在i.MX RT平台上进行阿里云OTA

NXP管管

在i.MX RT平台上进行阿里云OTA

一、背景介绍
在这个万物互联的时代，OTA升级功能更是为我们的生活增加便利。
OTA = Over-the-Air Technology，空中下载技术。OTA升级则是通过OTA方式对设备实现固件或者软件升级。最为常见的就是移动终端的OTA升级，近几年很火的新能源汽车也让大家对这一技术更加熟悉。


二、概述


本文将介绍在i.MX RT10XX系列平台上，进行基于阿里云物联网平台的OTA。
在此之前，先简单介绍一下本文用到的SBL&SFW工程。
SBL(Secure Bootloader)是MCU SE团队为i.MX RT全平台设计的一个second bootloader工具，帮助用户进行程序的安全启动。
SFW(Secure Firmware)是基于FreeRTOS创建的工程，生成固件为了配合SBL来实现完整的FOTA流程。
本文的阿里云物联网平台OTA就是SFW中的一部分，SFW还支持U盘、SD卡以及AWS平台的OTA升级。
以下是SBL和SFW两个工程的Github链接：
https://github.com/NXPmicro/sbl


https://github.com/NXPmicro/sfw

三、配置阿里云OTA升级代码


3.1 创建云端设备
要实现阿里云物联网平台的OTA升级，首先要将阿里云物联网平台提供的C Link SDK（本次移植使用阿里云C-SDK 4.0.0）移植到工程中。
登录阿里云物联网平台：https://iot.console.aliyun.com/，进入公共实例板块，创建自己的产品。

在“所属品类”中选择任一即可。“节点类型”选择“直连设备”，“连网方式”选择“以太网”，其余选项默认即可。


完成产品创建之后，在相应产品下创建需要的设备，如对阿里云物联网平台不了解的读者，可以通过阿里云物联网平台的入门教程-公共实例快速入门中查找相应操作。


至此我们已经拿到了对于i.MX RT设备连接阿里云IOT平台非常重要的三元组：ProductKey、DeviceName和DeviceSecret。


3.2 配置设备端C-SDK
创建好产品和设备之后，我们需要将阿里云物联网平台的Link SDK移植到我们的设备端中。


在“公共实例”中，点击左侧最下端“文档与工具”，选择“设备接入SDK”中的“SDK定制”来下载所需要的设备端SDK。


将下载的C-SDK包中需要用到的core、OTA文件夹以及external文件夹中的证书ali_ca_cert.c、portfiles文件夹中的freertos_port.c和demos文件夹中的fota_basic_demo.c添加到我们原本的工程文件中以便修改。


本例程中，OTA升级的流程图如下所示：

3.3 OTA升级程序
在OTA功能函数中，有几个需要注意的地方：


1. 当前固件的版本号

在OTA升级的过程中，云端需要校验当前固件版本号，如果是需要升级的固件版本，才会对设备发送升级请求以及升级包URL，OTA升级才能继续下去。


2.将固件一次性下载完成

阿里云C-SDK默认的下载方式为两段下载，此处我们采用一次性下载完整个固件的方式。


3. flash的擦除

在设备端收到了OTA升级的MQTT消息后，会下载新的固件，并且需要设备端烧写到指定的flash位置，在此之前，需要先将该区域擦一下。


4. 烧写下载的固件到flash上，分段下载，每一段一保存

至于其他一些可以变动的地方，可以详细阅读阿里云C-SDK。




四、OTA演示


下面就来演示一下在SBL工程配合下的阿里云OTA升级工程，平台为i.MX RT1064EVK，利用以太网进行网络连接（用户也可自行配置无线模块进行连网）。
1. 修改当前版本号生成bin文件

在IAR中修改当前版本为1.0.0和1.4.0，并且生成相应的bin文件（此处以IAR工程为例）；


2. 在SBL工程中利用签名脚本进行bin文件的加头签名操作


将上一步生成的两个bin文件拷贝到SBL工程中sbl/component/secure/mcuboot/scripts文件夹下，利用PowerShell给两个bin文件签名。


3. 创建OTA任务


在云端控制台页面，公共实例下的监控运维中，选择OTA升级。点击添加升级包按键以添加升级包，输入升级包名称，选择相应的升级选项，注意，升级包版本需要和上传的bin文件中版本一致，否则后续的OTA无法成功。


4. 开始运行OTA工程


Step1. 利用MCUBootUtility工具将加签的1064_ali_100.bin下载到板子的第一个启动区，默认的slot1为flash_offset+0x100000 ~ flash_offset+0x200000，整个区域大小为1MB。

Step2. 运行Secure Bootloader


将SBL工程通过IDE下载到板子中，下面就可以开始进行整个OTA流程了。


在开发板上插入以太网网线，按下reset键开始运行工程，串口显示“The image now inPRIMARY_SLOT slot”和“Getting IP address from DHCP”表示在slot1里面的程序已经成功运行。“IPv4 Address:” 和 “version:1.0.0”表示网络连接成功并且阿里云云端接收到当先设备的版本为1.0.0。

上传升级包时，如果选择了需要进行升级包验证，则在云端接收到当前版本信息后，需要进行操作验证；如果没有选择验证，则可直接进行升级进程。


串口会显示升级包信息，可以看到OTA目标版本为1.4.0，大小信息也会显示。

下面的打印信息显示下载请求已经成功发送并开始下载流程，

下载完成后会有打印信息如下，并且开始进行系统重启，在系统重启后，会启动slot2中的升级包程序，可以看到当前的版本信息，并且可以在控制台看到OTA升级已经验证完成。

五、总结
本文介绍了在i.MX RT平台上进行阿里云的OTA升级。
虽然只是简单的版本号升级演示，但是通过本文可以知道在基于i.MX RT的IOT设备进行固件升级时，需要进行操作的地方有哪些，在针对你的设备进行功能代码升级的同时，加上上文中的OTA升级部分，即可轻松借助阿里云物联网平台进行设备的固件升级。

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