AliOS Things全鏈路優化-CoAP FOTA

摘要： FOTA（Firmware Over-The-Air）即空中固件升級功能；CoAP(Constrained Application Protocol),字面意思爲受限的應用協議，基於UDP，專爲資源有限的物聯網設備量身定製；因此AliOS Things的純CoAP FOTA就是專爲資源有限的物聯網設備(如基於NB-IoT,LoRa)提供的遠程固件升級功能。

FOTA（Firmware Over-The-Air）即空中固件升級功能；CoAP(Constrained Application Protocol),字面意思爲受限的應用協議，基於UDP，專爲資源有限的物聯網設備量身定製；因此AliOS Things的純CoAP FOTA就是專爲資源有限的物聯網設備(如基於NB-IoT,LoRa)提供的遠程固件升級功能。

1.AliOS Things1.1.2 FOTA簡介

咱們先看一下當前版本(AliOS Thing1.1.2)的FOTA結構圖：

簡要介紹：

信息交互通道：指與特定的雲平臺交互更新信息如版本上報、查詢，下載連接獲取，進度上報等控制或通知類信息；
下載通道：經過1中獲取的下載連接下載指定固件；
FOTA service:fota主服務；
版本管理：維護升級先後的固件版本；
Security：fota安所有分，包括通道安全（mbedtls）,固件下載校驗，flash寫入校驗等；
Hal適配層：針對特定硬件的接口適配，主要指flash操做部分；
啓動參數設置/固件更新：這裏分兩種狀況，1.乒乓升級，直接將新固件寫入與當前程序運行分區對等的另外一個分區中，下載完成後設置啓動參數讓下次程序啓動直接從FOTA下載分區啓動，每次更新來回切換；2.下載完成後設置啓動參數進入bootloader中，將下載好的固件從下載分區中複製到程序運行分區以完成固件升級。

2.CoAP塊傳輸

CoAP協議格式：

RFC7959定義了CoAP協議的塊輸出規範，對於resource representation沒法經過一個CoAP數據包承載時，發起塊傳輸過程。塊傳輸使用options字段進行控制。

CoAP塊傳輸標準新增了4個Option(size1最先在RFC7252中定義，RFC7959擴展了其含義)。 

塊傳輸機制採用Block1和Size1完成Request中Resource Presentation的塊傳輸；採用Block2和Size2完成Response中的Resource Presentation的塊傳輸；

FOTA CoAP下載由客戶端像服務端請求資源，因此採用BLOCK2請求資源。

Block 格式：

Option Value爲變長0-3個字節的無符號數。

NUM：具備給定大小的塊序列內的塊（NUM）的相對數（從0開始編號），即塊序號
M：是否有更多塊
SZX:塊大小，取值0-6，實際每一個塊的payload爲2^ (4+SZX)，即塊大小爲16-1024Byte

Block2出如今Response中，Option value取值含義：

NUM：表示當前Message的Payload在整個body中的編號
M：表示是否還有更多塊才能完成整個body的傳輸
SZX：當M爲1時，表示當前Message的Payload的大小(2(SZX+4))；當M爲0時，實際Payload爲1到2（SZX+4）Byte；

Block2出如今Request中，屬於控制性用法：

NUM：指望Response傳輸的塊號
M：無心義，設置爲0
SZX：當NUM爲0時，表示但願採用的塊大小；當NUM非0時，直接採用上一個接收到的Response中的塊大小

3.純CoAP FOTA

經過上節咱們對CoAP塊傳輸有了比較詳細的瞭解，CoAP FOTA正是藉助了CoAP塊傳輸功能實現完整固件的下載。如第一節FOTA框架圖，當交互通道與下載通道都走CoAP協議時，即爲純CoAP FOTA，僅僅依賴UDP協議，無需資源消耗較大的TCP協議支持，甚至連TCP/IP協議棧都不用實現，從而減小code size,ram等資源佔用，更重要的是CoAP對網絡帶寬/網絡穩定性要求要求都很低，說到此，可能不少人都想到了NB-IoT，LoRa環境，沒錯，咱們針對這種低功耗低性能場景有備而來。CoAP FOTA流程以下：

4.上板測驗：

至此，咱們對CoAP FOTA應該有了較深的理解，若是想實戰試一把，請移步 AliOS Things github，下載代碼搭建環境親自體驗一把，咱們配有較豐富並持續豐富中的指導文檔，請參考https://github.com/alibaba/AliOS-Things/wiki/AliOS-Things-FOTA-Porting-Guide 功能驗證章節。