>
#endif
/*****************************************************/

  3. 在“main()”函数中添加OTA相关初始化代码

    	err = bt_enable(NULL);
	if (err) {
		printk("Bluetooth init failed (err %d)\n", err);
		return;
	}

	bt_ready();

/******************  OTA SERVICE  *******************/
#ifdef CONFIG_MCUMGR_CMD_OS_MGMT
	os_mgmt_register_group();
#endif
#ifdef CONFIG_MCUMGR_CMD_IMG_MGMT
	img_mgmt_register_group();
#endif
#ifdef CONFIG_MCUMGR_CMD_STAT_MGMT
	stat_mgmt_register_group();
#endif
#ifdef CONFIG_MCUMGR_SMP_BT
	smp_bt_register();
#endif
/*****************************************************/

在新的工程添加以上三部分代码后，新的工程也支持OTA功能了。

6 RAM/Flash资源使用情况

Memory region         Used Size  Region Size  %age Used
FLASH:      282596 B       384 KB     71.87%
SRAM:       38208 B        52 KB     71.75%
IDT_LIST:          0 GB         2 KB      0.00%