【经验】无线SOC EFR32BG22带安全功能的OTA怎么实现？

材料准备：

Simplicity studio 5; GSDK 4.2.3; EFR32BG22 EVB（可用BG22模块+jlink烧录器代替）

手机APP：EFR connect，安卓安装包在github下载：EFRConnect - v2.7.0.apk

下载链接：https://github.com/SiliconLabs/EFRConnect-android/blob/master/build/EFRConnect%20-%20v2.7.0.apk

备注：本文涉及到的commander命令和详细的解释，参阅UG162: Simplicity Commander Reference Guide 

生成带安全性能的bootloader： 

1、 选择对应的蓝牙SOC芯片型号，生成“Bootloader - SoC Bluetooth AppLoader OTA DFU”工程。打开工程下面的*slcp文件，在“software component”找到Bootloader Core组件。添加安全特性，沟选：Require signed firmware upgrade files，Enable secure boot。沟选完成后，bootloader对升级固件的要求是需要签名。

2、 编译工程，获得带安全功能的bootloader目标文件hex和s37文件。 

生成秘钥

1、 使用Simplicity Commander创建安全密钥，为了便于使用，请将Commander路径（例如SSv5安装在D盘情况下：D:\SiliconLabs\SimplicityStudio\v5\developer\adapter_packs\Commander）

添加到操作系统中的path环境变量中。

2、 在命令行中运行Commander，使用以下命令生成ECDSA-P256签名密钥对（私钥app-sign-key.pem和公钥app-sign-pubkey.pem）和公钥对应的token格式文件（app-sign-pubkey.txt）。后面会通过Simplicity Commander把token格式的签名公钥（app-sign-pubkey.txt）写入到芯片main flash最后一页。 

commander util genkey --type ecc-p256 --privkey app-sign-key.pem --pubkey app-sign-pubkey.pem --tokenfile app-sign-pubkey.txt 

3、 运行Simplicity Commander生成为GBL文件解密的密钥，生成token格式文件，后面写入到芯片main flash最后一页。

commander util genkey --type aes-ccm --outfile app-encrypt-key.txt 

注意：生成key文件的时候，请确保这两个文件名完全相同：app-sign-key.pem，app-encrypt-key.txt，这两个文件再接下来的操作，会被create_bl_files.bat文件使用。 

给蓝牙应用固件签名

由于在bootloader程序中启用了安全引导（签名），因此只能引导已（签名）的应用程序镜像。

1、生成“Bluetooth - SoC Empty”工程，编译获得目标文件。默认的蓝牙广播名称是：Empty Example。

2、将前面生成的key文件：app-sign-key.pem，app-encrypt-key.txt拷贝到蓝牙工程目录下，放在和create_bl_files.bat文件在同一级目录下。

3、进入到create_bl_files.bat文件所在的文件夹，双击bat文件运行，生成OTA升级的GBL文件，这些文件会存放在工程目录下的output_gbl文件夹。把整个output_gbl文件夹拷贝单独存放备用。

4、 在output_gbl文件夹中，找到“application-signed.gbl ”，重命名为：BG22empty-signed.gbl

找到“application.gbl ”，重命名为：BG22empty.gbl 。

5、打开“Bluetooth - SoC Empty“工程中*.slcp文件，打开“CONFIGURATION TOOLS”，选择Bluetooth GATT Configurator打开。在“Device Name” 中修改蓝牙名称为“SEOTA Example”，保存后，重新编译。删除工程目录下的output_gbl文件夹，双击bat文件运行，生成新的OTA升级的GBL文件，把整个output_gbl文件夹拷贝单独存放备用。

把找到“application-signed.gbl ”，重命名为：BG22SEOTA-signed.gbl。此步骤主要是获得新蓝牙名称的固件，用于检验OTA升级是否成功。

获得带签名的蓝牙固件hex或者s37文件

1、 把BG22empty-signed.gbl文件拷贝到Commander路径下。执行以下命令，把gbl文件转换成hex文件或者s37文件。用于首次BG22芯片首次固件烧录使用。 

commander convert BG22empty-signed.gbl --outfile BG22empty-signed.s37 

测试log：

D:\>cd SiliconLabs\SimplicityStudio\v5\developer\adapter_packs\Commander

D:\SiliconLabs\SimplicityStudio\v5\developer\adapter_packs\commander>commander convert BG22empty-signed.gbl --outfile BG22empty-signed.s37

Parsing file BG22empty-signed.gbl...

Writing to BG22empty-signed.s37...

DONE 

烧录固件和密钥

1、 为了测试效果，本次测试我们先把BG22芯片整片的flash擦除。后面的测试无需再擦除flash，直接烧录即可。

2、把bootloader和BG22empty-signed.s37烧录到BG22芯片中。使用EFR connect手机APP搜索蓝牙设备。这个时候会发现一个设备名称为OTA的蓝牙设备，是因为还未烧录签名的公钥到BG22中，bootloader不能引导启动应用程序，此时广播的设备是bootloader中的APPloader在做蓝牙广播。

3、烧录签名公钥到BG22芯片中。把app-sign-pubkey.txt文件拷贝到Commander目录下，执行以下命令：

commander flash --tokengroup znet --tokenfile app-sign-pubkey.txt --device EFR32BG22C224F512

log记录：

D:\SiliconLabs\SimplicityStudio\v5\developer\adapter_packs\commander>commander flash --tokengroup znet --tokenfile app-sign-pubkey.txt --device EFR32BG22C224F512

Writing 8192 bytes starting at address 0x0007e000

Comparing range 0x0007E000 - 0x0007FFFF (8 KB)

Programming range 0x0007E000 - 0x0007FFFF (8 KB)

Flashing completed successfully!

DONE 

使用EFR connect手机APP搜索蓝牙设备。这个时候会发现一个设备名称为Empty Example的蓝牙设备，说明带签名的固件已经被正确的引导和运行了。 

测试非签名固件：可以找一个不带签名的原始的BG22蓝牙固件，烧录到BG22芯片中，此时搜索到的蓝牙设备名称是OTA，说明带签名验证的bootloader，对这份固件的签名验证不通过，代码不能运行。

使用带签名固件做OTA固件升级：

1、把签名操作所生成的GBL文件复制到手机中：BG22empty.gbl ，BG22empty-signed.gbl，BG22SEOTA-signed.gbl

2、 在手机中打开EFR Connect应用程序。

3、 选择“SCANNER ”选项。

搜索蓝牙设备。找到蓝牙广播名称为“Empty Example”。因为你周围可能还有其他同名的设备在做广告，所以把你的智能手机放在你的设备附近，找到RSSI最高的设备。确保找到你想要设计的设备。

单击“Connect”按钮连接到蓝牙设备。

5、打开右上角 “OTA Firmware”。

选择“partial”、“Reliablity”。

选择BG22SEOTA-signed.gbl

单击Upload。

上传完成后设备会自动重启，您应该会看到新的蓝牙广播名称：SEOTA Example

您可以重复步骤5，选择“BG22empty-signed.gbl”固件，升级完成后会看到蓝牙广播名称为：Empty Example

选择非签名固件BG22empty.gbl进行OTA升级。会出现如下错误提示，升级终止。