silicon labs EFR32BG22蓝牙固件OTA升级流程解析

SILICON LABS EFR32BG22 蓝牙OTA升级支持两种模式：

1）Application OTA DFU，这个也我们常说的备份式升级。在simplicity studio 5中的组件中描述如下

Component that provides over-the-air (OTA) device firmware update (DFU) functionality in user application during runtime. No need to enter a specialized OTA state to update, and no AppLoader utility required. No code is required from user to enable this component.

2）in-place update，是一种非备份式升级，升级过程采用带AppLoader 的bootloader实现， “Bluetooth AppLoader OTA DFU”，应用代码会跳转到AppLoader 中运行蓝牙功能，实现新固件的传输和写入。这个写入是直接覆盖旧的固件。在simplicity studio 5中“Bluetooth AppLoader OTA DFU”参考代码中描述如下：

Standalone Bootloader using the Bluetooth AppLoader OTA DFU. This bootloader allows to update application using in-place update where the old application is directly overwritten with the new one.

以上两种蓝牙OTA升级的流程大致都是一样的。下面详细介绍“Bluetooth AppLoader OTA DFU”升级过程：

1、Windows or APP 蓝牙连接上需要升级的蓝牙设备。

2、向蓝牙设备的Control Characteristic中写入数据0，蓝牙设备会进入bootloader模式。

如果是“Bluetooth AppLoader OTA DFU”模式，设备进入bootloader之后，会以“OTA”的蓝牙名称广播。不过蓝牙的MAC地址还是和之前的一样。

3、Windows or APP通过蓝牙传输 .gbl 文件数据，每次发送 N bytes到蓝牙Data Characteristic中。

新固件的.gbl 文件数据全部传输完成之后，Windows or APP 向Control Characteristic

4、写入数据3，固件传输阶段完成。然后，设备重新启动到Gecko Bootloader中，并将存储的.gbl文件写入应用程序空间，从而升级设备的固件。下图是silicon labs OTA定义的Control Characteristic，和Data Characteristic，有silicon labs固定的UUID。

前面了解了升级的流程。下面介绍“Bluetooth AppLoader OTA DFU”，对应手机APP的参考代码或者window端的参考代码和实际操作结果。

1、 蓝牙设备端，可以编译对应的“Bluetooth AppLoader OTA DFU”和“Bluetooth - SoC Empty”参考代码，编译后把hex或者s37文件烧录到EFR32BG22芯片中。

2、 在工程目录下，双击“create_bl_files.bat”文件，生成升级需要的.gbl 文件，生成后的文件会存放在output_gbl文件夹。如果使用手机APP升级时候，拷贝存放到手机中。如果是window端，可以拷贝存放到任何期望的路径下。

3、 可以修改蓝牙设备名称，编译后重新生成.gbl 文件，这样可以获得两个蓝牙名称不一样的升级固件。测试升级完成后，能看到不一样的蓝牙名称广播出来。

以上准备好了蓝牙设备端的升级文件。接下来可以使用silicon labs 提供的手机APP：EFRConnect测试升级。APP在ios系统可以搜索“EFRConnect”安装，安卓系统可以到下方链接下载源代码，安卓安装包在build文件夹中。

EFRConnect-android ：https://github.com/SiliconLabs/EFRConnect-android

世强平台的安卓安装包下载链接：https://www.sekorm.com/doc/3833028.html

Windows 端的参考代码可以在GSDK所在目录下找到。这份代码是最具参考性的，比较简洁OTA升级过程的C语言代码。对于用户实现自己的蓝牙OTA主端设备的功能代码最具参考性。

以GSDK 4.3.2 为例，路径为：\ gecko_sdk_4.3.2\app\bluetooth\example_host\bt_host_ota_dfu

可以在windows环境下用mingw64，Cygwin64编译，并运行和测试。可以使用EFR32BG21，EFR32BG22，MG21，MG22 或者其他silicon labs EFR32 系列2的无线芯片或者评估板。通过串口转USB工具，连接到电脑的USB接口。BG2x系列芯片烧录“Bluetooth - NCP”代码。

以下是测试log，也可以通过log对应到bt_host_ota_dfu代码理解升级过程。

备注：命令格式：

#define USAGE "Usage: %s [serial port] [baud rate] [ota file] [remote address] [(optional) force write without response: 0 / 1] [optional max mtu]\n\n"

my@pc MINGW64 /d/Users/SimplicityStudio/SDKs/gecko_sdk_4.3.2/app/bluetooth/example_host/bt_host_ota_dfu/exe

$ ./bt_host_ota_dfu.exe com3 115200 bt_soc_empty_BG22.gbl 68:0A:E2:28:7F:84 0 247

MTU set to 247

System rebooted

NCP version: v5.1.2-b215

Local public device address: 00:0d:6f:ad:3e:0d

Bytes to send:184608

Scanning...OK

Device address found, connecting.

Connecting...OK

Discovering services...ATT MTU exchanged: 247

OK

Discovering characteristics...

Restarting target.

Connection closed, retrying. (Remote device booting in DFU mode)

Scanning...OK

Device address found, connecting.

Connecting...OK

Discovering services...ATT MTU exchanged: 247

OK

Discovering characteristics...OK

    Control handle:10

    Data handle:12

    OTA protocol version:0x03

    Apploader version:5.1.2.215

    Bootloader version:0x02020002

    Application version:0x00000001

    OTA Data characteristic properties:0x0c

DFU mode...OK

OTA DFU - write with response

100% 36.02kbit/s

time: 41.00s

Finishing DFU block...OK

Closing connection...OK

本文参考链接：

https://github.com/SiliconLabs/bluetooth_stack_features/tree/master/firmware_upgrade

https://github.com/SiliconLabs/bluetooth_stack_features/tree/master/firmware_upgrade/bluetooth_host_ota_target_controlled

https://github.com/SiliconLabs/bluetooth_stack_features/tree/master/firmware_upgrade/bluetooth_ota_from_windows

https://github.com/SiliconLabs/bluetooth_stack_features/tree/master/firmware_upgrade/ota_dfu_options_for_ncp_based_designs