OTA固件升级对于物联网设备的重要性

固定协议栈OTA bootloader的优点是：升级固件的时间较短，因为只能升级应用代码；其缺点是：即使部署后发现重大问题也无法升级协议栈代码。

可升级协议栈OTA bootloader – 在可升级协议栈bootloader系统中，协议栈和应用固件都能升级。虽然不同厂商实现bootloader的方式不同，但在一个典型的可升级协议栈系统中，存储器分为三个区：–

1.Launcher（启动器）区 – 基本上而言，launcher是一个无通信接口的引导加载程序。它负责检查是否需要引导加载，然后相应地将控制权交给协议栈区或应用区。如果有一个新协议栈映像，它还负责升级协议栈的存储区。

2.协议栈区 – 该区存储BLE协议栈。当主机设备有一个新映像时，协议栈区负责与主机设备通信。此外，该区与应用共享，用于建立BLE连接，该区即扮演引导加载程序区的角色，也扮演可应用程序区的角色。该区由launcher将新协议栈固件写入该区。然后，该区引导加载应用区。

3.应用区 – 与上述其它实现相同，该区是实际应用代码。

可升级协议栈OTA bootloader的运行分为三步：

第1步：图3显示了目标设备（即需要得到OTA升级的设备）和主机设备（即有新固件并负责将其发送给目标设备的设备）。目标设备使用其现有的BLE协议栈接收新的BLE协议栈。这个新的BLE协议栈存储在存储器的应用固件区。应用固件区被新的BLE协议栈覆盖，因为物联网设备的内存通常有限。增大内存会增加设备成本，而且出于引导加载原因而增大存储器也不合理。请注意，现有BLE协议栈不能被直接覆盖，因为这将破坏正与主机通信的现有协议栈代码，从而在升级结束前中断通信。

图3：第1步：现有协议栈从主机设备接收新协议栈，并将其写入应用存储器

第2步： launcher复制应用固件区的BLE协议栈，并将其写入现有BLE协议区（见图4）。此步结束时，BLE协议区将有新的BLE协议栈。

图4：第2步： Launcher使用新协议栈覆盖现有协议栈

第3步：目标设备使用新的BLE协议栈从主机设备接收新的应用固件，然后将其写入应用固件存储区（见图5）。

图5：第3步：新协议栈接收新应用固件，然后将其写入应用区

此步之后，目标设备固件的配置如图6所示，协议栈和应用固件升级全部结束。

图6：升级结束后，存储器有了新的BLE 协议栈和应用固件

可升级协议栈bootloader的一大优势是：部署产品后，允许升级协议栈和应用。

还可以根据OTA Bootloader用于存储更新的固件映像的存储器对它们进行分类：

1.内部存储器OTA bootloader

2.外部存储器OTA bootloader

内部存储器OTA bootloader – 对于这种类型的引导加载程序，更新后的固件映像 – 新的BLE协议栈及应用固件或新的应用固件 – 被直接写入设备的内部闪存。本文至此所描述的引导加载程序架构都基于内部存储器。此类引导加载程序的优势是：无需外部存储器，因此降低了升级功能的实现成本。

外部存储器OTA bootloader – 对于外部存储器OTA bootloader，现有协议栈接收新的应用固件或新的协议栈固件及应用固件。它们被存储在外部存储器中。在以后的某个时刻，根据存储器类型（I2C、SPI或其它串口存储器），设备使用一个有线接口从外部存储器读取新固件，然后升级内部闪存。这种方式增加了外部存储器的总成本，用于设备内部存储器有限但却需要升级其协议栈的情况。请注意，在某些应用中协议栈大于应用固件。

为某个物联网应用选择组件时，必需了解芯片厂商和开发工具所支持的OTA固件升级方法。评估一个配备内部存储器的设备时，基于内部存储器的OTA升级是一种经济高效的方法。某些设备可能不允许升级协议栈，只允许升级应用固件。某些可升级协议栈OTA bootloader架构可能只允许单独升级协议栈或应用固件，从而缩短升级时间。在为您的应用选择设备时，最好提前了解这些局限性。

对设备固件进行OTA升级时，通过在空中传输，容易遭受攻击。因此，必需确保主机设备只与相关目标设备通信。此外，应对空中传输的数据进行加密，以便让其它监听BLE通信的设备无法解码这些数据。BLE 4.2改进了安全机制，能够更好地防范中间人攻击和被动监听攻击，降低IP被盗或设备被黑客劫持的风险。如果使用的是一个旧版BLE，明智的做法是手动增加一个加密层，以保护您的IP免遭被动监听。

总而言之，物联网市场中的产品需求比传统产品变化更快。此外，已得到广泛普及的BLE通信标准仍在不断演进，芯片厂商需要较长时间来支持新特性。将产品更快推向市场的压力也可能影响测试时间或产品的现场试验。鉴于这些原因，在部署产品后，OTA固件升级可让开发人员随着时间的推移增强产品功能，并修补产品缺陷。最后，选择可满足您的应用需求、保护您的IP的OTA固件升级方法也非常重要。