silicon labs平台通过串口升级固件方案

2023-05-16

开发环境

windows
simplicity studio 5
geck sdk 4.1

一 bootloader

新建BGAPI UART DFU工程
在这里插入图片描述

工程新建完成以后看一下linkerfile.ld文件的flash和ram的配置跟自己的application工程是否对应得上
配置串口波特率和引脚
默认使用PB0进入bootloader模式，这里改成None

二准备bt_host_uart_dfu.exe

geck sdk里面提供了bt_host_uart_dfu.exe的源码，但是需要自己编译。windows环境需要使用MinGW工具，linux使用make指令直接就可以编译出可执行文件。

2.1 安装MinGW

下载地址： https://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/

在这里插入图片描述
MinGW-W64-install.exe是在线安装，经常会提示错误，在这里建议直接下载x86_64-win32-seh。
下载完之后直接解压出来即可。

将bin的路径设置到环境变量Path中
在这里插入图片描述
在cmd界面中执行gcc -v，显示版本号说明安装成功。

2.2 编译

bt_host_uart_dfu的源码在gecko_sdk\app\bluetooth\example_host\bt_host_uart_dfu目录下
在该目录下使用shell power执行命令 mingw32-make 生成exe
在这里插入图片描述
不出意外在exe目录下生成了一个bt_host_uart_dfu.exe

下载MinGW有困难的可以直接下载这个 bt_host_uart_dfu.exe

三升级

升级的过程如下图：
在这里插入图片描述

固件(APP)收到 bt_host_uart_dfu.exe 发过来的升级指令：20 00 FF 02，固件收到改指令以后重启并进入bootloader模式
bootloader接收 bt_host_uart_dfu.exe 发送过来的新固件。
bootloader将新固件直接写到APP区域

全部写完以后直接启动APP，在升级过程中如果被中断了，那么设备将一直处于bootloader模式。

首先，当前固件需要能够接收串口发送过来的数据。

将bt_host_uart_dfu.exe 和 application.gbl放在同一个文件夹里面，在该文件夹下打开power shell执行如下指令

 .\bt_host_uart_dfu.exe -u COM14 -f -l 4 -b 115200 .\application.gbl

-u指定串口号
-f 表示禁止使用流控
-l 4 指定log日志级别
-b 指定波特率

特别注意：bt_host_uart_dfu.exe默认是开启流控的，如果你的bootloader没有开启流控，一定要加上-f参数，否者你会看到数据发出来了但是对方却怎么也收不到

bt_host_uart_dfu.exe 执行的最初会发送指令20 00 FF 02，固件收到这个数据之后就进入bootloader模式。


#define BOOTLOADER_RESET_REASON_BOOTLOAD      0x0202u
#define BOOTLOADER_RESET_SIGNATURE_VALID      0xF00Fu
#define SRAM_BASE                            (0x20000000UL) 
void bootloader_mode(void)
{
  BootloaderResetCause_t *cause = (BootloaderResetCause_t *) (SRAM_BASE);

  cause->reason = BOOTLOADER_RESET_REASON_BOOTLOAD;
  cause->signature = BOOTLOADER_RESET_SIGNATURE_VALID;

  CHIP_Reset();
}

之后不出意外就可以升级成功了。

四改进bootloader

BGAPI默认是单区更新的，也就是bootloader会把收到的新固件直接覆盖掉原来的固件。如果在升级的过程中被中断了，那么设备将一直处于bootloader模式。

4.1 升级过程描述

通过下面几步操作可以实现双区更新，并且升级过程被中断还可以启动老的固件。
在这里插入图片描述

固件(APP)收到 bt_host_uart_dfu.exe 发过来的升级指令：20 00 FF 02，固件收到改指令以后重启并进入bootloader模式
bootloader接收 bt_host_uart_dfu.exe 发送过来的新固件。
bootloader将新固件写到APP_bak区域。

一直重复步骤2和3直到所有固件都接收完成

新固件验证完成以后，bootloader将APP_bak区域的新固件搬运到APP区域，并启动新的APP

4.2 代码修改

修改btl_bootloader.c的flashData函数

static void flashData(uint32_t address,
                      uint8_t  data[],
                      size_t   length)
{
  const uint32_t pageSize = (uint32_t)FLASH_PAGE_SIZE;

  //ching: 默认是写到了0x4000地址，这里改成0x5C000地址处，address传过来的地址默认以0x4000为基地址
  address += 360448;//0x5C000 - 0x4000 = 360448, 加360448偏移到0x5C000地址处
  // Erase the page if write starts at a page boundary
  if (address % pageSize == 0UL) {
    flash_erasePage(address);
  }

  // Erase all pages that start inside the write range
  for (uint32_t pageAddress = (address + pageSize) & ~(pageSize - 1UL);
       pageAddress < (address + length);
       pageAddress += pageSize) {
    flash_erasePage(pageAddress);
  }

  flash_writeBuffer_dma(address, data, length, SL_GBL_MSC_LDMA_CHANNEL);
}

修改btl_bootloader.c的bootload_applicationCallback函数

#define PACK_LEN  1024
/**
 * @ching:
 * @brief 将0x5C000地址处的固件全部搬运到0x4000地址处
 * @param length 已经接收到的新固件长度
 */
static void install_application(uint32_t length)
{
  const uint32_t pageSize = (uint32_t)FLASH_PAGE_SIZE;

  uint32_t bak_address = 0x5C000;

  uint32_t write_address = 0x4000;

  uint8_t buffer[PACK_LEN];
  uint16_t seg = length / PACK_LEN;
  if(length % PACK_LEN){
      seg += 1;
  }

  LOGD("seg: %d\n", seg);

  for(int i = 0; i < seg; i++){

      LOGD("write_address: %08x\n", write_address);
      if(write_address % pageSize == 0){
          flash_erasePage(write_address);
      }

      memset(buffer, 0, PACK_LEN);

      memcpy(buffer, (uint32_t *)(bak_address + i * PACK_LEN), PACK_LEN);

      flash_writeBuffer(write_address, buffer, PACK_LEN);
      write_address += PACK_LEN;
  }
}
void bootload_applicationCallback(uint32_t address,
                                          uint8_t  data[],
                                          size_t   length,
                                          void     *context)
{
  static uint32_t app_length = 0;
  (void)context;

  //ching: 使用一个特殊的长度值来判断是否进行搬运工作
  if(length == 0xA5A5A5A5){
      //copy 0x5C000内容到0x4000 长度 app_length
      LOGD("all length: %d\n", app_length);
      install_application(app_length);
      app_length = 0;
      return;
  }


  // Check if addresses to write to are within writeable space
  if ((address < (uint32_t)(mainBootloaderTable->startOfAppSpace))
      || ((address + length)
          > (uint32_t)(mainBootloaderTable->endOfAppSpace))) {
    BTL_DEBUG_PRINT("OOB 0x");
    BTL_DEBUG_PRINT_WORD_HEX(address);
    BTL_DEBUG_PRINT_LF();
    return;
  }

  //ching: 记录新固件的长度
  app_length += length;
  flashData(address, data, length);
}

修改btl_comm_bgapi_common.c的bootloader_bgapi_communication_main函数
当收到更新完成指令后调用applicationCallback回调并传入len = 0xA5A5A5A5

else if (command.header.class == BGAPI_PACKET_CLASS_SYSTEM) {
      // BGAPI System command
      switch (command.header.command) {
        case SYSTEM_RESET:
          LOGD("Reset request\n");

          //ching: 长度传0xA5A5A5A5，新固件已经接收完成，开始搬运工作
          parseCb->applicationCallback(0, NULL, 0xA5A5A5A5, NULL);

         
          break;

完成以上步骤之后，bootloader就实现了双区更新的功能。

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