10. ESP8266通过OTA更新固件的实践
2017-07-26 14:02
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1. OTA是什么
OTA（Over The Air），通常也称为FOTA(Firmware Over The Air)，意思是硬件中的固件通过无线升级版本。众所周知，硬件固件的部署，以及固件版本升级颇为繁琐，很多时候得通过人工完成，成本很高。所以OTA是一个颇为实用、也是很实惠的功能。
手环等设备，其实也有这类问题，一般都是通过APP升级-> ->蓝牙固件升级的方式。
2. 乐鑫对OTA的支持
ESP8266的厂商乐鑫提供了FOTA的功能，AT固件和NONSDK的都支持。
根据官方资料，乐鑫的FOTA是通过HTTP协议实现，且支持自建FOTA下载服务（WEB服务器）。
但乐鑫对常用功能和传感器的支持力度较少，需要不停造轮子、找轮子，效率相对较低。
在乐鑫以外，esp-open-rtos等也可以支持OTA功能，该有的功能都已经具备。
加之对mqtt、传感器的驱动支持更好，因此esp-open-rtos是个不错的选择，
本文基于esp-open-rtos的OTA实现了在线升级的简单例子，并对原理进行说明。
关于esp-open-rtos详细，可参照前文http://blog.csdn.net/ydogg/article/details/75194902
3. Esp-open-rtos的OTA简介
Esp-open-rtos的OTA实现也很简洁：
通过tftp协议在线下载固件，利用rboot进行新旧固件的切换和硬件重启。
其中固件下载支持client和server两种模式，可根据具体情况选择一种，也可同时使用。
Client模式下，是从tftp服务器中下载固件；
Server模式下，是esp8266作为tftp服务，接收tftp客户端发送的新固件。
总的来说，Client模式更加灵活些，可以通过各种事件进行触发（如mqtt通知），且硬件侧的负载更轻。
本文基于Client模式进行说明。
4. OTA环境准备
主要是tftp的安装，下面命令以CentOS为例：
server_args中 –s指明了tftp服务所使用的磁盘路径；如果需要上传，需要增加-c选项。
在OTA只需要下载，因此可以不开启-c。（直接复制新固件到/var/lib/tftpboot下即可）
测试：
如果能成功取得xxx.bin，说明tftp服务正常。
另外， tftp的端口为69，如有防火墙，注意相关设置需要放开。
5. OTA代码准备
在esp-open-rtos/examples/ota_basic下，有OTA的示例代码，
但因为有固件验证等功能，略复杂，理解方便起见，精简为如下代码：
Makefile内容如下:
执行：
另外需要做成固件2，变更上面的第37行和第84行：
->
执行：
6 固件下载
将fm1.bin下载到esp8266（具体硬件是nodemcu dev1.0），
注意nodemcu的SPI Mode是DIO。
写入成功后，首先是fm1运行，20s后，如果网络正常，会被更新为fm2。
Fm2运行后20s再次更新成fm1，如此循环往复。fm1->fm2->fm1…
如果首先下载的是fm2，则上述过程则会反过来。fm2->fm1->fm2…
写入参数如下图：
通过串口，可看到如下日志如下：
7． 其他问题
目前切换slot时，启动会提示system param error，并dump信息。
经过确认esp-open-rtos的代码后，原因是启动时checksum，导致打印警告信息，
具体原因还没有查清，但固件本身的功能没有受到影响。
如要使用Server模式更新固件，在wifi连接成功并取得IP后，调用如下代码即可：
参考url:
乐鑫：http://espressif.com/zh-hans/support/download/documents
esp-open-rtos:https://github.com/SuperHouse/esp-open-rtos/wiki/OTA-Update-Configuration
OTA（Over The Air），通常也称为FOTA(Firmware Over The Air)，意思是硬件中的固件通过无线升级版本。众所周知，硬件固件的部署，以及固件版本升级颇为繁琐，很多时候得通过人工完成，成本很高。所以OTA是一个颇为实用、也是很实惠的功能。
手环等设备，其实也有这类问题，一般都是通过APP升级-> ->蓝牙固件升级的方式。
2. 乐鑫对OTA的支持
ESP8266的厂商乐鑫提供了FOTA的功能，AT固件和NONSDK的都支持。
根据官方资料，乐鑫的FOTA是通过HTTP协议实现，且支持自建FOTA下载服务（WEB服务器）。
但乐鑫对常用功能和传感器的支持力度较少，需要不停造轮子、找轮子，效率相对较低。
在乐鑫以外，esp-open-rtos等也可以支持OTA功能，该有的功能都已经具备。
加之对mqtt、传感器的驱动支持更好，因此esp-open-rtos是个不错的选择，
本文基于esp-open-rtos的OTA实现了在线升级的简单例子，并对原理进行说明。
关于esp-open-rtos详细，可参照前文http://blog.csdn.net/ydogg/article/details/75194902
3. Esp-open-rtos的OTA简介
Esp-open-rtos的OTA实现也很简洁：
通过tftp协议在线下载固件，利用rboot进行新旧固件的切换和硬件重启。
其中固件下载支持client和server两种模式，可根据具体情况选择一种，也可同时使用。
Client模式下，是从tftp服务器中下载固件；
Server模式下，是esp8266作为tftp服务，接收tftp客户端发送的新固件。
总的来说，Client模式更加灵活些，可以通过各种事件进行触发（如mqtt通知），且硬件侧的负载更轻。
本文基于Client模式进行说明。
4. OTA环境准备
主要是tftp的安装，下面命令以CentOS为例：
yum install tftp-server tftp
默认情况下tftp是托管给xinit，其配置文件位于/etc/xinit.d/tftp，内容如下：
service tftp
{
socket_type = dgram
protocol = udp
wait = yes
user = root
server = /usr/sbin/in.tftpd
server_args = -s /var/lib/tftpboot -c
disable = yes
per_source = 11
cps = 100 2
flags = IPv4
}server_args中 –s指明了tftp服务所使用的磁盘路径；如果需要上传，需要增加-c选项。
在OTA只需要下载，因此可以不开启-c。（直接复制新固件到/var/lib/tftpboot下即可）
测试：
# cp mybin/xxx.bin /var/lib/tftpboot
# tftp -m binary <yourip> -c get xxx.bin
如果能成功取得xxx.bin，说明tftp服务正常。
另外， tftp的端口为69，如有防火墙，注意相关设置需要放开。
5. OTA代码准备
在esp-open-rtos/examples/ota_basic下，有OTA的示例代码，
但因为有固件验证等功能，略复杂，理解方便起见，精简为如下代码：
#include <string.h>
#include "espressif/esp_common.h"
#include "esp/uart.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "esp8266.h"
#include "ssid_config.h"
#include "ota-tftp.h"
#include "rboot-api.h"
/* TFTP client will request this image filenames from this server */
#define TFTP_IMAGE_SERVER "192.168.31.192"
#define TFTP_IMAGE_FILENAME1 "fm1.bin"
#define TFTP_IMAGE_FILENAME2 "fm2.bin"
void download_and_restart(char* filename)
{
if( !filename ) {
return;
}
// 获取当前固件的slot序号
rboot_config conf = rboot_get_config();
int slot = (conf.current_rom + 1) % conf.count;
// 只有1个slot时不能进行OTA
// 2个的情况下（一般有2个），新固件会被放到非当前(空闲)的那个slot下
if(slot == conf.current_rom) {
printf("FATAL ERROR: Only one OTA slot is configured!¥n");
return;
}
// 下载指定的固件文件到非当前(空闲)slot
printf("Downloading %s to slot %d...¥n", filename, slot);
int res = ota_tftp_download(TFTP_IMAGE_SERVER, TFTP_PORT, filename, 1000, slot, NULL);
printf("ota_tftp_download %s result %d¥n", filename, res);
if( res != 0 ) {
return;
}
// vertify固件，检查基本参数，不做也可以
uint32_t length = 0;
bool valid = rboot_verify_image(conf.roms[slot], &length, NULL);
if( !valid ) {
printf("Not valid after all :(¥n");
return;
}
printf("Rebooting into slot %d...¥n", slot);
// 设置新的当前slot
rboot_set_current_rom(slot);
// 重启
sdk_system_restart();
}
void update_fm_task(void *pvParameters)
{
printf("update task starting...¥n");
while(1) {
// 模拟触发，task在delay 20秒后开始更新固件（默认网络正常）
// 根据业务，可以通过mqtt通知或者http调用等方式进行触发
vTaskDelay(20000 / portTICK_PERIOD_MS);
download_and_restart(TFTP_IMAGE_FILENAME2);
}
}
void user_init(void)
{
// 设置波特率为
uart_set_baud(0, 115200);
// 打印当前固件的slot号
rboot_config conf = rboot_get_config();
printf("¥r¥n¥r¥nOTA Basic demo.¥r¥nCurrently running on flash slot %d / %d.¥r¥n¥r¥n",
conf.current_rom, conf.count);
// 打印当前固件的地址信息
printf("Image addresses in flash:¥r¥n");
for(int i = 0; i <conf.count; i++) {
printf("%c%d: offset 0x%08x¥r¥n", i == conf.current_rom ? '*':' ', i, conf.roms[i]);
}
// 当前fm信息（现在是fm1的代码）
printf("fm1 is runnning!¥n");
// wifi设定，
struct sdk_station_config config = {
.ssid = "your_wifi_ssid",
.password = "your_pass",
};
sdk_wifi_set_opmode(STATION_MODE);
sdk_wifi_station_set_config(&config);
// 启动下载task
xTaskCreate(&update_fm_task, "update_fm _task", 2048, NULL, 2, NULL);
}Makefile内容如下:
PROGRAM=otatest EXTRA_COMPONENTS=extras/rboot-ota include ../../common.mk
执行：
make
cp ./firmware/otatest.bin /var/lib/tftpboot/fm1.bin
另外需要做成固件2，变更上面的第37行和第84行：
download_and_restart(TFTP_IMAGE_FILENAME2);
printf("fm1 is runnning!¥n");->
download_and_restart(TFTP_IMAGE_FILENAME1);
printf("fm2 is runnning!¥n");执行：
make
cp ./firmware/otatest.bin /var/lib/tftpboot/fm2.bin
6 固件下载
将fm1.bin下载到esp8266（具体硬件是nodemcu dev1.0），
注意nodemcu的SPI Mode是DIO。
写入成功后，首先是fm1运行，20s后，如果网络正常，会被更新为fm2。
Fm2运行后20s再次更新成fm1，如此循环往复。fm1->fm2->fm1…
如果首先下载的是fm2，则上述过程则会反过来。fm2->fm1->fm2…
写入参数如下图：
通过串口，可看到如下日志如下：
SP-Open-SDK ver: 0.0.1 compiled @ Jul 26 2017 12:56:25 phy ver: 273, pp ver: 8.3 OTA Basic demo. Currently running on flash slot 0 / 2. >>>>>>>2个slot，当前是0（写入地址是0x2000） Image addresses in flash: *0: offset 0x00002000 1: offset 0x00202000 fm1 is runnning! >>>>>>>第一次是fm1运行 … mode : sta(5c:cf:7f:a3:13:83) add if0 TFTP client task starting... >>>>>>>下载线程 … connected with iotwifi, channel 7 dhcp client start... ip:192.168.31.170,mask:255.255.255.0,gw:192.168.31.1 >>>下载线程 Downloading fm2.bin to slot 1... >>>>>>>fm2被下载到slot1 ota_tftp_download fm2.bin result 0 Rebooting into slot 1... >>>>>>>从slot1重启，切换为fm2 … rBoot v1.4.0 - richardaburton@gmail.com Flash Size: 32 Mbit Flash Mode: DIO Flash Speed: 40 MHz rBoot Option: Big flash rBoot Option: RTC data Booting rom 1. system param error ESP-Open-SDK ver: 0.0.1 compiled @ Jul 26 2017 12:56:25 phy ver: 273, pp ver: 8.3 OTA Basic demo. Currently running on flash slot 1 / 2. >>>>>>>2个slot，当前是1 Image addresses in flash: 0: offset 0x00002000 *1: offset 0x00202000 fm2 is runnning! >>>>>>>fm2运行！固件更新成功。 mode : sta(5c:cf:7f:a3:13:83) add if0 TFTP client task starting... scandone add 0 aid 2 cnt connected with iotwifi, channel 7 dhcp client start... ip:192.168.31.170,mask:255.255.255.0,gw:192.168.31.1 Downloading fm1.bin to slot 0... >>>>>>>fm1被下载到slot0 ota_tftp_download fm1.bin result 0 ---- Rebooting into slot 0... >>>>>>>从slot0重启,重新切换为fm1
7． 其他问题
目前切换slot时，启动会提示system param error，并dump信息。
经过确认esp-open-rtos的代码后，原因是启动时checksum，导致打印警告信息，
具体原因还没有查清，但固件本身的功能没有受到影响。
如要使用Server模式更新固件，在wifi连接成功并取得IP后，调用如下代码即可：
ota_tftp_init_server(YOUR_TFTP_PORT);
参考url:
乐鑫：http://espressif.com/zh-hans/support/download/documents
esp-open-rtos:https://github.com/SuperHouse/esp-open-rtos/wiki/OTA-Update-Configuration
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