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OTA（Over-the-Air Technology）即空中下载技术，物联网平台支持通过OTA方式进行设备固件升级。

背景信息

基于MQTT协议下固件升级流程如下。

OTA例程讲解

  • 过OTA的API可以实现设备端固件下载。但是如何存储/使用下载到的固件，需要用户实现。

  • 存储固件是指将下载到的固件存储到FLASH等介质上。

  • 使用固件，包括加载新下载的固件，需要用户根据业务的具体需求（例如需要用户单击升级按钮）来实现。

说明

OTA整体流程请见OTA服务。

下面用两个例子分别说明如何用基础版接口和高级版接口来实现OTA功能。

用基础版接口实现的OTA例程

现对照 src/ota/examples/ota_example_mqtt.c 例程分步骤讲解如何使用基础版的接口实现OTA的功能。

  1. OTA业务建立前的准备：导入设备证书，初始化连接信息。

    int main(int argc, char *argv[]) {
    ...
    /**< get device info*/
    HAL_SetProductKey(PRODUCT_KEY);
    HAL_SetDeviceName(DEVICE_NAME);
    HAL_SetDeviceSecret(DEVICE_SECRET);
    /**< end*/
    _ota_mqtt_client()
}

  2. 在_ota_mqtt_client函数完成建连和OTA的主要配置逻辑。

        /* Device AUTH */
    if (0 != IOT_SetupConnInfo(g_product_key, g_device_name, g_device_secret, (void **)&pconn_info)) {
        EXAMPLE_TRACE("AUTH request failed!");
        rc = -1;
        goto do_exit;
    }

    /* Initialize MQTT parameter */
    memset(&mqtt_params, 0x0, sizeof(mqtt_params));
    mqtt_params.port = pconn_info->port;
    mqtt_params.host = pconn_info->host_name;
    mqtt_params.client_id = pconn_info->client_id;
    mqtt_params.username = pconn_info->username;
    mqtt_params.password = pconn_info->password;
    mqtt_params.pub_key = pconn_info->pub_key;

    mqtt_params.request_timeout_ms = 2000;
    mqtt_params.clean_session = 0;
    mqtt_params.keepalive_interval_ms = 60000;
    mqtt_params.read_buf_size = OTA_MQTT_MSGLEN;
    mqtt_params.write_buf_size = OTA_MQTT_MSGLEN;

    mqtt_params.handle_event.h_fp = event_handle;
    mqtt_params.handle_event.pcontext = NULL;

    /* Construct a MQTT client with specify parameter */
    pclient = IOT_MQTT_Construct(&mqtt_params);
    if (NULL == pclient) {
        EXAMPLE_TRACE("MQTT construct failed");
        rc = -1;
        goto do_exit;
    }

  3. 在_ota_mqtt_client函数进行OTA有关的初始化工作（主要是订阅跟这个设备有关的固件升级信息）。

        h_ota = IOT_OTA_Init(PRODUCT_KEY, DEVICE_NAME, pclient);
    if (NULL == h_ota) {
        rc = -1;
        EXAMPLE_TRACE("initialize OTA failed");
        goto do_exit;
    }

  4. 建立一个循环，一直去尝试接收OTA升级的消息。

        int ota_over = 0;
    do {
        uint32_t firmware_valid;
        EXAMPLE_TRACE("wait ota upgrade command....");

        /* 接收MQTT消息 */
        IOT_MQTT_Yield(pclient, 200);

        /* 判断接收到的消息中是否有固件升级的消息 */
        if (IOT_OTA_IsFetching(h_ota)) {
         /* 下载OTA内容, 上报下载进度,见章节 "5. 下载OTA内容, 上报下载进度" */
         /* 校验固件的md5, 见章节 "6. 校验md5的值" */
        }

        } while (!ota_over);

    需要到服务端推送一个固件升级事件下去，IOT_OTA_IsFetching返回才能结果为1，才能走入固件升级的逻辑。推送固件升级事件的具体步骤如下。

    1. 到IoT控制台的 OTA服务页面，单击新增固件。

    2. 单击创建固件，验证固件。

    3. 单击这个新增固件的批量升级按钮，从中选择设备所属产品为examples/ota/ota_mqtt-example.c中设备证书对应的产品。

    4. 待升级版本号点开下拉框选当前版本号，升级范围选定向升级，再从设备范围中选当前的设备证书对应的设备，单击确定即可。

  5. 下载OTA内容，上报下载进度。

        do {

        /* 下载OTA固件 */
        len = IOT_OTA_FetchYield(h_ota, buf_ota, OTA_BUF_LEN, 1);
        if (len > 0) {
            if (1 != fwrite(buf_ota, len, 1, fp)) {
                EXAMPLE_TRACE("write data to file failed");
                rc = -1;
                break;
            }
        } else {

            /* 上报已下载进度 */
            IOT_OTA_ReportProgress(h_ota, IOT_OTAP_FETCH_FAILED, NULL);
            EXAMPLE_TRACE("ota fetch fail");
        }

        /* get OTA information */
        /* 获取已下载到的数据量, 文件总大小, md5信息, 版本号等信息 */
        IOT_OTA_Ioctl(h_ota, IOT_OTAG_FETCHED_SIZE, &size_downloaded, 4);
        IOT_OTA_Ioctl(h_ota, IOT_OTAG_FILE_SIZE, &size_file, 4);
        IOT_OTA_Ioctl(h_ota, IOT_OTAG_MD5SUM, md5sum, 33);
        IOT_OTA_Ioctl(h_ota, IOT_OTAG_VERSION, version, 128);

        last_percent = percent;
        percent = (size_downloaded * 100) / size_file;
        if (percent - last_percent > 0) {

            /* 上报已下载进度 */
            IOT_OTA_ReportProgress(h_ota, percent, NULL);
            IOT_OTA_ReportProgress(h_ota, percent, "hello");
        }        IOT_MQTT_Yield(pclient, 100);

        /* 判断下载是否结束 */
    } while (!IOT_OTA_IsFetchFinish(h_ota));

  6. 校验md5的值。

        IOT_OTA_Ioctl(h_ota, IOT_OTAG_CHECK_FIRMWARE, &firmware_valid, 4);
    if (0 == firmware_valid) {
        EXAMPLE_TRACE("The firmware is invalid");
    } else {
        EXAMPLE_TRACE("The firmware is valid");
    }

    ota_over = 1;

  7. 用户通过IOT_OTA_Deinit释放所有资源。

        if (NULL != h_ota) {
        IOT_OTA_Deinit(h_ota);
    }

    if (NULL != pclient) {
        IOT_MQTT_Destroy(&pclient);
    }

    if (NULL != msg_buf) {
        HAL_Free(msg_buf);
    }

    if (NULL != msg_readbuf) {
        HAL_Free(msg_readbuf);
    }

    if (NULL != fp) {
        fclose(fp);
    }

    return rc;

  8. 固件的存储。

    在_ota_mqtt_client函数中通过下述方式打开，写入和关闭一个文件。 

    fp = fopen("ota.bin", "wb+")
...
if (1 != fwrite(buf_ota, len, 1, fp)) {
    EXAMPLE_TRACE("write data to file failed");
    rc = -1;
    break;
}
...
if (NULL != fp) {
    fclose(fp);
}

用高级版接口实现的OTA例程

现对照src/dev_model/examples/linkkit_example_solo.c分步骤讲解如何使用高级版的接口实现OTA的功能。

  1. 初始化主设备，注册FOTA的回调函数，建立与云端的连接。

    int res = 0;
int domain_type = 0, dynamic_register = 0, post_reply_need = 0;
iotx_linkkit_dev_meta_info_t master_meta_info;

memset(&g_user_example_ctx, 0, sizeof(user_example_ctx_t));

memset(&master_meta_info, 0, sizeof(iotx_linkkit_dev_meta_info_t));
memcpy(master_meta_info.product_key, PRODUCT_KEY, strlen(PRODUCT_KEY));
memcpy(master_meta_info.product_secret, PRODUCT_SECRET, strlen(PRODUCT_SECRET));
memcpy(master_meta_info.device_name, DEVICE_NAME, strlen(DEVICE_NAME));
memcpy(master_meta_info.device_secret, DEVICE_SECRET, strlen(DEVICE_SECRET));

/* Register Callback */
...
...
IOT_RegisterCallback(ITE_FOTA, user_fota_event_handler);

domain_type = IOTX_CLOUD_REGION_SHANGHAI;
IOT_Ioctl(IOTX_IOCTL_SET_DOMAIN, (void *)&domain_type);

/* Choose Login Method */
dynamic_register = 0;
IOT_Ioctl(IOTX_IOCTL_SET_DYNAMIC_REGISTER, (void *)&dynamic_register);

/* post reply doesn't need */
post_reply_need = 1;IOT_Ioctl(IOTX_IOCTL_RECV_EVENT_REPLY, (void *)&post_reply_need);

/* Create Master Device Resources */
g_user_example_ctx.master_devid = IOT_Linkkit_Open(IOTX_LINKKIT_DEV_TYPE_MASTER, &master_meta_info);
if (g_user_example_ctx.master_devid < 0) {
    EXAMPLE_TRACE("IOT_Linkkit_Open Failed\n");
    return -1;}

/* Start Connect Aliyun Server */
res = IOT_Linkkit_Connect(g_user_example_ctx.master_devid);
if (res < 0) {
    EXAMPLE_TRACE("IOT_Linkkit_Connect Failed\n");
    return -1;
}

  2. 实现上述代码中的回调函数user_fota_event_handler。

    该回调函数在如下两种情况下会被触发：

    • 直接收到云端下发的新固件通知时。

    • 由设备端主动发起新固件查询，云端返回新固件通知时。

    在收到新固件通知后，可调用IOT_Linkkit_Query进行固件下载。 

    int user_fota_event_handler(int type, const char *version){
    char buffer[128] = {0};
    int buffer_length = 128;

    /* 0 - new firmware exist, query the new firmware */
    if (type == 0) {
        EXAMPLE_TRACE("New Firmware Version: %s", version);

        IOT_Linkkit_Query(EXAMPLE_MASTER_DEVID, ITM_MSG_QUERY_FOTA_DATA, (unsigned char *)buffer, buffer_length);
    }

    return 0;
}

  3. 固件的存储。

    用户需要实现如下3个HAL接口来实现固件的存储。 

    /* SDK在开始下载固件之前进行调用 */
void HAL_Firmware_Persistence_Start(void);

/* SDK在接收到固件数据时进行调用 */
int HAL_Firmware_Persistence_Write(char *buffer, uint32_t length);

/* SDK在固件下载结束时进行调用 */
int HAL_Firmware_Persistence_Stop(void);

  4. 用户主动发起新固件查询。

    IOT_Linkkit_Query(user_example_ctx->master_devid, ITM_MSG_REQUEST_FOTA_IMAGE,
                      (unsigned char *)("app-1.0.0-20180101.1001"), 30);

OTA支持多模块

OTA除了可以升级设备固件外，还可以下载并升级设备的软件模块，客户需要在物联网平台的控制台上创建模块，如下图所示：

OTA module

设备端开发时, 需要将module设置为与控制台的模块名一致：

char* module = "mcu";
IOT_Ioctl(IOTX_IOCTL_SET_MODULE, (void *)module);

其他流程如正常的ota测试流程，在云端控制台部署任务后, 设备端会有如下日志, 具体见其中的module字段：

[dbg] otamqtt_UpgrageCb(111): topic=/ota/device/upgrade/a1******PjW/foDzDj*******3PDJ9d
[dbg] otamqtt_UpgrageCb(112): len=431, topic_msg={"code":"1000","data":{"size":143360,"module":"mcu","sign":"867f1536fb********a2205436252","version":"111","url":"https://iotx-******ily.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/ota/338ac9db05545dcab9*********52/ck75mi***********5xbgz61vl.tar?Expires=1582951757&OSSAccessKeyId=aS4***********j6Gy&Signature=urw%2F9WAlizQui*************0A%3D","signMethod":"Md5","md5":"867f1536fb*********436252"},"id":1582865357795,"message":"success"}
[dbg] otamqtt_UpgrageCb(129): receive device upgrade
[inf] ofc_Init(47): protocol: https
received state: -0x092C(msg queue size: 0, max size: 50)
received state: -0x092C(msg enqueue w/ message type: 43)
received state: -0x092C(msg dequeue)
received state: -0x0938(alink event type: 43)
received state: -0x0938(new fota information received, 111)
user_fota_module_event_handler.219: New Firmware Version: 111, module: mcu

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