漫谈LiteOS-Huawei_IoT_Link_SDK_OTA 开发指导

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星辰27 发表于 2020/01/14 10:45:12 2020/01/14
【摘要】 本文主要介绍Huawei_IoT_Link_SDK_OTA的开发指南,从概述到具体的操作步骤以及后续的编译、适配过程,希望对你有所帮助。

1概述

在应用升级过程中,无线下载更新(OTA)是一种常用,且方便的升级方式。Liteos采用的OTA升级方案基于LwM2M协议,实现了固件升级(FOTA)和软件升级(SOTA)两种升级方案。用户可根据自己的开发环境选择合适的升级方式。 OTA功能代码结构如下图:

1578968962421601.png

2升级文件二进制文件结构

如图所示,升级压缩包中二进制文件如下图所示,FOTASOTA采用相同的固件格式。

1578969036773183.png

  •  签名校验值:长度256字节,对剩余文件进行hash计算后,并进行sha256加密后得到的签名密文。

  •  二进制信息:预留长度32字节,升级文件是全量升级文件或增量升级文件等信息。

  •  升级文件内容:经压缩后的升级文件,升级文件使用hdiffpatch算法对新、旧镜像进行运算生成的差分包,并使用lzma算法进行压缩。

3 存储器接口

存储器结构代码位于iot_link/sotrage目录下。存储器结构被划分为两部分,分别定义为存储设备(storage.c)与设备分区(partition.c)。 存储设备定义的是系统中使用的不同类型存储器及接口,如内部flashspi flash nandflash等,所使用结构体如下:

typedef struct {
  int id;
  char *name;
  uint32_t size;
 
  void (*init)();
  int (*read)(void *buf, int32_t len, uint32_t offset);
  int (*write)(const uint8_t *buf, int32_t len, uint32_t offset);
  int (*erase)(uint32_t offset, int32_t len);
  int (*erase_write)(const void *buf, int32_t len, uint32_t offset);
}storage_device;

设备分区定义了用户划分的分区信息,如下所示:

typedef struct _partition {
  uint8_t dev_id;
  char *name;
  uint32_t start_addr;
  uint32_t size;
}storage_partition;

设备分区定义了一组外部使用的接口,系统中可以使用这组接口进行相应的读写等操作。

int ota_storage_bin_read(int offset, void *buf, int len);
int ota_storage_bin_write(int offset, void *msg, int len);
int ota_storage_flag_read(ota_flag_t *flag);
int ota_storage_flag_write(ota_flag_t *flag);

4 OTA管理接口

系统中的OTA接口分为三个部分,OTA镜像接口、OTA包管理接口,OTA签名校验接口。

4.1 OTA镜像接口

OTA镜像接口包括了OTA标志镜像和OTA二进制镜像。其中OTA标志存储了升级版本号、升级文件大小、当前OTA状态及OTA升级结果等信息,其结构如下:

#pragma pack(1)
typedef struct
{
    uint8_t  ver[CN_OTA_VERSION_LEN];
    uint32_t ver_code;
    uint32_t file_size;   ///< the new bin file size
    uint32_t blk_size;    ///< the new bin block size
    uint32_t blk_num;     ///< the new bin block num
    uint32_t blk_cur;
    uint32_t file_off;    ///< the current offet to write
    uint32_t cur_state;   ///< defined by en_ota_status_t
    uint32_t ret_upgrade; ///< the upgrade,filled by the loader
    uint32_t updater;     ///< fota or sota
    uint32_t crc;         ///< all the ota information computed
}ota_flag_t;
#pragma pack()

loaderapp中维护的同一份OTA标志,APP中会根据下载进度更改cur_state值,在loader中完成升级后会重置cur_state值并填充升级结果到ret_upgrade中,在进入app后将该结果上报至服务器。 外部可调用以下接口进行OTA镜像读写操作:

int storage_partition_read(int part_id, uint8_t *buf, uint32_t len, uint32_t offset);
int storage_partition_write(int part_id, uint8_t *buf, uint32_t len, uint32_t offset);
int storage_partition_erase_write(int part_id, uint8_t *buf, uint32_t len, uint32_t offset);
int storage_partition_erase(int part_id, uint32_t offset, uint32_t len);

4.2 OTA包管理接口

ota_pack实现对接FOTA功能的接口封装。该文件内实现了以下接口:

struct pack_storage_device_api_tag_s { 
    int (*write_software)(pack_storage_device_api_s *thi, uint32_t offset, const uint8_t *buffer, uint32_t len); 
    int (*write_software_end)(pack_storage_device_api_s *thi, pack_download_result_e result, uint32_t total_len); 
    int (*active_software)(pack_storage_device_api_s *thi); 
};

4.3 OTA签名校验接口

Ota_checksum实现了升级包签名验证接口。系统中可调用下面接口获取签名校验结果:

int ota_pack_get_signature_verify_result(int sign_len, int file_len);

若用户使用自己的公私钥对,可在此处更改prv_public_key为对应的公钥key值。

5 签名验证

OTA升级包签名验证在下载完成后,发送执行升级命令阶段时执行。

收到执行命令后,系统首先将调用签名校验接口进行二进制文件签名校验,只有在验签通过后,才会执行后续的升级流程,否则会退出升级流程并上报升级失败到服务器。

SOTA在接收到EN_PCP_MSG_EXCUTEUPDATE命令后,位于pcp.c文件中pcp_handle_msg函数。 FOTA流程的签名校验放在了ota_pack_man_software_write_end函数中。

6 Loader

进入Loader后会在ota_detection函数中读取OTA标志,检测当前OTA状态。若为UPDATING状态,则执行升级,否则跳转至APP

增量升级过程首先会读取升级文件内容并解析出新、旧镜像大小及所使用的压缩插件等信息。

随后调用以下接口:

hpatch_BOOL patch_decompress_with_cache(const hpatch_TStreamOutput* out_newData,
    const hpatch_TStreamInput*  oldData,const hpatch_TStreamInput*  compressedDiff,
    hpatch_TDecompress* decompressPlugin,TByte* temp_cache,TByte* temp_cache_end)

执行还原差分镜像。 其中接口参数out_newDataoldDatacompressedDiff,需要由用户定义并实现对应的镜像读写接口。

7 FOTA / SOTA

FOTASOTA都是基于LwM2M协议实现的升级方案,区别是基于不同的对象。

FOTA使用的是协议中定义的固件对象升级方案,基于对象5实现。

SOTA使用自定义对象19,并使用了PCP协议作为数据传输协议。因此,在使用SOTA时需要将config.mk中的CONFIG_PCP_ENABLE选项使能并使用oc_lwm2m_ota_demo

8 编译

实现OTA功能需要编译Loader镜像和App镜像。需要对编译选项进行修改:

  •  LoaderApp镜像大小定义在链接脚本中,当定义的镜像空间不足以容纳生成的镜像时,需要适当的调整其大小。Loaderapp的链接脚本分别是os_loader.ldos_loader.ld,在其中更改MEMORY中的FLASH大小,即可调节对应镜像空间。

  • Makefile文件中,将cfg_seperate_load_mode值改为yes,使编译系统通过链接脚本构建目标文件。

  •   Config.mk中,需要修改以下值:

CONFIG_MQTT_ENABLE := n // config中默认使用的时mqtt,需将其关闭 
CONFIG_LWM2M_ENABLE := y // 使能lwm2m 
CONFIG_LWM2M_TYPE := "wakaama_raw" //选择使用的lwm2m实现类型 
CONFIG_OC_LWM2M_ENABLE := y // 使能lwm2m的oc接口 
CONFIG_OC_LWM2M_TYPE := "atiny_lwm2m_raw" CONFIG_OTA_ENABLE := y 
CONFIG_PCP_ENABLE := y // 若使用SOTA,需使能该选项 
CONFIG_DEMO_TYPE := "oc_lwm2m_ota_demo" // 并使用该DEMO进行SOTA功能验证
  • 编译loader:在GCC目录下的config.mk文件中,将CONFIG_LOADER_ENABLECONFIG_OTA_ENABLE的值改为y,进行loader镜像编译。

  • 编译APP:在config.mk文件中,将CONFIG_LOADER_ENABLE值改为n,同时需要使能CONFIG_PCP_ENABLECONFIG_OTA_ENABLE选项,进行App镜像编译。

9 新平台适配

若用户需要在新平台上使用OTA升级功能,需要完成以下工作:

  •  完成存储器的定义。

用户需定义所使用的存储器类型接口及分区信息,并使用以下接口将其注册到系统中:

int storage_dev_install(storage_device *dev, uint32_t max_num);
int storage_partition_init(storage_partition *part, int32_t max_num);
  •   完成OTA镜像接口的定义。

用户需定义ota_storage_tflag镜像与bin镜像的读写接口,并通过下面接口进行注册:

int ota_storage_install(const ota_storage_t *device);

对于FOTA系统,需要同时适配hal_get_ota_opt函数,填充并返回ota_opt_sread_flashwrite_flash接口。

  • 对于loader,需完成ota_detection函数,实现ota状态检查及镜像的升级功能。

  • config.mk中定义CONFIG_LOADER_ENABLE值为y,进行Loader镜像的编译。将改值改为n,进行APP镜像的编译。

  • Makefile文件中将cfg_seperate_load_mode赋值为yes,以使用对应的链接脚本来构建对应的执行文件。


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