物联网设备OTA固件升级实践

1.前言

OTA（Over-the-Air Technology）即空中下载技术，是IoT物联网平台必备的一项基础功能。通过OTA方式，我们可以对分布在全球各地的IoT设备进行设备固件升级，而不必让运维人员各地奔波。本文以MQTT协议下的固件升级为例，介绍OTA固件升级流程、数据流转使用的Topic和数据格式。

2.固件升级OTA流程

MQTT协议下固件升级流程如下图所示

固件升级过程使用的Topic如下列表

1.设备端通过以下Topic上报固件版本给物联网平台 。
/ota/device/inform/${YourProductKey}/${YourDeviceName}
2.设备端订阅以下Topic接收物联网平台的固件升级通知 。
/ota/device/upgrade/${YourProductKey}/${YourDeviceName}
3.设备端通过以下Topic上报固件升级进度 。
/ota/device/progress/${YourProductKey}/${YourDeviceName}

3.固件升级实战

3.1 设备版本信息

为了实现固件升级功能，首先设备要正确上报当前固件版本，我们在设备详情可以查看到。

3.2 固件版本分布

当每个设备都准确上报固件版本时，我们可以在控制台查看到全量设备的版本发布情况。

3.3 上传新版固件

当我们需要做设备固件升级时，首先要上传新版本固件到IoT物联网平台，标记新版本号。

3.4 验证固件

新固件上传后，我们需要筛选测试设备，来验证固件是否正常，避免新固件导致设备业务异常。

验证通过后，会看到批量升级功能变为可用状态。

3.5 批量升级

点击批量升级菜单，进入升级配置页面。我们可以从多个维度筛选待升级的设备，配置升级策略。

3.6 升级过程

启动固件升级任务后，我们会看到一个升级批次。点击进入详情，可以看到待升级设备列表。

正在升级Tab会展示升级中的设备列表和升级进度。

升级成功Tab会展示已经完成固件升级的设备列表。包括当前固件版本，更新时间，状态。

升级失败Tab会展示已经升级失败的设备列表。包括当前固件版本，更新时间，失败原因

附录

IoT物联网平台推送到设备端的升级消息Payload示例

{
    "code":"1000",
    "data":{
        "size":11472299,
        "sign":"83254ac96e141affb8aa42cbfec93723",
        "version":"2-45-345b",
        "url":"https://iotx-ota.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/ota/dbab6f742ae389b40db88fc2500b08d0/ck0q5lyav00003i7hezxe0cbg.zip?Expires=1568951190&OSSAccessKeyId=cS8uRRy54RszYWna&Signature=nk0sogaxtyp7dYvKZnjNQ%2BZ8Q9w%3D",
        "signMethod":"Md5",
        "md5":"83254ac96e141affb8aa42cbfec93723"
    },
    "id":1568864790381,
    "message":"success"
}

设备固件升级模拟代码

/**
 * node aliyun-iot-device.js
 */
const fs = require('fs');
const path = require('path');
const mqtt = require('aliyun-iot-mqtt');
//设备身份三元组+区域

const options = {
    productKey: "替换pk",
    deviceName: "替换dn",
    deviceSecret: "替换ds",
    regionId: "cn-shanghai"
}

//建立连接
const client = mqtt.getAliyunIotMqttClient(options);
//订阅ota消息的Topic
const deviceUpgrade = `/ota/device/upgrade/${options.productKey}/${options.deviceName}`
client.subscribe(deviceUpgrade)


//每次连接后，上报当前固件版本
const deviceInform = `/ota/device/inform/${options.productKey}/${options.deviceName}`
client.publish(deviceInform, getFirmwareVersion("1-45-345a"))

//OTA过程中，上报进度
const deviceProgress = `/ota/device/progress/${options.productKey}/${options.deviceName}`

// 消息处理
client.on('message', function(topic, message) {

    if (topic == deviceUpgrade) {
        //收到ota消息，开始升级过程
        doUpgrade(message)
    }

})

// 本地更新
function doUpgrade(message) {
    message = JSON.parse(message)

    // 1.从url下载固件包，更新下载进度...
    client.publish(deviceProgress, getOTAUpgradeData(23))
    // 2.根据signMethod验证文件签名是否和sign值一致
    // verifyFirmware()
    // 3.重启设备，升级固件
    // burn & reboot()

}
// 更新升级进度
function getOTAUpgradeData(step) {
    const payloadJson = {
        "id": 1,
        "params": {
            "step":  step,
            "desc": " xxxxxxxx "
        }
    }
    console.log(payloadJson)
    return JSON.stringify(payloadJson);
}
// 设备当前固件版本
function getFirmwareVersion(version) {
    const payloadJson = {
        "id": 1,
        "params": {
            "version": version
        }
    }

    console.log(payloadJson)
    return JSON.stringify(payloadJson);
}

[](#80ifpi)