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蓝牙空中升级(BLE OTA)原理与步骤
一、概述
DFU（Device Firmware Update），设备固件升级的意思。
OTA（Over The Air）是实现DFU的一种方式，准确说OTA全称应该是OTA DFU，即通过空中无线方式实现设备固件升级。
通过无线通信方式实现DFU的，都可以叫OTA，比如 2G / 3G / 4G / WIFI / 蓝牙 / NFC / Zigbee，都支持OTA。
DFU除了可以通过无线方式（OTA）进行升级，也可以通过有线方式进行升级，比如通过UART，USB或者SPI通信接口来升级设备固件。
DFU分为 后台式 与 非后台式
- 后台式DFU：又称静默式DFU（Silent DFU），升级的时候，新固件在后台悄悄下载，即新固件下载属于应用程序功能的一部分，在新固件下载过程中，应用可以正常使用，也就是说整个下载过程对用户来说是无感的，下载完成后，系统再跳到Bootloader模式，由Bootloader完成新固件覆盖老固件的操作，至此整个升级过程结束。
- 非后台式DFU：升级的时候，系统需要先从应用模式跳入到Bootloader模式，由Bootloader进行新固件下载工作，下载完成后Bootloader继续完成新固件覆盖老固件的操作，至此升级结束。早先的功能机就是采用非后台式 DFU来升级操作系统的，即用户需要先长按某些按键进入Bootloader模式，然后再进行升级，整个升级过程中手机正常功能都无法使用。
双区DFU（Dual bank）和单区DFU（Single bank），双区或者单区DFU式新固件和老固件覆盖的两种方式。
后台式DFU（双区模式）：必须采用双区模式进行升级，即老系统（老固件）和新系统（新固件）各占一块Bank（存储区），假设老固件放在Bank0中，新固件放在Bank1中，升级的时候，应用程序先把新固件下载到Bank1中，只有当新固件下载完成并校验成功后，系统才会跳进Bootloader模式，然后擦除老固件所在的Bank0区，并把新固件拷贝到Bank0区中。
非后台式DFU：可以采用双区模式，也可以采用单区模式
非后台式DFU（双区模式）：双区模式下新老固件各占一块Bank（老固件为Bank0，新固件为Bank1），升级时，系统先跳入Bootloader模式，然后Bootloader程序把新固件下载到bank1中，只有新固件下载完成并校验成功后，才会去擦除老固件所在的bank0区，并把新固件拷贝到bank0区
非后台式DFU（单区模式）：单区模式的非后台式DFU只有一个Bank0，老固件和新固件分享这一个bank0，升级的时候，进入bootloader模式后立马擦除老固件，然后直接把新固件下载到同一个bank中，下载完成后校验新固件的有效性，新固件有效升级完成，否则要求重来。（跟非后台式DFU双区模式相比，单区模式节省了一个Bank的Flash空间，在系统资源比较紧张的时候，单区模式是一个不错的选择）
（不管是双区模式还是单区模式，升级过程出现问题后，都可以进行二次升级，都不会出现“变砖”情况。不过双区模式有一个好处，如果升级过程中出现问题或者新固件有问题，它还可以选择之前的老固件老系统继续执行而不受其影响。而单区模式碰到这种情况就只能一直待在bootloader中，然后等待二次或者多次升级尝试，此时设备的正常功能已无法使用，从用户使用这个角度来说，你的确可以说此时设备已经“变砖”了。所以说，虽然双区模式牺牲了很多存储空间，但是换来了更好的升级体验。）
二、Nordic SDK DFU工作原理
采用双区模式：Bank0存放的是D程序（老固件），Bank1存放的是新固件。应用程序只在Bank0里跑，Bank1平时为空或者忽略，升级时，先跳转到Bootloader，然后接收新固件并放在Bank1中，最后把Bank1里边的固件拷贝到Bank0中。
采用单区模式：单区模式则没有Bank1存储区，系统只跑Bank0里面的代码，升级的时候，先跳转到Bootloader，先擦除Bank0里面的程序（老固件），并把新固件直接放在Bank0中。
升级时如何跳转到Bootloader？
Nordic SDK 将DFU分为按键式DFU和非按键式DFU，按键式DFU是上电时长按某按键进入Bootloader模式。非按键式是整个DFU过程中设备端无任何人工干预，通过BLE/UART/USB接口给应用程序发送一条指令，应用程序收到指令后自动进入Bootloader模式。不管是什么方式进入Bootloader，Bootloader工作过程都是一样的。
跳转到Bootloader后的执行操作
程序跳转到Bootloader后，根据Bootloader需不需要对新固件进行验签。（DFU分为开放式DFU和安全式DFU）
开放式DFU： Bootloader不做任何验证，直接把新固件进行升级。
安全式DFU： Bootloader存有一把公钥，Bootloader会先把公钥验证新固件的签名，验签通过，允许后续的工作。（如果验签失败，Bootloader将拒绝升级，重新跳回应用程序）
目前SDK支持Bluetooth、UART、USB三种方式接受新固件，官方SDK中可以找到此三种方式的工程目录。
nRF51/52启动流程：
系统上电之后，系统先执行Softdevice，Softdevice通过读取UICR寄存器的一个值，来判断系统目前是否有Bootloader，如果没有Bootloader，系统直接跳到Application；如果有Bootloader，系统先跳到Bootloader，Bootloader再根据相关情况来决定是进入升级模式还是进入Application。
Bootloader主要判断如下几种情况：
按键是否按下（按键进入Bootloader DFU）
保持寄存器GPREGRET1是否为 0xB1
上次DFU过程是否还在进行
应用程序校验是否通过