如何實現BLE OTA？什么叫DFU？如何通過UART實現固件升級？又如何通過USB實現固件升級？怎么保證升級的安全性？什么叫雙備份（dual bank）DFU？什么叫單備份（single bank）DFU？什么叫后臺式（background）DFU？本文將對上述問題進行探討。

1.概述

所謂DFU（Device Firmware Update），就是設備固件升級的意思，而OTA是DFU的一種類型，準確說，OTA的全稱應該是OTA DFU，只不過大家為了方便起見，直接用OTA來指代固件空中升級（有時候大家也將OTA稱為FOTA）。DFU除了可以通過無線方式（OTA）進行升級，也可以通過有線方式進行升級，比如通過UART，USB或者SPI通信接口來升級設備固件。

不管采用OTA方式還是有線通信方式，DFU包括后臺式（background）和非后臺式兩種模式，目前的智能手機升級Android或者iOS系統都是采用background DFU方式，即新固件在后臺悄悄下載，下載成功后，再提示用戶升級，整個升級過程中對用戶手機使用沒有任何影響。而早先的功能機就是采用非后臺式 DFU來升級操作系統的，即用戶需要先長按某些按鍵進入bootloader模式，然后再進行升級，在升級過程中，手機的正常功能無法使用。Background DFU必須采用雙備份（dual bank）模式進行升級，即老系統（老固件）和新系統（新固件）各占一塊存儲區，只有當新系統下載完成并校驗成功后才會去升級老系統。而非后臺式DFU可以采用dual bank或者single bank模式，dual bank的做法是升級時系統先進入bootloader，然后把新系統（新固件）下載下來并校驗成功，然后再擦除老系統（老固件）并升級新系統，dual bank方式雖然犧牲了很多存儲空間，但是換來了更好的升級體驗。Single bank的做法是升級時系統也是先進入bootloader，然后立馬把老系統擦除，然后直接把新系統下載到老系統區域，跟dual bank相比，single bank將大大節省Flash存儲區域，在系統資源比較緊張的時候，推薦使用single bank方式。不管是single bank還是dual bank，升級過程出現問題后，都可以進行二次升級，都不會出現“變磚”情況。不過dual bank有一個好處，如果升級過程中出現問題或者新固件有問題，它還可以選擇之前的老系統繼續執行而不受其影響。而single bank碰到這種情況就只能一直待在bootloader中，然后等待二次或者多次升級，此時設備的正常功能就無法使用了，從用戶使用這個角度來說，你也可以認為此時設備已經“變磚”了。可參考下面三個圖來理解上述過程。

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如果你是第一次接觸Nordic nRF5 SDK，那么建議你先看一下這篇文章：開發你的第一個BLE應用程序—Blinky，或者看一下這一篇文章：手把手教你開發BLE數據透傳應用程序，以建立Nordic nRF5 SDK的一些基本知識，然后再往下看以下章節。

2. Nordic nRF5 SDK DFU例程

Nordic 原生態SDK就提供了OTA（BLE）DFU，UART DFU，以及USB DFU例程，大家可以直接參考Nordic例程來實現自己的DFU。由于Nordic SDK版本很多，而且每個版本之間都或多或少有些差異，下面將分SDK版本來闡述Nordic每個版本SDK中如何實現OTA，至于UART DFU和USB DFU，這里就不再闡述了。感興趣的同學可以參考Nordic nRF5 SDK v15.0.0如下目錄：

UART serial DFU目錄（nRF52832）：nRF5_SDK_15.0.0_a53641a\examples\dfu\secure_bootloader\pca10040_uart\arm5_no_packs

USB serial DFU目錄（nRF52840）：

nRF5_SDK_15.0.0_a53641a\examples\dfu\secure_bootloader\pca10056_usb\arm5_no_packs

這里說明一下，目前Nordic只提供非后臺式DFU例子，SDK中還沒有后臺式DFU例子（不過這個實現起來并不難，只要大家搞明白了里面的原理，自己開發起來會很快的），所以下面的論述都是基于非后臺式DFU。另外，SDK9/10/11，Nordic只有明文DFU。從SDK12開始，Nordic 開始支持安全DFU（secure DFU）。所謂secure DFU，不是指升級時固件是加密的，而是指升級之前bootloader會先驗證新固件的簽名，只有驗簽通過后，才允許后續升級，此時的升級方式仍然是明文；驗簽失敗，則拒絕后續升級。Secure DFU將杜絕黑客的惡意攻擊，大大提高系統的安全性。

Nordic nRF5 SDK軟件架構跟其他家有點不一樣，程序存儲區最開始部分放得不是bootloader，而是藍牙協議棧softdevice，bootloader則被nRF5 SDK放在程序存儲區的最上面，整個存儲區結構圖如下所示：

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根據升級時如何跳轉到Bootloader，nRF5 SDK又將DFU分為按鍵式DFU和非按鍵式（Buttonless）DFU，所謂按鍵式DFU，就是上電時長按某個按鍵以進入bootloader模式。而buttonless DFU，就是整個DFU過程中設備端無任何人工干預，通過BLE指令方式讓設備進入bootloader模式。

按鍵式DFU比較簡單，你只需將softdevice和bootloader image燒入到設備中（application可燒可不燒），按住button4然后上電，設備就會自動進入bootloader模式，然后就可以通過nRF Connect或者nRF Toolbox對設備進行OTA了。一旦buttonless DFU例子從app跳到了bootloader，后續DFU升級過程就跟按鍵式DFU一模一樣，所以如果你對按鍵式DFU操作過程中有什么不明白的地方，可以參考后面的buttonless DFU的說明，這里就不單獨對按鍵式DFU操作過程進行說明了。

下面將對buttonless DFU實現過程按照SDK版本一一進行闡述，請選擇你感興趣的SDK版本進行閱讀。下文的所有操作步驟所對應的腳本都放在百度云盤上，云盤鏈接如下所示：

• 鏈接:?https://pan.baidu.com/s/1FKTfY3Q_zBVvviO7KC7Gyg#list/path=%2Fblog???密碼: y8fb

建議大家先把對應的腳本下下來，然后對著操作步驟去實現自己的DFU過程。

2.1 nRF5 SDK v15.0.0 OTA

SDK15既支持明文DFU又支持安全DFU（實際上是簽名DFU），而且SDK15既可以實現OTA DFU，也可以實現基于UART或者USB通信的DFU。所謂簽名DFU，就是bootloader中預先裝載一個公鑰，升級時，主機先發一個簽名給bootloader，bootloader會對這個簽名進行驗簽，驗簽通過才能繼續DFU，否則拒絕DFU。SDK15 OTA DFU是基于例程ble_app_buttonless_dfu來實現的，而且SDK15只支持nRF52系列產品，它不支持nRF51系列產品，下面我們以nRF52832（開發板編號：PCA10040）為例，來闡述SDK15是如何實現OTA的。

nRF52832 OTA

請大家先到百度云盤下載壓縮包：“DFU/SDK15_0/ Script_SDK15_S132_nRF52832.rar”并解壓，然后對照以下步驟進行操作：

1)???? 準備。請先執行如下的“build_all.bat”腳本（Windows系統），以生成相應的micro-ecc庫（micro-ecc會用來對簽名進行驗簽等安全功能）。請注意，欲成功執行build_all.bat，大家必須先安裝好git和gcc編譯器。如果你嫌麻煩，可以到百度云盤下載： micro-ecc_sdk14_15_newer.rar，然后覆蓋相關文件，效果也是一樣的。

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然后請按照http://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fcom.nordic.infocenter.tools%2Fdita%2Ftools%2Fnrfutil%2Fnrfutil_installing.html&cp=5_5_1安裝最新版nrfutil，nrfutil安裝有兩種方式，一種是直接下載exe文件，一種是以Python的方式進行安裝。

nrfutil.exe直接下載鏈接為：（注：如果大家不熟悉Python，推薦使用這種方式）

https://github.com/NordicSemiconductor/pc-nrfutil/releases，記得把nrfutil.exe所在目錄放在Windows環境變量中。

或者你按照如下步驟去安裝nrfutil：

• 下載安裝Python2.7（2.7.6 or later, but not Python 3），下載地址：https://www.python.org/downloads/

注：安裝完Python2.7后，需要修改Windows path變量值，如果你安裝了老版本nrfutil，請先把老版本所在的目錄C:\Program Files (x86)\Nordic Semiconductor\nRFgo Studio從path變量中刪除，然后添加這2個目錄：C:\Python27;C:\Python27\Scripts;

• 通過pip安裝最新版的nrfutil，即打開Windows命令行工具CMD，輸入如下命令：pip install nrfutil，即可以完成nrfutil的安裝。
• 安裝完成后，在Windows命令行工具輸入：nrfutil version，其版本應該在3.2.0以上。
• 對于Windows用戶，nrfutil運行需要幾個特殊的DLL庫，而這幾個庫有些Windows機器是沒有的，如此，可往：https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=40784下載。

2)???? 通過nrfutil生成公私鑰對。大家可以直接雙擊“key_generate.bat”以生成相應的私鑰（priv.pem）和公鑰（dfu_public_key.c）。大家務必要保存好私鑰priv.pem，以后每個新image要升級時，都會先通過這個私鑰對它進行簽名，一旦priv.pem丟失或者被暴露，DFU將無法進行或者變得不安全。

3)???? 編譯bootloader代碼。將剛才的dfu_public_key.c取代目錄nRF5_SDK_15.0.0_a53641a\examples\dfu下的同名文件，然后編譯如下目錄中的工程：

nRF5_SDK_15.0.0_a53641a\examples\dfu\secure_bootloader\pca10040_ble\arm5_no_packs，將hex改為：bootloader.hex

4)???? 編譯application代碼。請編譯工程：nRF5_SDK_15.0.0_a53641a\examples\ble_peripheral\ble_app_buttonless_dfu\pca10040\s132\arm5_no_packs，將hex修改為：app.hex

5)???? 生成bootloader settings page。Bootloader settings存儲在Flash最后一個page，它將決定復位后芯片的行為，比如是進入DFU模式還是應用模式，同時它還包含image的CRC值和版本等信息。如果要求芯片復位后進入application，必須正確生成該bootloader settings hex，生成腳本見“settings_page_generate.bat”

6)???? 燒寫softdevice，app和bootloader。請雙擊“mass_program.bat”來完成整個燒寫過程

7)???? 生成新image對應的zip包。請雙擊“zip_generate.bat”，以生成SDK15_app_s132.zip，升級時，該zip包將會由云端下發到手機app中。

8)???? 將“SDK15_app_s132.zip”拷貝到手機上。安卓和蘋果手機都可以通過微信的‘文件傳輸助手’拷過去，非常方便。請注意，手機nRF Connect和nRF Toolbox都支持DFU功能，蘋果手機拷貝的時候可以隨便選擇其中一個app。

9)???? 使用nRF Connect或者nRF Toolbox來完成DFU過程。這里以nRF Connect為例來闡述整個升級過程

• DK廣播為Nordic_Buttonless，如下

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• 連接該設備，使能CCCD，并選擇“DFU”

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• 選擇升級用的zip包。有些安卓系統自帶的文件瀏覽器會有問題，建議使用ES explorer來選擇zip包，如下：

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• 開始升級

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• 升級成功，設備將自動啟動，此時你會看到新image已經在運行，廣播名字也變成Nordic_new，如下：

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后面我會以SDK15.0.0 ble_app_uart為例，詳細闡述如何把ble_app_buttonless_dfu的DFU功能移植到ble_app_uart上，從而讓ble_app_uart也具有DFU功能，有興趣的的讀者請參考第3章。

nRF52840 OTA

nRF52840 OTA過程與nRF52832非常相似，唯一不同的是選擇pca10056目錄，請下載百度云盤腳本“DFU/SDK15_0/ Script_SDK15_S140_nRF52840.rar”，然后按照上述52832的步驟來實現52840的OTA DFU。

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2.2 nRF5 SDK v14.2.0 OTA

SDK14目前只支持安全DFU（實際上是簽名DFU），所謂簽名DFU，就是bootloader中預先裝載一個公鑰，升級時，主機先發一個簽名給bootloader，bootloader會對這個簽名進行驗簽，驗簽通過后才能繼續DFU，否則拒絕DFU。SDK14既可以實現OTA DFU，也可以實現基于UART或者USB通信的DFU。SDK14 OTA DFU是基于例程ble_app_buttonless_dfu來實現的，而且SDK14只支持nRF52系列產品，它不支持nRF51系列產品，下面我們以nRF52832（開發板編號：PCA10040）為例，來闡述SDK14是如何實現OTA的。

nRF52832 OTA

請大家先到百度云盤下載壓縮包：“DFU/SDK14_2/ Script_SDK14_S132_nRF52832.rar”并解壓，然后對照以下步驟進行操作：

1)???? 準備。請先執行如下的“build_all.bat”腳本（Windows系統），以生成相應的micro-ecc庫（micro-ecc會用來對簽名進行驗簽等安全功能）。請注意，欲成功執行build_all.bat，大家必須先安裝好git和gcc編譯器。如果你嫌麻煩，可以到百度云盤下載： micro-ecc_sdk14_15_newer.rar，然后覆蓋相關文件，效果也是一樣的。

然后請按照http://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fcom.nordic.infocenter.tools%2Fdita%2Ftools%2Fnrfutil%2Fnrfutil_installing.html&cp=5_5_1安裝最新版nrfutil，nrfutil安裝有兩種方式，一種是直接下載exe文件，一種是以Python的方式進行安裝。

nrfutil.exe直接下載鏈接為：（注：如果大家不熟悉Python，推薦使用這種方式）

https://github.com/NordicSemiconductor/pc-nrfutil/releases，記得把nrfutil.exe所在目錄放在Windows環境變量中。

或者你按照如下步驟去安裝nrfutil：

• 下載安裝Python2.7（2.7.6 or later, but not Python 3），下載地址：https://www.python.org/downloads/

注：安裝完Python2.7后，需要修改Windows path變量值，如果你安裝了老版本nrfutil，請先把老版本所在的目錄C:\Program Files (x86)\Nordic Semiconductor\nRFgo Studio從path變量中刪除，然后添加這2個目錄：C:\Python27;C:\Python27\Scripts;

• 通過pip安裝最新版的nrfutil，即打開Windows命令行工具CMD，輸入如下命令：pip install nrfutil，即可以完成nrfutil的安裝。
• 安裝完成后，在Windows命令行工具輸入：nrfutil version，其版本應該在3.2.0以上。
• 對于Windows用戶，nrfutil運行需要幾個特殊的DLL庫，而這幾個庫有些Windows機器是沒有的，如此，可往：https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=40784下載。

2)???? 通過nrfutil生成公私鑰對。大家可以直接雙擊“key_generate.bat”以生成相應的私鑰（priv.pem）和公鑰（dfu_public_key.c）。大家務必要保存好私鑰priv.pem，以后每個新image要升級時，都會先通過這個私鑰對它進行簽名，一旦priv.pem丟失或者被暴露，DFU將無法進行或者變得不安全。

3)???? 編譯bootloader代碼。將剛才的dfu_public_key.c取代目錄nRF5_SDK_14.2.0_17b948a\examples\dfu\dfu_req_handling下的同名文件，然后編譯如下目錄中的工程：

nRF5_SDK_14.2.0_17b948a\examples\dfu\bootloader_secure_ble\pca10040\arm5_no_packs，將hex改為：bootloader.hex

4)???? 編譯application代碼。請編譯工程：nRF5_SDK_14.2.0_17b948a\examples\ble_peripheral\ble_app_buttonless_dfu\pca10040\s132\arm5_no_packs，將hex修改為：app.hex

5)???? 生成bootloader settings page。Bootloader settings存儲在Flash最后一個page，它將決定復位后芯片的行為，比如是進入DFU模式還是應用模式，同時它還包含image的CRC值和版本等信息。如果要求芯片復位后進入application，必須正確生成該bootloader settings hex，生成腳本見“settings_page_generate.bat”

6)???? 燒寫softdevice，app和bootloader。請雙擊“mass_program.bat”來完成整個燒寫過程

7)???? 生成新image對應的zip包。請雙擊“zip_generate.bat”，以生成SDK14_app_s132.zip，升級時，該zip包將會由云端下發到手機app中。

8)???? 將“SDK14_app_s132.zip”拷貝到手機上。安卓和蘋果手機都可以通過微信的‘文件傳輸助手’拷過去，非常方便。請注意，手機nRF Connect和nRF Toolbox都支持DFU功能，蘋果手機拷貝的時候可以隨便選擇其中一個app。

9)???? 使用nRF Connect或者nRF Toolbox來完成DFU過程。這里以nRF Connect為例來闡述整個升級過程

• DK廣播為Nordic_Buttonless，如下

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• 連接該設備，使能CCCD，并選擇“DFU”

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• 選擇升級用的zip包。有些安卓系統自帶的文件瀏覽器會有問題，建議使用ES explorer來選擇zip包，如下：?

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• 開始升級

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• 升級成功，設備將自動啟動，此時你會看到新image已經在運行，廣播名字也變成Nordic_new，如下：

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后面我們會以SDK15.0.0 ble_app_uart為例，詳細闡述如何把ble_app_buttonless_dfu的DFU功能移植到ble_app_uart上，從而讓ble_app_uart也具有DFU功能，有興趣的的讀者請參考第3章。注意：SDK14.2.0 DFU原理跟SDK15.0.0一模一樣，大家可以依葫蘆畫瓢，完成SDK14.2.0的DFU移植工作。

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2.3 nRF5 SDK v12.3.0 OTA

SDK12目前只支持安全DFU（實際上是簽名DFU），所謂簽名DFU，就是bootloader中預先裝載一個公鑰，升級時，主機先發一個簽名給bootloader，bootloader會對這個簽名進行驗簽，驗簽通過后才能繼續DFU，否則拒絕DFU。SDK12只有OTA DFU例子，而沒有基于串口的DFU例程。SDK12 OTA DFU是基于例程ble_app_buttonless_dfu來實現的，而且SDK12同時支持nRF52832以及nRF51系列產品，下面我們以nRF52832（開發板編號：PCA10040）為例，來詳細闡述SDK12是如何實現OTA的。

nRF52832 OTA

請大家先到百度云盤下載壓縮包：“DFU/SDK12_3/ Script_SDK12_S132_nRF52832.rar”并解壓，然后對照以下步驟進行操作：

1)???? 準備。請先到百度云盤下載： micro-ecc_sdk12.rar，然后覆蓋如下目錄：

?

然后請按照http://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fcom.nordic.infocenter.tools%2Fdita%2Ftools%2Fnrfutil%2Fnrfutil_installing.html&cp=5_5_1安裝最新版nrfutil，nrfutil安裝有兩種方式，一種是直接下載exe文件，一種是以Python的方式進行安裝。

nrfutil.exe直接下載鏈接為：（注：如果大家不熟悉Python，推薦使用這種方式）

https://github.com/NordicSemiconductor/pc-nrfutil/releases，記得把nrfutil.exe所在目錄放在Windows環境變量中。

或者你按照如下步驟去安裝nrfutil：

• 下載安裝Python2.7（2.7.6 or later, but not Python 3），下載地址：https://www.python.org/downloads/

注：安裝完Python2.7后，需要修改Windows path變量值，如果你安裝了老版本nrfutil，請先把老版本所在的目錄C:\Program Files (x86)\Nordic Semiconductor\nRFgo Studio從path變量中刪除，然后添加這2個目錄：C:\Python27;C:\Python27\Scripts;

• 通過pip安裝最新版的nrfutil，即打開Windows命令行工具CMD，輸入如下命令：pip install nrfutil，即可以完成nrfutil的安裝。
• 安裝完成后，在Windows命令行工具輸入：nrfutil version，其版本應該在3.2.0以上。
• 對于Windows用戶，nrfutil運行需要幾個特殊的DLL庫，而這幾個庫有些Windows機器是沒有的，如此，可往：https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=40784下載。

2)???? 通過nrfutil生成公私鑰對。大家可以直接雙擊“key_generate.bat”以生成相應的私鑰（priv.pem）和公鑰（dfu_public_key.c）。大家務必要保存好私鑰priv.pem，以后每個新image要升級時，都會先通過這個私鑰對它進行簽名，一旦priv.pem丟失或者被暴露，DFU將無法進行或者變得不安全。

3)???? 編譯bootloader代碼。將剛才的dfu_public_key.c取代目錄nRF5_SDK_12.3.0_d7731ad\examples\dfu\bootloader_secure下的同名文件，然后編譯如下目錄中的工程：

nRF5_SDK_12.3.0_d7731ad\examples\dfu\bootloader_secure\pca10040\arm5_no_packs，將hex改為：bootloader.hex

4)???? 編譯application代碼。請編譯工程：nRF5_SDK_12.3.0_d7731ad\examples\ble_peripheral\experimental_ble_app_buttonless_dfu\pca10040\s132\arm5_no_packs，將hex修改為：app.hex

5)???? 生成bootloader settings page。Bootloader settings存儲在Flash最后一個page，它將決定復位后芯片的行為，比如是進入DFU模式還是應用模式，同時它還包含image的CRC值和版本等信息。如果要求芯片復位后進入application，必須正確生成該bootloader settings hex，生成腳本見“settings_page_generate.bat”

6)???? 燒寫softdevice，app和bootloader。請雙擊“mass_program.bat”來完成整個燒寫過程。請注意，在燒寫前，請把app.hex倒數第3行和倒數第4行刪除，因為bootloader.hex也包含一模一樣的內容，會導致merge的時候hex定義沖突，如下：

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或者編譯application的時候，把如下語句注掉：

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7)???? 生成新image對應的zip包。請雙擊“zip_generate.bat”，以生成SDK12_app_s132.zip，升級時，該zip包將會由云端下發到手機app中。

8)???? 將“SDK12_app_s132.zip”拷貝到手機上。安卓和蘋果手機都可以通過微信的‘文件傳輸助手’拷過去，非常方便。請注意，手機nRF Connect和nRF Toolbox都支持DFU功能，蘋果手機拷貝的時候可以隨便選擇其中一個app。

9)???? 使用nRF Connect或者nRF Toolbox來完成DFU過程。這里以nRF Connect為例來闡述整個升級過程

• DK廣播為Nordic_Buttonless，如下

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• 連接該設備，使能CCCD，并選擇“DFU”

?

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• 選擇升級用的zip包。有些安卓系統自帶的文件瀏覽器會有問題，建議使用ES explorer來選擇zip包，如下：

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• 開始升級

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• 升級成功，設備將自動啟動，此時你會看到新image已經在運行，廣播名字也變成Nordic_new，如下：

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nRF51系列 OTA

nRF51822 OTA過程與nRF52832非常相似，唯一不同的是選擇pca10028目錄，請下載百度云盤腳本“DFU/SDK12_3/ Script_SDK12_S130_nRF51.rar”，然后按照上述52832的步驟來實現51822的OTA DFU。

后面我們會以SDK15.0.0 ble_app_uart為例，詳細闡述如何把ble_app_buttonless_dfu的DFU功能移植到ble_app_uart上，從而讓ble_app_uart也具有DFU功能，有興趣的的讀者請參考第3章。注意：SDK12.3.0 DFU原理跟SDK15.0.0非常相似，大家可以依葫蘆畫瓢，完成SDK12.3.0的DFU移植工作。

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2.4 nRF5 SDK v11.0.0 OTA

SDK11使用的是明文OTA DFU，其DFU是基于例程ble_app_hrs來實現的，并同時支持nRF52832和nRF51系列。下面以nRF52832為例來闡述DFU過程。

nRF52832 OTA

請大家先到百度云盤下載壓縮包：“DFU/SDK11_0/ Script_SDK11_S132_nRF52.rar”并解壓，然后對照以下步驟進行操作：

1)?????? 編譯bootloader代碼，請編譯目錄“nRF5_SDK_11.0.0_89a8197\examples\dfu\bootloader\pca10040\dual_bank_ble_s132\arm5_no_packs”中的工程，將hex改為bootloader.hex

2)?????? 編譯app，請編譯目錄“nRF5_SDK_11.0.0_89a8197\examples\ble_peripheral\ble_app_hrs\pca10040\s132_with_dfu\arm5_no_packs”中的工程，將hex改為app.hex

3)?????? 將softdevice，bootloader和app三者同時下載到設備中，另外我們還需要在Flash中寫一個app有效標志位，從而上電后程序直接跑到app執行，而不是停留在bootloader中不出來。我已經把相關燒寫腳本：mass_program.bat放在百度云盤中，大家直接雙擊就可以完成本步操作。

4)?????? 將新image打包成一個zip包。除了包含新image，該zip包還包含一些配置信息。升級時，zip包會通過云端下發到手機端app，手機端app再把zip包傳給藍牙設備以進行固件升級。請使用老版本nrfutil（版本號0.3.0）來生成該升級包（注：老版本nrfutil在目錄“C:\Program Files (x86)\Nordic Semiconductor\nRFgo Studio”中）。我已經把相關生成腳本zip_generate.bat放在百度云盤上，大家直接雙擊就可以完成本步操作，并生成SDK11_app_s132.zip。

5)?????? 把上述的‘SDK11_app_s132.zip’拷到手機中，安卓和蘋果手機都可以通過微信的‘文件傳輸助手’拷過去，非常方便。注：手機nRF Connect和nRF Toolbox都支持DFU功能，蘋果手機拷貝的時候可以隨便選擇其中一個app。

6)?????? 使用nRF Connect或者nRF Toolbox來完成DFU過程。這里以nRF Connect為例來闡述整個升級過程。

• DK廣播為Nordic_HRM

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• 連接該設備，并使能CCCD，然后選擇“DFU”

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• 選擇升級用的zip包。有些安卓系統自帶的文件瀏覽器會有問題，建議使用ES explorer來選擇zip包，如下：

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• 開始升級

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• 升級成功，設備將自動啟動，此時你會看到新image已經在運行，廣播名字也變成Nordic_HRM_new，如下：

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nRF51系列OTA

nRF51822 OTA DFU實現過程跟上述的nRF52832基本上一模一樣，唯一不同的是選擇pca10028目錄，我已把相關腳本打包并放在百度云盤中，請直接下載“DFU/SDK11_0/ Script_SDK11_S130_nRF51.rar”，來實現nRF51系列 OTA。

如果你的應用是基于SDK11開發的，并且需要集成DFU功能，請參考上述例子ble_app_hrs來移植DFU功能，主要工作包括兩部分：一把BLE_DFU_APP_SUPPORT這個宏包括的所有代碼拷到你的工程中，二如果你的設備支持bonding的話，還需把Device manager相關代碼也拷到你的工程中，如此即可完成DFU功能的移植。

3. 給ble_app_uart加上OTA功能

為了讓ble_app_uart具有DFU功能，有2種做法，一是把NUS服務移植到ble_app_buttonless_dfu中，這種方法相對來說更簡單，但不利于理解DFU的移植原理；二是把DFU服務移植到ble_app_uart中，我們現以第2種做法來詳細闡述如何在SDK15.0.0中把DFU服務移植到ble_app_uart中。

3.1 正常連接OTA（無bonding）

1)???? 打開如下工程：nRF5_SDK_15.0.0_a53641a\examples\ble_peripheral\ble_app_uart\pca10040\s132\arm5_no_packs

2)???? 添加DFU服務。代碼如下:

#ifdef DFU_SUPPORTble_dfu_buttonless_init_t dfus_init = {0};// Initialize the async SVCI interface to bootloader. err_code = ble_dfu_buttonless_async_svci_init();APP_ERROR_CHECK(err_code); dfus_init.evt_handler = ble_dfu_evt_handler; err_code = ble_dfu_buttonless_init(&dfus_init);APP_ERROR_CHECK(err_code);#endif

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定義ble_dfu_evt_handler，大家只要按照要求來，就沒問題，這里就不貼代碼了。

Nordic對每一個模塊都有一個編譯總開關，因此還需到sdk_config.h中使能DFU模塊，如下：

#ifndef BLE_DFU_ENABLED#define BLE_DFU_ENABLED 1#endif// <q> NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS - Buttonless DFU supports bonds. #ifndef NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS#define NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS 0#endif

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3)???? 修改softdevice配置。現在整個應用包括2個vs_uuid：NUS和DFU，相應地ATT table size也要變大，然后應用程序RAM起始地址也需要跟著變，如下（注：這里的attr_tab_size設置得稍稍偏大）：

// <o> NRF_SDH_BLE_GATTS_ATTR_TAB_SIZE - Attribute Table size in bytes. The size must be a multiple of 4. #ifndef NRF_SDH_BLE_GATTS_ATTR_TAB_SIZE#define NRF_SDH_BLE_GATTS_ATTR_TAB_SIZE 1600#endif// <o> NRF_SDH_BLE_VS_UUID_COUNT - The number of vendor-specific UUIDs. #ifndef NRF_SDH_BLE_VS_UUID_COUNT#define NRF_SDH_BLE_VS_UUID_COUNT 2#endif

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修改應用程序RAM起始地址，如下：

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4)???? 添加上述函數涉及到的文件，宏定義及包含相關目錄。首先添加如下DFU目錄及相關文件：

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在define中添加這些宏：DEBUG DFU_SUPPORT BL_SETTINGS_ACCESS_ONLY NRF_DFU_SVCI_ENABLED NRF_DFU_TRANSPORT_BLE=1，其中DEBUG宏只是為了調試方便而設置的，跟DFU本身無關。DFU_SUPPORT是我用來控制我添加的DFU代碼的，刪掉DFU_SUPPORT，將不編譯所有DFU有關代碼。其余的宏都是系統自帶的，如果要支持DFU，也是必須要定義的。

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然后包含如下目錄：

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5)???? 在main.c中添加如下頭文件定義：

#ifdef DFU_SUPPORT#include "ble_dfu.h"#endif

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6)???? 在跳轉到bootloader之前，如果你想做一些專門的代碼處理，比如完成pending的Flash操作，比如關閉某些模塊，那么你可以注冊一個app_shutdown_handler來做這些工作。（注：這一步不是必須的，是可選的！）

NRF_PWR_MGMT_HANDLER_REGISTER(app_shutdown_handler, 0);

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7)???? 編譯工程，將hex改為“app.hex”

8)???? 按照2.1節“nRF5 SDK v15.0.0 OTA”步驟來執行OTA過程，你會發現ble_app_uart已經具備DFU功能了。我已把OTA過程所有步驟打成一個包：Script_SDK15_S132_NUS_NoBonding.rar，大家可以到百度云盤去下載。

3.2 bonding連接OTA

我們在3.1節基礎上，再加上bonding功能，以讓ble_app_uart同時支持DFU和bonding。

1)???? 打開3.1節的工程

2)???? 添加如下文件：

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3)???? 在main函數中添加peer_manager_init，定義如下：

static void peer_manager_init(){ble_gap_sec_params_t sec_param;ret_code_t err_code;err_code = pm_init();APP_ERROR_CHECK(err_code);memset(&sec_param, 0, sizeof(ble_gap_sec_params_t));// Security parameters to be used for all security procedures. sec_param.bond = SEC_PARAM_BOND;sec_param.mitm = SEC_PARAM_MITM;sec_param.lesc = SEC_PARAM_LESC;sec_param.keypress = SEC_PARAM_KEYPRESS;sec_param.io_caps = SEC_PARAM_IO_CAPABILITIES;sec_param.oob = SEC_PARAM_OOB;sec_param.min_key_size = SEC_PARAM_MIN_KEY_SIZE;sec_param.max_key_size = SEC_PARAM_MAX_KEY_SIZE;sec_param.kdist_own.enc = 1;sec_param.kdist_own.id = 1;sec_param.kdist_peer.enc = 1;sec_param.kdist_peer.id = 1;err_code = pm_sec_params_set(&sec_param);APP_ERROR_CHECK(err_code);err_code = pm_register(pm_evt_handler);APP_ERROR_CHECK(err_code);}

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然后將上面新出現的符號定義一一拷貝過來，這里不再贅述

4)???? 修改advertising_start定義，增加刪除bonding信息功能（如果你不需要這個功能，也可以不改）

static void advertising_start(bool erase_bonds) {if (erase_bonds == true){delete_bonds();// Advertising is started by PM_EVT_PEERS_DELETE_SUCCEEDED event. }else{uint32_t err_code = ble_advertising_start(&m_advertising, BLE_ADV_MODE_FAST);APP_ERROR_CHECK(err_code);NRF_LOG_DEBUG("advertising is started");} }

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5)???? 修改allow_repairing = true，這一步也是可選的。allow_repairing = true的好處是，當手機端的bonding信息被用戶誤刪掉了，設備會允許這臺手機的第二次配對bonding請求。如果allow_repairing = false，在這種情況下，就會拒絕手機的第二次配對請求，以提高安全性。

6)???? 在main.c文件開頭，包含如下頭文件：

#include "peer_manager.h"

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7)???? 在ble_evt_handler中刪除BLE_GAP_EVT_SEC_PARAMS_REQUEST分支，因為這個分支在peer_manager模塊中已經進行處理了，這里再處理一次，會產生異常：

// case BLE_GAP_EVT_SEC_PARAMS_REQUEST:// // Pairing not supported// err_code = sd_ble_gap_sec_params_reply(m_conn_handle, BLE_GAP_SEC_STATUS_PAIRING_NOT_SUPP, NULL, NULL);// APP_ERROR_CHECK(err_code);// break;

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8)???? 將ble_nus.c文件從\components目錄中拷出來，放在自己工程目錄下，因為我們接下來需要對它進行修改，后續項目直接引用自己的ble_nus，而不要再引用components目錄下的原始文件了。將TX characteristic的CCCD寫屬性從open改為加密，這樣將自動觸發手機端的bonding請求，修改代碼如下：

BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_ENC_NO_MITM(&cccd_md.write_perm);

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9)???? 修改sdk_config.h文件，需要修改多個地方，如下：

#define PEER_MANAGER_ENABLED 1#define FDS_ENABLED 1#define NRF_SDH_BLE_SERVICE_CHANGED 1#define NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS 0

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請注意NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS可以為0，也可以為1，兩種情況下，DFU成功后，bonding信息都可以保持。兩者的區別是，當NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS為0，進入DFU模式后，bootloader將用普通模式跟手機相連，這種方式兼容性好，可靠性高，但安全等級稍低；當NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS為1時，bootloader將共享application的bonding信息，也就是說，哪怕進入bootloader模式，設備還是跟手機處于bonding狀態，這種方式安全級別比較高，但容易產生兼容性問題，極端情況下，如果DFU過程中用戶把手機端的bonding信息刪除，系統將會變磚，而且無法恢復。推薦將NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS設為0，以獲得最好的兼容性和可靠性。

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如果你在應用中把NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS設為1，那么還需要添加ble_dfu_bonded.c文件，如下：

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而且，如果NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS設為1，那么bootloader代碼也就不能采用默認配置，請修改bootloader工程中的sdk_config.h如下宏定義，然后重新編譯生成新的bootloader hex。

#define NRF_DFU_BLE_REQUIRES_BONDS 1#define NRF_SDH_BLE_SERVICE_CHANGED 1

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10)? 在C/C++ define里面定義“BONDING_SUPPORT”宏。

11)? 編譯工程，將hex改為app.hex

12)? 按照2.1節“nRF5 SDK v15.0.0 OTA”步驟來執行OTA過程，不過如下幾點需要注意：

• • 在nRF Connect中勾選“keep bond information”選項，如下：

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• • 當你使能CCCD的時候，手機將會自動與設備進行bonding，如下

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• • DFU升級成功后，設備將會與手機自動重連，此時需點擊“Refresh services”，以獲得設備最新服務列表，如下：

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上述代碼工程我已打包成：OTA_ble_app_uart_SDK15_0_0.rar，另外三種DFU模式對應的腳本，我也打成了包，其中沒有bonding對應Script_SDK15_S132_NUS_NoBonding.rar，application單獨bonding對應Script_SDK15_S132_NUS_Bonding_SUPPORTS_BONDS_0.rar，application和bootloader同時bonding對應Script_SDK15_S132_NUS_Bonding_SUPPORTS_BONDS_1.rar，請大家到百度云盤目錄DFU\ble_app_uart中下載。代碼工程解壓縮到nRF5_SDK_15.0.0_a53641a\examples\ble_peripheral這個目錄下，就可以直接編譯和運行。

轉載于:https://www.cnblogs.com/iini/p/9314246.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的如何实现蓝牙空中升级BLE OTA的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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