详解蓝牙空中升级(BLE OTA)原理与步骤《三》4.详解如何移植DFU功能到ble_app_uart为了让SDK14及

4. 详解如何移植DFU功能到ble_app_uart

为了让SDK14及以后版本的ble_app_uart具有DFU功能，有2种做法，一是把NUS服务移植到ble_app_buttonless_dfu中，这种方法相对来说更简单，大家可以自己去实践一下；二是把DFU服务移植到ble_app_uart中，这种移植方式挑战更大，但更有利于我们理解DFU的工作原理，我们现在就来阐述如何给ble_app_uart加上OTA功能。如前所述，OTA过程中，手机跟设备可以进行配对和bonding，也可以用明文进行蓝牙通信。配对bonding的时候，我们可以让BootLoader和application共享bonding信息，也可以只让application进行配对bonding，而BootLoader还是以明文方式进行蓝牙通信。

Nordic已经把DFU服务做成了一个模块，大家只要把这个模块加到自己的应用中，然后完成一些必须的配置，初始化以及回调函数的撰写，再加上把SVCI模块（SVCI模块主要用来修改BootLoader的一些配置参数）加入到应用中移植即可大功告成。在SDK中，DFU服务的名字是：BLE_DFU_SERVICE，这个服务放在文件ble_dfu.c中，而ble_dfu.c又有两个后端实现：ble_dfu_unbonded.c和ble_dfu_bonded.c，分别对应无bonding明文蓝牙连接和有bonding的蓝牙连接，下面也将分这两种情况详细阐述移植过程。

4.1 明文正常连接OTA（无bonding）

用Keil打开如下工程：SDK根目录\examples\ble_peripheral\ble_app_uart\pca10040\s132\arm5_no_packs
添加DFU服务有关的文件，目录和宏定义。首先添加如下DFU目录及相关文件：

在define中添加这些宏：DEBUG DFU_SUPPORT BL_SETTINGS_ACCESS_ONLY NRF_DFU_SVCI_ENABLED NRF_DFU_TRANSPORT_BLE=1，其中DEBUG宏只是为了调试方便而设置的，跟DFU本身无关。DFU_SUPPORT是我用来控制我添加的DFU代码的，删掉DFU_SUPPORT，将不编译所有DFU有关代码。其余的宏都是系统自带的，如果要支持DFU，就必须要添加。

然后包含如下目录：

修改sdk_config.h文件。首先我们需要使能BLE_DFU模块，及选择OTA蓝牙连接方式，如下为使用明文进行蓝牙通信的配置：

#define BLE_DFU_ENABLED 1
#define NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS 0

同时我们还需要修改softdevice配置。现在整个应用包括2个供应商自定义UUID：NUS和DFU（其实这两个UUID可以合成一个，但由于历史原因，DFU和NUS分别使用了两个不同的vs UUID），相应地ATT table size也要变大，然后应用程序RAM起始地址也需要跟着变，如下（注：这里的NRF_SDH_BLE_GATTS_ATTR_TAB_SIZE 设置得稍稍偏大）：

#define NRF_SDH_BLE_GATTS_ATTR_TAB_SIZE 1600
#define NRF_SDH_BLE_VS_UUID_COUNT 2

修改应用程序RAM起始地址，如下：

修改main.c文件。首先添加如下头文件：

#include "ble_dfu.h"
#include "nrf_bootloader_info.h"
#include "nrf_power.h"

然后在main函数的开始处，添加修改BootLoader广播名字的代码，这一行代码是可选的，如果想改掉BootLoader默认的广播名字，就需要它；反之就不需要：

err_code = ble_dfu_buttonless_async_svci_init();
APP_ERROR_CHECK(err_code);

然后在services_init()中添加ble dfu服务

dfus_init.evt_handler = ble_dfu_evt_handler;
err_code = ble_dfu_buttonless_init(&dfus_init);
APP_ERROR_CHECK(err_code);

ble_dfu_evt_handler回调函数的撰写，大家只要按照要求来，就没问题，如果应用只支持一个连接，那么ble_dfu_evt_handler可以直接为空。如果应用支持多个连接，可以参考ble_app_buttonless_dfu做法，这里就不贴代码了。

在跳转到bootloader之前，如果你想做一些专门的代码处理，比如完成pending的Flash操作，比如关闭某些模块，那么你可以注册一个app_shutdown_handler来做这些工作。（注：这一步不是必须的，是可选的！）

NRF_PWR_MGMT_HANDLER_REGISTER(app_shutdown_handler, 0);

（这一步可选）之前的ble_app_uart是没有BootLoader的，所以启动起来非常快。现在加了BootLoader代码，为了加快system off唤醒的速度，可以定义如下语句，

 nrf_power_gpregret2_set(BOOTLOADER_DFU_SKIP_CRC);

然后先disable softdevice，然后再进入system off模式。这一步本身跟DFU没有什么关系，主要是为了加快程序启动速度而另加的。

编译工程，并将生成的hex文件改名为“app.hex”
然后按照3.1****节的步骤一步一步完成后续的DFU过程。

4.2 bonding连接OTA

4.1节的工程已经移植了DFU功能，现在我们再把bonding功能移植到4.1节工程上，就可以让我们的应用同时支持DFU和bonding。Bonding功能是通过peer_manager模块来实现的，大家只要把peer_manager有关的文件添加进来，就可以实现bonding的目标。

打开4.1节的工程
添加如下文件：

修改sdk_config.h文件，需要修改多个地方，如下：

#define PEER_MANAGER_ENABLED 1
#define FDS_ENABLED 1
#define NRF_SDH_BLE_SERVICE_CHANGED 1
#define NRF_FSTORAGE_ENABLED 1
#define NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS 1

当NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS设为1时，表示application将与主机进行bonding，同时该bonding信息将共享给BootLoader，也就是说，进入bootloader模式后，主机将使用以前的bonding信息与设备进行加密连接。

在main.c文件开头，包含如下头文件：

#include "peer_manager.h"

在main函数中添加peer_manager_init()，其定义如下所示：

![复制代码](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/2a2236a3022744ac9f8cd06c14b4befe~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image)

static void peer_manager_init()
{
    ble_gap_sec_params_t sec_param;
    ret_code_t           err_code;

    err_code = pm_init();
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    memset(&sec_param, 0, sizeof(ble_gap_sec_params_t));

    // Security parameters to be used for all security procedures.
    sec_param.bond           = SEC_PARAM_BOND;
    sec_param.mitm           = SEC_PARAM_MITM;
    sec_param.lesc           = SEC_PARAM_LESC;
    sec_param.keypress       = SEC_PARAM_KEYPRESS;
    sec_param.io_caps        = SEC_PARAM_IO_CAPABILITIES;
    sec_param.oob            = SEC_PARAM_OOB;
    sec_param.min_key_size   = SEC_PARAM_MIN_KEY_SIZE;
    sec_param.max_key_size   = SEC_PARAM_MAX_KEY_SIZE;
    sec_param.kdist_own.enc  = 1;
    sec_param.kdist_own.id   = 1;
    sec_param.kdist_peer.enc = 1;
    sec_param.kdist_peer.id  = 1;

    err_code = pm_sec_params_set(&sec_param);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    err_code = pm_register(pm_evt_handler);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
}

![复制代码](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/2a2236a3022744ac9f8cd06c14b4befe~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image)

添加pm_evt_handler定义，代码如下所示：

static void pm_evt_handler(pm_evt_t const * p_evt)
{
    pm_handler_on_pm_evt(p_evt);
    pm_handler_flash_clean(p_evt);
}

在ble_evt_handler中删除BLE_GAP_EVT_SEC_PARAMS_REQUEST分支，因为这个分支在peer_manager模块中已经进行处理了，这里再处理一次，会产生异常：

//        case BLE_GAP_EVT_SEC_PARAMS_REQUEST:
//            // Pairing not supported
//            err_code = sd_ble_gap_sec_params_reply(m_conn_handle, BLE_GAP_SEC_STATUS_PAIRING_NOT_SUPP, NULL, NULL);
//            APP_ERROR_CHECK(err_code);
//            break;

修改advertising_start定义，增加删除bonding信息功能（如果你不需要这个功能，也可以不改）
（此步可选）一般来说，如果用户在手机端把配对信息删掉了，为了安全起见，设备端也需要把相关配对信息清掉，然后才可以允许手机和设备再次进行配对和bonding。如何触发设备端bonding信息的删除操作？可以通过按键检测的方式来做，比如目前我们这个例子的做法。但是有很多设备没有按键，而且很多人希望这种二次配对的操作对用户来说无感，即哪怕用户删掉了手机端配对信息，如果用户想发起第二次配对请求，设备也能接受，而且操作过程跟用户第一次发起配对请求的过程一模一样。Nordic SDK其实是兼容这种操作的，用户只需在pm_evt_handler()中添加如下代码即可：

![复制代码](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/2a2236a3022744ac9f8cd06c14b4befe~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image)

        if (p_evt->evt_id == PM_EVT_CONN_SEC_CONFIG_REQ)
        {
                pm_conn_sec_config_t cfg;
                cfg.allow_repairing = true;
                pm_conn_sec_config_reply(p_evt->conn_handle, &cfg);
        }

![复制代码](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/2a2236a3022744ac9f8cd06c14b4befe~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image)

上述所有代码都包括在“BONDING_SUPPORT”宏中。
编译工程，将生成的hex文件改名为app.hex
然后按照3.1****节步骤来执行OTA过程，不过如下几点需要注意：

- 如果你在应用中把NRF_DFU_BLE_BUTTONLESS_SUPPORTS_BONDS设为1，那么bootloader代码就不能采用默认配置，请修改bootloader工程中的sdk_config.h文件中的如下宏定义，然后重新编译生成新的bootloader.hex。

              #define NRF_DFU_BLE_REQUIRES_BONDS 1
              #define NRF_SDH_BLE_SERVICE_CHANGED 1

- 在nRF Connect中勾选“keep bond information”选项，如下：

- 手机连接设备成功后，请手动使能CCCD，以让手机自动发起bonding请求

- DFU升级成功后，设备将会与手机自动重连，此时需点击“Refresh services”，以获得设备最新服务列表，如下：

上述代码工程我已打包成：ble_app_uart_ota_SDK16_0_0.rar，并上传到百度网盘，大家下载下来解压缩到：SDK根目录\examples\ble_peripheral这个目录下，就可以直接编译和运行。DFU过程中用到的所有脚本我也帮大家做好了，大家可以直接下载下来使用，其中secure_ble_S132_uart_SDK160_nRF52832_Nobonding.rar对应明文蓝牙传输，secure_ble_S132_uart_SDK160_nRF52832_bonding.rar对应bonding蓝牙传输。

5 手机端DFU参考代码

Nordic不仅提供DFU设备端的参考代码，同时提供手机端的参考代码。Nordic分别开发了Android版和iOS版的DFU库，大家可以直接拿过来使用，集成到自己的移动端app中，这两个库都放在github上，链接如下所示：

Android版DFU库：github.com/NordicSemic…
iOS版DFU库：github.com/NordicSemic…

Nordic还提供了一个移动端app：nRF Toolbox，nRF Toolbox是代码开源的，里面也集成了上面提到的DFU库，大家可以参考nRF Toolbox来开发自己的移动端app。nRF Toolbox源码也可以在github上找到：

Android版nRF Toolbox源代码及开发说明请参考：github.com/NordicSemic…
iOS版nRF Toolbox源代码及开发说明请参考：github.com/NordicSemic…

nRF Toolbox软件界面如下所示：