自嵌入式系統(tǒng)問(wèn)世以來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)固件更新一直是每個(gè)嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。訪問(wèn)諸如JTAG或SWD編程器之類(lèi)的編程工具以及對(duì)編程端口進(jìn)行物理訪問(wèn)通常需要使用額外接口（如USB，CAN，串行端口等）來(lái)更新固件。隨著許多設(shè)備現(xiàn)在可以訪問(wèn)Internet并成為IoT設(shè)備，越來(lái)越需要執(zhí)行無(wú)線(xiàn)更新。在今天的帖子中，我們將使用Amazon Web Services（AWS）和FreeRTOS看看如何進(jìn)行OTA。

使用AWS的OTA概述

OTA更新可能會(huì)使開(kāi)發(fā)人員第一次（或多次）遇到更新感到有些恐懼，該過(guò)程涉及很多部分，但總體而言，OTA流程可以分解為以下所示的簡(jiǎn)單圖表：

如您所見(jiàn)，固件更新包含三個(gè)主要部分：

發(fā)布新固件更新的OEM

存儲(chǔ)并更新AWS

接收固件更新的已部署設(shè)備

顯然，在此示例中，AWS在整個(gè)過(guò)程中扮演著非常重要的角色。首先，將新的固件映像上傳到S3存儲(chǔ)桶，該存儲(chǔ)桶用于存儲(chǔ)固件映像。接下來(lái)，將新固件添加到S3存儲(chǔ)桶中，OEM將使用IoT核心版調(diào)度一項(xiàng)作業(yè)，該作業(yè)將通知已部署的設(shè)備有可用的固件更新。最后，已部署的設(shè)備下載新映像，對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，然后更新其應(yīng)用程序代碼。屆時(shí)，將更新設(shè)備并運(yùn)行新的應(yīng)用程序代碼，直到進(jìn)程重新啟動(dòng)并且有新的更新可用為止。

微控制器中的OTA支持

概述確實(shí)使OTA更新看起來(lái)很簡(jiǎn)單，這是因?yàn)殚_(kāi)發(fā)人員已經(jīng)完成了所有繁重的工作。如果團(tuán)隊(duì)決定他們要從頭開(kāi)始構(gòu)建自己的解決方案，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)他們將投入大量的開(kāi)發(fā)工作。團(tuán)隊(duì)確實(shí)不想建立自己的OTA解決方案，而是利用現(xiàn)有的解決方案，以便他們可以專(zhuān)注于自己的產(chǎn)品功能和差異化因素。對(duì)于計(jì)劃使用FreeRTOS的團(tuán)隊(duì)，他們可以利用Amazon的FreeRTOS庫(kù)和OTA示例來(lái)極其快速地啟動(dòng)并運(yùn)行OTA解決方案。

AWS OTA解決方案的一個(gè)好處是，許多微控制器供應(yīng)商都支持該解決方案。例如，如果您要訪問(wèn)AWS合作伙伴設(shè)備目錄，您會(huì)發(fā)現(xiàn)有數(shù)十家芯片供應(yīng)商合作伙伴支持了近60種不同的開(kāi)發(fā)板。現(xiàn)在，并非所有這些都支持OTA解決方案，但是相當(dāng)一部分支持。這為開(kāi)發(fā)人員提供了廣泛的設(shè)備可供選擇，此外，開(kāi)發(fā)人員還可以將示例移植到其他處理器上。

OTA功能和能力

在過(guò)去的幾周中，我將特別在Infineon / Cypress PSoC 64 Standard Secure–AWS Wi-Fi BT Pioneer Kit上嘗試通過(guò)FreeRTOS來(lái)測(cè)試AWS OTA演示代碼。我提到此套件是因?yàn)閺陌踩嵌葋?lái)看，它特別有趣，因?yàn)樗鼈儾粌H支持“傳統(tǒng)” OTA或引導(dǎo)加載程序，而且還盡力確保不僅可以安全地更新固件，還確保引導(dǎo)微控制器上的處理過(guò)程建立了安全的信任根。

并非所有OTA或Bootloader解決方案都是一樣的，而且在許多情況下，還存在自定義和配置的空間。例如，默認(rèn)情況下，PSoC 64 OTA演示被配置為為推送到S3存儲(chǔ)桶的固件提供標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制文件輸出。但是，在Cypress工具鏈中，有一個(gè)Secure SDK工具，其中包含可用于加密固件映像的幾種策略。然后，安全引導(dǎo)加載器上的設(shè)備會(huì)在對(duì)新固件映像進(jìn)行寫(xiě)入之前對(duì)其進(jìn)行解密和驗(yàn)證。

在查看適用于微控制器的潛在OTA解決方案時(shí)，應(yīng)牢記以下幾個(gè)功能：

微控制器建立信任根

微控制器包括一個(gè)安全的引導(dǎo)程序（用于驗(yàn)證完整性，驗(yàn)證和解密映像）

固件映像可以加密

易于生成固件更新

易于管理已部署設(shè)備的數(shù)量

結(jié)論

OTA更新正迅速成為幾乎所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的要求。這些解決方案可幫助開(kāi)發(fā)人員以最少的精力在現(xiàn)場(chǎng)更新固件，從而使他們比起引導(dǎo)加載程序和OTA等通用設(shè)備設(shè)計(jì)元素，將更多的精力放在產(chǎn)品上。在嘗試使用Cypress PSoC 64開(kāi)發(fā)板和AWS OTA演示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，我發(fā)現(xiàn)我能夠配置AWS和開(kāi)發(fā)板在第一次進(jìn)行固件更新的時(shí)間大約為一個(gè)小時(shí)，這很不錯(cuò)，因?yàn)閺念^開(kāi)始啟動(dòng)這樣的解決方案通常需要幾個(gè)月的時(shí)間。
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