沁恒蓝牙芯片CH582：蓝牙OTA升级技术详解与应用探索

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文章目录

一、前言

1.WCH 蓝牙空中升级（BLE OTA）概述

DFU（Device Firmware Update）设备固件升级，OTA（Over The Air）是实现 DFU 的一种方式，OTA 的全称应该是 OTA DFU，即通过空中无线方式实现设备固件升级。OTA 也可以称为 FOTA，即 Firmware OTA。WCH BLE 系列芯片除了可以通过无线方式（OTA）-方式一/二 DFU 进行升级，也可以通过有线方式-方式三 DFU 进行升级，比如通过内置 BOOT（UART/USB）来升级设备固件。

不管采用 OTA 方式还是有线通信方式，DFU 包括后台式（background）和非后台式两种模式。后台式 DFU-类似方式一 DFU，又称静默式 DFU（Silent DFU），即新固件下载属于应用程序功能的一部分，在新固件下载过程中，应用可以正常使用，下载完成后，系统完成执行新固件的操作，至此整个升级过程结束（比如EVT/BLE/BackupUpgrade_XXX 例子）。非后台式 DFU-方式二 DFU，在升级的时候整个升级过程中 APP 正常功能都无法使用。系统需要先从应用模式跳入到 BootLoader/IAP 模式，由 BootLoader/IAP 进行新固件下载工作，直接覆盖老固件，至升级结束
（比如EVT\EXAM\BLE\OnlyUpdateApp_XXX 例子）。

在这里插入图片描述

2. WCH BLE SDK DFU 工作原理（方式一）

方式一上电优先运行 IAP 程序，之后跳转 APP 执行用户程序。APP 文件为独立完整的功能文件，运行时可以通过无线方式接收完整的 OTA 备份升级文件，然后软复位进入 IAP 程序，IAP 会将备份区的 OTA 升级文件拷贝到 APP应用程序区，最后跳转回升级后的 APP 应用程序运行新的固件。升级固件带 LIB 编译（LIB 约 90K）。

注意：备份升级方式，适用于 flash 资源充裕的应用，优点是 APP+LIB 都可以升级，缺点是 flash 需要对半分使用。

方式一 DFU 包含 3 个文件 JumpIAP + APP + IAP（APP 是用户功能代码，也是实现产品功能和升级功能的主体，对应 BackupUpgrade_OTA 产生的 hex 文件；IAP 是编程升级 APP 的代码，对应 BackupUpgrade_IAP 产生的 hex 文件；JumpIAP 为跳转 IAP 代码，
对应BackupUpgrade_JumpIAP 产生的 hex 文件）。
在这里插入图片描述

选择对应的文件，点击合并，产生一个 BIN 文件，然后使用 ISP 工具下载即可。

二、移植程序

1.找到BackUpgrade_OTA例程

根据上面原理的介绍，如果我们要在我们的APP程序上进行OTA升级，我们需要根据BackUpgrade_OTA例程来修改我们的程序。

BackUpgrade_OTA例程在如下目录里。

  1. 在这里插入图片描述
  2. 在这里插入图片描述
  3. 在这里插入图片描述

2.添加文件到工程

2.1 添加文件

添加ota.h，OTAprogile.c和OTAprogile.h文件到自己的APP工程中
在这里插入图片描述

2.2 如何添加

在需要添加的位置右键添加，选择已存在文件。
在这里插入图片描述

3.修改APP工程

3.1 修改peripheral_main.c文件

添加头文件

#include "OTA.h"
#include "OTAprofile.h"

添加代码

/* 记录当前的Image */
unsigned char CurrImageFlag = 0xff;

/* 用于APP判断文件有效性 */
const uint32_t Address = 0xFFFFFFFF;

__attribute__((aligned(4))) uint32_t Image_Flag __attribute__((section(".ImageFlag"))) = (uint32_t)&Address;

/* 注意：关于程序升级后flash的操作必须先执行，不开启任何中断，防止操作中断和失败 */
/*********************************************************************
 * @fn      ReadImageFlag
 *
 * @brief   读取当前的程序的Image标志，DataFlash如果为空，就默认是ImageA
 *
 * @return  none
 */
void ReadImageFlag(void)
{
    OTADataFlashInfo_t p_image_flash;

    EEPROM_READ(OTA_DATAFLASH_ADD, &p_image_flash, 4);
    CurrImageFlag = p_image_flash.ImageFlag;

    /* 程序第一次执行，或者没有更新过，以后更新后在擦除DataFlash */
    if((CurrImageFlag != IMAGE_A_FLAG) && (CurrImageFlag != IMAGE_B_FLAG))
    {
        CurrImageFlag = IMAGE_A_FLAG;
    }
}

//在main主函数里面添加以下函数
int main(void)
{
    ReadImageFlag();
}

3.2 修改peripheral.c文件

添加头文件

#include "OTA.h"
#include "OTAprofile.h"

添加代码

  1. 蓝牙参数
//一些蓝牙相关参数,这里就不一一介绍了
// How often to perform periodic event   多长时间执行一次周期事件
#define SBP_PERIODIC_EVT_PERIOD              1000//1600

// What is the advertising interval when device is discoverable (units of 625us, 80=50ms) 设备被发现时的广告间隔是多少(单位为625us, 80=50ms)
#define DEFAULT_ADVERTISING_INTERVAL         80

// Limited discoverable mode advertises for 30.72s, and then stops  限制可发现模式的广告时间为30.72秒，然后停止
// General discoverable mode advertises indefinitely   一般可发现模式无限广告
#define DEFAULT_DISCOVERABLE_MODE            GAP_ADTYPE_FLAGS_GENERAL

// Minimum connection interval (units of 1.25ms, 6=7.5ms)最小连接间隔(以1.25ms为单位，6=7.5ms)
#define DEFAULT_DESIRED_MIN_CONN_INTERVAL    12

// Maximum connection interval (units of 1.25ms, 100=125ms)最大连接间隔(以1.25ms为单位，100=125ms)
#define DEFAULT_DESIRED_MAX_CONN_INTERVAL    100//100

// How often to perform read rssi event  多久执行一次读取rssi事件
#define SBP_READ_RSSI_EVT_PERIOD             32//3200

 Parameter update delay  参数更新延迟
//#define SBP_PARAM_UPDATE_DELAY               6400
//
 PHY update delay  PHY更新延迟
//#define SBP_PHY_UPDATE_DELAY                 2400

// Slave latency to use parameter update   从延迟使用参数更新
#define DEFAULT_DESIRED_SLAVE_LATENCY        5

// Supervision timeout value (units of 10ms, 100=1s)  监督超时值(单位10ms, 100=1s)
#define DEFAULT_DESIRED_CONN_TIMEOUT         1000//100

// Whether to enable automatic parameter update request when a connection is formed
#define DEFAULT_ENABLE_UPDATE_REQUEST        TRUE

// Company Identifier: WCH
#define WCH_COMPANY_ID                       0x07D7

#define INVALID_CONNHANDLE                   0xFFFF
  1. OTA相关参数和函数
// OTA IAP VARIABLES
/* OTA通讯的帧 */
OTA_IAP_CMD_t iap_rec_data;

/* OTA解析结果 */
uint32_t OpParaDataLen = 0;
uint32_t OpAdd = 0;

/* flash的数据临时存储 */
__attribute__((aligned(8))) uint8_t block_buf[16];

/* Image跳转函数地址定义 */
typedef int (*pImageTaskFn)(void);
pImageTaskFn user_image_tasks;

/* Flash 擦除过程 */
uint32_t EraseAdd = 0;      // 擦除地址
uint32_t EraseBlockNum = 0; // 需要擦除的块数
uint32_t EraseBlockCnt = 0; // 擦除的块计数

/* FLASH 校验过程 */
uint8_t VerifyStatus = 0;

void OTA_IAPReadDataComplete(unsigned char index);
void OTA_IAPWriteData(unsigned char index, unsigned char *p_data, unsigned char w_len);
void Rec_OTA_IAP_DataDeal(void);
void OTA_IAP_SendCMDDealSta(uint8_t deal_status);

// Simple GATT Profile Callbacks
static OTAProfileCBs_t Peripheral_OTA_IAPProfileCBs = {
   OTA_IAPReadDataComplete, // Charactersitic value change callback
   OTA_IAPWriteData};
  1. 在void Peripheral_Init()函数中修改如下
// GAP_SetParamValue(TGAP_ADV_SCAN_REQ_NOTIFY, ENABLE);

OTAProfile_AddService(GATT_ALL_SERVICES);//OTA Profile初始化

OTAProfile_RegisterAppCBs(&Peripheral_OTA_IAPProfileCBs);//OTA Profile读写回调函数注册
  1. 在uint16_t Peripheral_ProcessEvent(uint8_t task_id, uint16_t events)函数中添加如下代码
   if (events & SBP_PARAM_UPDATE_EVT2)
   {
     // Send connect param update request发送连接参数更新请求
     GAPRole_PeripheralConnParamUpdateReq(peripheralConnList.connHandle,
                                          DEFAULT_DESIRED_MIN_CONN_INTERVAL,
                                          20,
                                          0,
                                          DEFAULT_DESIRED_CONN_TIMEOUT,
                                          Peripheral_TaskID);

     return (events ^ SBP_PARAM_UPDATE_EVT2);
   }
   if (events & OTA_FLASH_ERASE_EVT)
   {
     uint8_t status;

     PRINT("ERASE:%08x num:%d\r\n", (int)(EraseAdd + EraseBlockCnt * FLASH_BLOCK_SIZE), (int)EraseBlockCnt);
     status = FLASH_ROM_ERASE(EraseAdd + EraseBlockCnt * FLASH_BLOCK_SIZE, FLASH_BLOCK_SIZE);
     /* 擦除失败 */
     if (status != SUCCESS)
     {
       OTA_IAP_SendCMDDealSta(status);
       return (events ^ OTA_FLASH_ERASE_EVT);
     }

     EraseBlockCnt++;

     /* 擦除结束 */
     if (EraseBlockCnt >= EraseBlockNum)
     {
       PRINT("ERASE Complete\r\n");
       OTA_IAP_SendCMDDealSta(status);

       return (events ^ OTA_FLASH_ERASE_EVT);
     }
     return (events);
   }
  1. 在Peripheral.h文件中新增定义如下
#define OTA_FLASH_ERASE_EVT     0x0040  //OTA Flash
#define SBP_PARAM_UPDATE_EVT2   0x0080
  1. 在Peripheral.c文件中新增如下函数
/*********************************************************************
 * @fn      OTA_IAP_SendData
 *
 * @brief   OTA IAP发送数据，使用时限制20字节以内
 *
 * @param   p_send_data - 发送数据的指针
 * @param   send_len    - 发送数据的长度
 *
 * @return  none
 */
void OTA_IAP_SendData(uint8_t *p_send_data, uint8_t send_len)
{
  OTAProfile_SendData(OTAPROFILE_CHAR, p_send_data, send_len);
}

/*********************************************************************
 * @fn      OTA_IAP_SendCMDDealSta
 *
 * @brief   OTA IAP执行的状态返回
 *
 * @param   deal_status - 返回的状态
 *
 * @return  none
 */
void OTA_IAP_SendCMDDealSta(uint8_t deal_status)
{
  uint8_t send_buf[2];

  send_buf[0] = deal_status;
  send_buf[1] = 0;
  OTA_IAP_SendData(send_buf, 2);
}

/*********************************************************************
 * @fn      OTA_IAP_CMDErrDeal
 *
 * @brief   OTA IAP异常命令码处理
 *
 * @return  none
 */
void OTA_IAP_CMDErrDeal(void)
{
  OTA_IAP_SendCMDDealSta(0xfe);
}

/*********************************************************************
 * @fn      SwitchImageFlag
 *
 * @brief   切换dataflash里的ImageFlag
 *
 * @param   new_flag    - 切换的ImageFlag
 *
 * @return  none
 */
void SwitchImageFlag(uint8_t new_flag)
{
  uint16_t i;
  uint32_t ver_flag;

  /* 读取第一块 */
  EEPROM_READ(OTA_DATAFLASH_ADD, (uint32_t *)&block_buf[0], 4);

  /* 擦除第一块 */
  EEPROM_ERASE(OTA_DATAFLASH_ADD, EEPROM_PAGE_SIZE);

  /* 更新Image信息 */
  block_buf[0] = new_flag;

  /* 编程DataFlash */
  EEPROM_WRITE(OTA_DATAFLASH_ADD, (uint32_t *)&block_buf[0], 4);
}

/*********************************************************************
 * @fn      DisableAllIRQ
 *
 * @brief   关闭所有的中断
 *
 * @return  none
 */
void DisableAllIRQ(void)
{
  SYS_DisableAllIrq(NULL);
}

/*********************************************************************
 * @fn      Rec_OTA_IAP_DataDeal
 *
 * @brief   接收到OTA数据包处理
 *
 * @return  none
 */
void Rec_OTA_IAP_DataDeal(void)
{
  switch (iap_rec_data.other.buf[0])
  {
  /* 编程 */
  case CMD_IAP_PROM:
  {
    uint32_t i;
    uint8_t status;

    OpParaDataLen = iap_rec_data.program.len;
    OpAdd = (uint32_t)(iap_rec_data.program.addr[0]);
    OpAdd |= ((uint32_t)(iap_rec_data.program.addr[1]) << 8);
    OpAdd = OpAdd * 16;

    OpAdd += IMAGE_A_SIZE;

    PRINT("IAP_PROM: %08x len:%d \r\n", (int)OpAdd, (int)OpParaDataLen);

    /* 当前是ImageA，直接编程 */
    status = FLASH_ROM_WRITE(OpAdd, iap_rec_data.program.buf, (uint16_t)OpParaDataLen);
    if (status)
      PRINT("IAP_PROM err \r\n");
    OTA_IAP_SendCMDDealSta(status);
    break;
  }
  /* 擦除 -- 蓝牙擦除由主机控制 */
  case CMD_IAP_ERASE:
  {
    OpAdd = (uint32_t)(iap_rec_data.erase.addr[0]);
    OpAdd |= ((uint32_t)(iap_rec_data.erase.addr[1]) << 8);
    OpAdd = OpAdd * 16;

    OpAdd += IMAGE_A_SIZE;

    EraseBlockNum = (uint32_t)(iap_rec_data.erase.block_num[0]);
    EraseBlockNum |= ((uint32_t)(iap_rec_data.erase.block_num[1]) << 8);
    EraseAdd = OpAdd;
    EraseBlockCnt = 0;

    /* 检验就放在擦除里清0 */
    VerifyStatus = 0;

    PRINT("IAP_ERASE start:%08x num:%d\r\n", (int)OpAdd, (int)EraseBlockNum);

    if (EraseAdd < IMAGE_B_START_ADD || (EraseAdd + (EraseBlockNum - 1) * FLASH_BLOCK_SIZE) > IMAGE_IAP_START_ADD)
    {
      OTA_IAP_SendCMDDealSta(0xFF);
    }
    else
    {
      /* 启动擦除 */
      tmos_set_event(Peripheral_TaskID, OTA_FLASH_ERASE_EVT);
    }
    break;
  }
  /* 校验 */
  case CMD_IAP_VERIFY:
  {
    uint32_t i;
    uint8_t status = 0;

    OpParaDataLen = iap_rec_data.verify.len;

    OpAdd = (uint32_t)(iap_rec_data.verify.addr[0]);
    OpAdd |= ((uint32_t)(iap_rec_data.verify.addr[1]) << 8);
    OpAdd = OpAdd * 16;
    OpAdd += IMAGE_A_SIZE;
    PRINT("IAP_VERIFY: %08x len:%d \r\n", (int)OpAdd, (int)OpParaDataLen);

    /* 当前是ImageA，直接读取ImageB校验 */
    status = FLASH_ROM_VERIFY(OpAdd, iap_rec_data.verify.buf, OpParaDataLen);
    if (status)
    {
      PRINT("IAP_VERIFY err \r\n");
    }
    VerifyStatus |= status;
    OTA_IAP_SendCMDDealSta(VerifyStatus);
    break;
  }
  /* 编程结束 */
  case CMD_IAP_END:
  {
    PRINT("IAP_END \r\n");

    /* 当前的是ImageA */
    /* 关闭当前所有使用中断，或者方便一点直接全部关闭 */
    DisableAllIRQ();

    /* 修改DataFlash，切换至ImageIAP */
    SwitchImageFlag(IMAGE_IAP_FLAG);

    /* 等待打印完成 ，复位*/
    mDelaymS(10);
    SYS_ResetExecute();

    break;
  }
  case CMD_IAP_INFO:
  {
    uint8_t send_buf[20];
    PRINT("IAP_INFO \r\n");

    /* IMAGE FLAG */
    send_buf[0] = IMAGE_B_FLAG;

    /* IMAGE_SIZE */
    send_buf[1] = (uint8_t)(IMAGE_SIZE & 0xff);
    send_buf[2] = (uint8_t)((IMAGE_SIZE >> 8) & 0xff);
    send_buf[3] = (uint8_t)((IMAGE_SIZE >> 16) & 0xff);
    send_buf[4] = (uint8_t)((IMAGE_SIZE >> 24) & 0xff);

    /* BLOCK SIZE */
    send_buf[5] = (uint8_t)(FLASH_BLOCK_SIZE & 0xff);
    send_buf[6] = (uint8_t)((FLASH_BLOCK_SIZE >> 8) & 0xff);

    send_buf[7] = CHIP_ID & 0xFF;
    send_buf[8] = (CHIP_ID << 8) & 0xFF;
    /* 有需要再增加 */

    /* 发送信息 */
    OTA_IAP_SendData(send_buf, 20);

    break;
  }

  default:
  {
    OTA_IAP_CMDErrDeal();
    break;
  }
  }
}

/*********************************************************************
 * @fn      OTA_IAPReadDataComplete
 *
 * @brief   OTA 数据读取完成处理
 *
 * @param   index   - OTA 通道序号
 *
 * @return  none
 */
void OTA_IAPReadDataComplete(unsigned char index)
{
  PRINT("OTA Send Comp \r\n");
}

/*********************************************************************
 * @fn      OTA_IAPWriteData
 *
 * @brief   OTA 通道数据接收完成处理
 *
 * @param   index   - OTA 通道序号
 * @param   p_data  - 写入的数据
 * @param   w_len   - 写入的长度
 *
 * @return  none
 */
void OTA_IAPWriteData(unsigned char index, unsigned char *p_data, unsigned char w_len)
{
  unsigned char rec_len;
  unsigned char *rec_data;

  rec_len = w_len;
  rec_data = p_data;
  tmos_memcpy((unsigned char *)&iap_rec_data, rec_data, rec_len);
  Rec_OTA_IAP_DataDeal();
}

4.修改Link.Ld文件

在这里插入图片描述

//原本
MEMORY
{
	FLASH (rx) : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 448K
	RAM (xrw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 32K
}
//修改后
MEMORY
{
	FLASH (rx) : ORIGIN = 0x00001000, LENGTH = 216K
	RAM (xrw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 32K
}

三、OTA升级

1.合并文件

将BackupUpgrade_IAP 产生的 hex 文件和BackupUpgrade_JumpIAP 产生的 hex 文件还有刚才自己编写的APP程序的hex 文件进行合并为bin文件。
软件可以去沁恒官网下载：沁恒微电子

在这里插入图片描述

2.下载bin文件

在这里插入图片描述

3.APP升级程序

3.1 OTA升级工具

具体可以在官网下载：沁恒微电子
在这里插入图片描述

3.2 搜索蓝牙,连接

在这里插入图片描述

3.3 选择升级的固件

就是刚才APP程序产生的HEX文件

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3.4 升级过程

在这里插入图片描述

3.5 升级完成

在这里插入图片描述

3.6 升级结果

RGB灯珠由颜色切换，变成了固定一个颜色点亮。

在这里插入图片描述

四、总结

今天主要讲了CH582蓝牙OTA的操作，感兴趣的可以去试试。

感谢你的观看！

在这里插入图片描述

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