NB-IOT開發|nbiot開發教程《五》nbiot(移遠BC26)電信物聯網平臺實現MCU固件在線升級(STM32L051+BC26)

嵌入式開發中我們要時刻保持代碼的高效與整潔
 
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好習慣，要養成

一、前言

    嵌入式開發中我們要時刻保持代碼的高效與整潔。爲什麼要有在線升級和爲什麼要進行在線升級，在這不多說，產品的開發中，在線升級是非常重要的。我們先看下實際效果。

                                    

二、SOTA升級

    中國電信物聯網使能平臺（以下簡稱“平臺”）提供了基於LWM2M的固件升級功能，用於模組的固件升級。但是由於多數模組並未提供升級接口給MCU，所以MCU升級只能基於應用層來實現升級，爲了避免和模組的升級混淆，我們把MCU的升級稱爲軟件升級。支持LWM2M協議的設備升級。

具體軟件包製作參考:https://help.ctwing.cn/kong-zhi-tai-shou-ce/she-bei-guan-li/sotasheng-ji.html

具體升級協議參考:https://support.huaweicloud.com/usermanual-IoT/iot_01_0047_3.html

    設備的OTA軟件升級是基於華爲定義的PCP協議進行的，設備側需根據PCP協議定義的交互流程進行適配開發。下面我們將結合物聯網平臺與設備的軟件升級交互流程，介紹終端設備將如何基於PCP協議構建交互過程中的請求消息和應答消息，幫助您更好的根據PCP協議進行終端側的軟件升級功能開發。

下面我們先了解下PCP消息的結構，PCP協議的請求消息和應答消息都遵循相同的消息結構，主要由這幾部分組成：     

PCP協議消息由：起始標識位、版本號、消息碼、校驗碼、數據區長度和數據區組成，各字段的要求和描述如下表所示。

字段名	字段類型	描述和要求
起始標識	WORD	起始標識，固定爲0XFFFE。
版本號	BYTE	高四位預留；低四位表示協議版本號，當前爲1。
消息碼	BYTE	標識物聯網平臺與設備之間的請求消息類型，應答消息的消息碼和請求消息相同。消息碼的定義爲： 0-18：預留消息碼，暫未使用。 19：查詢設備版本。 20：下載新版本軟件包通知。 21：請求下載升級包。 22：上報升級包下載結果。 23：執行軟件升級。 24：上報升級結果。 25-127：預留消息碼，暫未使用。
校驗碼	WORD	從起始標識到數據區的最後一個字節的CRC16校驗值，計算前先把校驗碼字段置爲0，計算完成後把結果寫到校驗碼字段。
數據區長度	WORD	數據區的長度。
數據區	BYTE[n]	可變長度，具體由各個指令定義，可參考下面介紹的各個指令對應的請求消息和應答消息定義。

(1)查詢設備版本消息

請求消息：

方向：平臺->設備

字段	數據類型	描述及要求
無數據區

響應消息：

方向：設備->平臺

字段	數據類型	描述及要求
結果碼	BYTE	“0X00”處理成功
當前版本號	BYTE[16]	當前版本號，由ASCII字符組成，位數不足時，後補“0X00”。

說明： 

• 正常處理：平臺根據版本號判斷設備是否需要升級，如果需要，下發請求升級。
• 異常處理：如果響應超時，平臺中止升級任務。

(2)新版本通知消息

請求消息：

方向：平臺->設備

字段	數據類型	描述及要求
目的版本號	BYTE[16]	目的版本號，由ASCII字符組成，位數不足時，後補“0X00”。
升級包分片大小	WORD	每個分片的大小
升級包分片總數	WORD	升級包分片總數
升級包校驗碼	WORD	升級包校驗碼。用戶上傳升級包時，需要在升級包描述文件裏填寫校驗碼

應答消息：

方向：設備->平臺

字段	數據類型	描述及要求
結果碼	BYTE	“0X00”允許升級 “0X01”設備使用中 “0X02”信號質量差 “0X03”已經是最新版本 “0X04”電量不足 “0X05”剩餘空間不足 “0X09”內存不足 “0X7F”內部異常

說明： 

• 正常處理：如果設備不允許升級，平臺中止升級任務。
• 異常處理：如果響應超時，而且沒收到請求升級包消息，平臺中止升級任務。

(3)請求消息包消息

請求消息：

方向：設備->平臺

字段	數據類型	描述及要求
目的版本號	BYTE[16]	目的版本號，由ASCII字符組成，位數不足時，後補“0X00”。
分片序號	WORD	表示請求獲取的分片序號，從0開始計算，分片的總數爲軟件包大小除以每個分片的大小並向上取整獲得。設備可以保存已經收到的分片，下次直接從缺失的分片開始請求，達到斷點續傳的效果。

響應消息：

方向：平臺->設備

字段	數據類型	描述及要求
結果碼	BYTE	0X00處理成功。 0X80升級任務不存在。 0X81指定的分片不存在。
分片序號	WORD	表示返回的分片序號。
分片數據	BYTE[n]	分片的內容，n爲實際的分片大小。如果結果碼不爲0，則不帶此字段。

(4)上報升級包下載狀態消息

請求消息：

方向：設備->平臺

字段	數據類型	描述及要求
下載狀態	BYTE	0X00下載成功。 0X05剩餘空間不足。 0X06下載超時。 0X07升級包校驗失敗。 0X08升級包類型不支持。

響應消息：

方向：平臺->設備

字段	數據類型	描述及要求
結果碼	BYTE	0X00處理成功。 0X80升級任務不存在。

(5)執行升級消息

請求消息：

方向：平臺->設備

字段	數據類型	描述及要求
無數據區

響應消息：

方向：設備->平臺

字段	數據類型	描述及要求
結果碼	BYTE	0X00處理成功。 0X01設備使用中。 0X04電量不足。 0X05剩餘空間不足。 0X09內存不足。

(6)上報升級結果消息

請求消息：

方向：設備->平臺

字段	數據類型	描述及要求
結果碼	BYTE	0X00升級成功。 0X01設備使用中。 0X04電量不足。 0X05剩餘空間不足。 0X09內存不足。 0X0A安裝升級包失敗。 0X7F內部異常。
當前版本號	BYTE[16]	設備當前版本號。

響應消息：

方向：平臺->設備

字段	數據類型	描述及要求
結果碼	BYTE	0X00處理成功。 0X80升級任務不存在。

三、MCU功能實現（STM32L051）

(1)MCU的FLASH劃分

                                                          

(2)MCU執行流程

                                                            

通過流程可以看到，即使在升級過程中出現異常或者斷網都不會影響設備的正常運行。

四、代碼實現

   代碼的實現都是基於前面介紹的AT指令狀態機和cola_os，請自行閱讀前面的文章。

  NB-IOT開發|nbiot開發教程《三》AT指令類模組驅動-STM32實現AT指令狀態機

  嵌入式開發--300行代碼實現操作系統cola_os