AliOS Things全链路优化-CoAP FOTA

摘要： FOTA（Firmware Over-The-Air）即空中固件升级功能；CoAP(Constrained Application Protocol),字面意思为受限的应用协议，基于UDP，专为资源有限的物联网设备量身定制；所以AliOS Things的纯CoAP FOTA就是专为资源有限的物联网设备(如基于NB-IoT,LoRa)提供的远程固件升级功能。

FOTA（Firmware Over-The-Air）即空中固件升级功能；CoAP(Constrained Application Protocol),字面意思为受限的应用协议，基于UDP，专为资源有限的物联网设备量身定制；所以AliOS Things的纯CoAP FOTA就是专为资源有限的物联网设备(如基于NB-IoT,LoRa)提供的远程固件升级功能。

1.AliOS Things1.1.2 FOTA简介
我们先看一下当前版本(AliOS Thing1.1.2)的FOTA结构图：

简要介绍：

信息交互通道：指与特定的云平台交互更新信息如版本上报、查询，下载链接获取，进度上报等控制或通知类信息；
下载通道：通过1中获取的下载链接下载指定固件；
FOTA service:fota主服务；
版本管理：维护升级前后的固件版本；
Security：fota安全部分，包括通道安全（mbedtls）,固件下载校验，flash写入校验等；
Hal适配层：针对特定硬件的接口适配，主要指flash操作部分；
启动参数设置/固件更新：这里分两种情况，1.乒乓升级，直接将新固件写入与当前程序运行分区对等的另一个分区中，下载完成后设置启动参数让下次程序启动直接从FOTA下载分区启动，每次更新来回切换；2.下载完成后设置启动参数进入bootloader中，将下载好的固件从下载分区中复制到程序运行分区以完成固件升级。

2.CoAP块传输
CoAP协议格式：

RFC7959定义了CoAP协议的块输出规范，对于resource representation无法通过一个CoAP数据包承载时，发起块传输过程。块传输使用options字段进行控制。

CoAP块传输标准新增了4个Option(size1最早在RFC7252中定义，RFC7959扩展了其含义)。 块传输机制采用Block1和Size1完成Request中Resource Presentation的块传输；采用Block2和Size2完成Response中的Resource Presentation的块传输；

FOTA CoAP下载由客户端像服务端请求资源，所以采用BLOCK2请求资源。

Block 格式：

Option Value为变长0-3个字节的无符号数。

NUM：具有给定大小的块序列内的块（NUM）的相对数（从0开始编号），即块序号
M：是否有更多块
SZX:块大小，取值0-6，实际每个块的payload为2^ (4+SZX)，即块大小为16-1024Byte

Block2出现在Response中，Option value取值含义：

NUM：表示当前Message的Payload在整个body中的编号
M：表示是否还有更多块才能完成整个body的传输
SZX：当M为1时，表示当前Message的Payload的大小(2**(SZX+4))；当M为0时，实际Payload为1到2**（SZX+4）Byte；
Block2出现在Request中，属于控制性用法：

NUM：期望Response传输的块号
M：无意义，设置为0
SZX：当NUM为0时，表示希望采用的块大小；当NUM非0时，直接采用上一个接收到的Response中的块大小

3.纯CoAP FOTA
通过上节我们对CoAP块传输有了比较详细的了解，CoAP FOTA正是借助了CoAP块传输功能实现完整固件的下载。如第一节FOTA框架图，当交互通道与下载通道都走CoAP协议时，即为纯CoAP FOTA，仅仅依赖UDP协议，无需资源消耗较大的TCP协议支持，甚至连TCP/IP协议栈都不用实现，从而减少code size,ram等资源占用，更重要的是CoAP对网络带宽/网络稳定性要求要求都很低，说到此，可能很多人都想到了NB-IoT，LoRa环境，没错，我们针对这种低功耗低性能场景有备而来。CoAP FOTA流程如下：

4.上板测验：
至此，我们对CoAP FOTA应该有了较深的理解，如果想实战试一把，请移步 AliOS Things github，下载代码搭建环境亲自体验一把，我们配有较丰富并持续丰富中的指导文档，请参考https://github.com/alibaba/AliOS-Things/wiki/AliOS-Things-FOTA-Porting-Guide 功能验证章节。

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