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ESP32_COMM/main/server/ble_ota.cpp
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C++
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/*
* ble_ota.cpp - BLE OTA GATT 服务器实现 (ESP-IDF 6.0 NimBLE)
* 所有功能封装为 BleOta 类方法。
* T5.1 - T5.5
*
* 通过 BLE GATT 接收上位机固件,支持两种目标:
* - GD32: 存入 Flash → 触发 SPI 中继转发到 GD32
* - ESP32: 直接写入 OTA 分区 → 触发重启升级自身
*
* GATT 服务:
* Service UUID: 0xFFFF
* - CTRL (0x0001, Write): 0xF7=触发GD32中继, 0xF8=触发ESP32 OTA升级(含 32B SHA-256 校验并 reboot),0xFA=重启ESP32
* - DATA_IN (0x0002, Write): cmd=0x00=GD32数据, cmd=0x01=ESP32数据
* - DATA_OUT (0x0003, Notify): 推送响应
* - VERSION (0x0004, Read): 固件版本
*/
#include <string.h>
#include <inttypes.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/semphr.h"
#include "freertos/queue.h"
#include "esp_err.h"
#include "esp_ota_ops.h"
#include "esp_system.h"
#include "esp_timer.h"
// NimBLE 协议栈
#include "nimble/nimble_port.h"
#include "nimble/nimble_port_freertos.h"
#include "host/ble_hs.h"
#include "host/ble_gap.h"
#include "services/gap/ble_svc_gap.h"
#include "services/gatt/ble_svc_gatt.h"
#include "host/ble_att.h"
// SHA-256 计算已抽离到 Esp32OtaCore,本文件不再直接引用 mbedtls
#include "app_config.h"
#include "ota_mutex.h"
#include "ble_ota.h"
#include "esp32_ota_core.h"
#include "ota_relay.h"
#include "health_monitor.h"
#include "monitor/debug_log.h"
#define TAG "BLE_OTA"
#define BLE_OTA_NOTIFY_ACK 0xA1
#define BLE_OTA_NOTIFY_FINISH 0xB1
#define BLE_OTA_NOTIFY_SHA256 0xC1 // 设备端 SHA-256 上报([0xC1] + [32字节])
#define BLE_OTA_FINISH_BEGIN_OTA_END 0x01
#define BLE_OTA_FINISH_DONE_OTA_END 0x02
#define BLE_OTA_FINISH_BEGIN_SET_BOOT 0x03
#define BLE_OTA_FINISH_DONE_SET_BOOT 0x04
#define BLE_OTA_FINISH_BEGIN_DELAY 0x05
#define BLE_OTA_FINISH_DONE_DELAY 0x06
#define BLE_OTA_FINISH_REBOOT_NOW 0x07
#define BLE_OTA_FINISH_ERR_OTA_END 0x81
#define BLE_OTA_FINISH_ERR_SET_BOOT 0x82
#define BLE_OTA_ACK_WINDOW 32
#define BLE_ATT_ERR_OTA_BUSY 0x80 // ESP32 OTA 被其他通道占用
#define BLE_OTA_FINISH_ERR_MUTEX 0x83 // 互斥拒绝: OTA 被其他通道占用
#define BLE_OTA_FINISH_ERR_GD32_SIZE 0x84 // GD32 固件超出分区大小
#define BLE_OTA_FINISH_ERR_SHA_MISMATCH 0x85 // ESP32 OTA SHA-256 不匹配
// ============================================================
// 前向声明
// ============================================================
static void ble_ota_start_advertising(void);
static void sendWindowAck(uint8_t cmd, uint16_t seq, uint32_t completed_bytes);
static void sendFinishEvent(uint8_t stage, uint32_t value);
// ============================================================
/**
* @brief 获取 BleOta 单例实例。
* @return BleOta 类引用。
*/
BleOta& BleOta::instance()
{
static BleOta inst;
return inst;
}
// File-scope val_handle for GATT service definition (struct literal needs compile-time address)
static uint16_t s_data_out_val_handle = 0;
// ESP32 自身 OTA 收尾任务(OTA 写入/校验/重启逻辑委托给 Esp32OtaCore)
/**
* @brief 异步完成 ESP32 OTA 收尾并触发重启。
*
* 实际的 esp_ota_end / SHA 校验 / esp_ota_set_boot_partition / esp_restart 全部
* 由 Esp32OtaCore::finalize 完成。本任务仅负责:补发 ACK → 调 finalize → 上报 SHA → 通知前端。
* @param pvParameters 任务参数,当前未使用。
*/
/**
* @brief 0xFA 重启任务:为了不卡 NimBLE host task,仅在这里推送 FINISH 后 500ms 重启。
* @param pvParameters 任务参数,未使用。
*/
static void ble_esp32_restart_task(void *pvParameters)
{
(void)pvParameters;
DEBUG_INFO(TAG, "[RESTART] 推送 FINISH_REBOOT_NOW 后 500ms 重启");
sendFinishEvent(BLE_OTA_FINISH_REBOOT_NOW, 0);
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));
esp_restart();
// 不会返回
}
/**
* @brief 异步完成 ESP32 OTA 收尾并触发重启。
* @param pvParameters 前端 SHA-256 十六进制字符串(堆分配,任务负责释放)。
*/
static void ble_esp32_finish_and_reboot_task(void *pvParameters)
{
// pvParameters: heap-allocated char[65] frontend SHA hex string (or nullptr)
char *frontend_sha_hex = (char *)pvParameters;
DEBUG_INFO(TAG, "ESP32 OTA 异步收尾任务启动");
Esp32OtaCore &core = Esp32OtaCore::instance();
// 补发最终 ACK,让前端尽快得知最后一包已收到
if (BleOta::instance().m_esp32LastSeq != 0xFFFFU) {
sendWindowAck(BleOta::instance().m_esp32LastCmd,
BleOta::instance().m_esp32LastSeq,
(uint32_t)core.getReceived());
DEBUG_INFO(TAG, "ESP32 最终 ACK 已补发: seq=%u", BleOta::instance().m_esp32LastSeq);
}
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(150));
if (!core.isActive()) {
DEBUG_WARN(TAG, "异步收尾时 OTA 状态无效,放弃重启");
if (frontend_sha_hex) free(frontend_sha_hex);
BleOta::instance().m_esp32RebootPending = false;
vTaskDelete(NULL);
return;
}
DEBUG_INFO(TAG, "ESP32 OTA 收尾: 共 %u 字节", (unsigned)core.getReceived());
// 通知前端:开始 finalize
sendFinishEvent(BLE_OTA_FINISH_BEGIN_OTA_END, 0);
// 关键:reboot=false,让 finalize 真正返回、拿到 device_sha_hex,
// 再依次推送 SHA 通知 + FINISH_DONE_OTA_END + FINISH_REBOOT_NOW,
// 最后延迟重启。若 reboot=true,core 内部直接 esp_restart(),
// 下面所有 notifyResponse / sendFinishEvent 都不会执行,
// 前端也就拿不到设备端 SHA 与"收尾完成/即将重启"事件。
char device_sha_hex[65] = {0};
esp_err_t err = core.finalize(frontend_sha_hex,
/*reboot=*/false,
device_sha_hex);
if (err == ESP_OK) {
// 1) 把设备端 SHA 通过 SHA256 通知推给前端
if (device_sha_hex[0] != '\0') {
uint8_t sha_pkt[33] = {0};
sha_pkt[0] = BLE_OTA_NOTIFY_SHA256;
for (int i = 0; i < 32; ++i) {
unsigned int byte = 0;
sscanf(&device_sha_hex[i * 2], "%02x", &byte);
sha_pkt[1 + i] = (uint8_t)byte;
}
BleOta::instance().notifyResponse(sha_pkt, sizeof(sha_pkt));
}
// 2) 等待 SHA 通知从 NimBLE host 队列送出
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(150));
// 3) 推送"OTA 收尾完成"与"即将重启"事件
sendFinishEvent(BLE_OTA_FINISH_DONE_OTA_END, 0);
sendFinishEvent(BLE_OTA_FINISH_REBOOT_NOW, 0);
// 4) 通知全部发出后延迟 500ms 重启
DEBUG_INFO(TAG, "[FINISH] 通知已发送,500ms 后重启...");
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));
esp_restart();
// 不会返回
} else if (err == ESP_ERR_INVALID_VERSION) {
DEBUG_ERR(TAG, "[FINISH] SHA-256 不匹配,OTA 已中止");
sendFinishEvent(BLE_OTA_FINISH_ERR_SHA_MISMATCH, 0);
BleOta::instance().m_esp32RebootPending = false;
} else {
DEBUG_ERR(TAG, "[FINISH] OTA 收尾失败: %s", esp_err_to_name(err));
sendFinishEvent(BLE_OTA_FINISH_ERR_OTA_END, (uint32_t)err);
BleOta::instance().m_esp32RebootPending = false;
}
if (frontend_sha_hex) free(frontend_sha_hex);
vTaskDelete(NULL);
}
// ============================================================
// NimBLE 工具: 从 mbuf 读取原始数据
/**
* @brief 将 NimBLE mbuf 中的数据拷贝到普通字节缓冲区。
* @param om NimBLE mbuf 数据指针。
* @param buf 输出缓冲区。
* @param buf_len 缓冲区最大长度。
* @return 拷贝的字节数,失败返回 -1。
*/
static int ble_ota_mbuf_to_buf(struct os_mbuf *om, uint8_t *buf, size_t buf_len)
{
if (!om || !buf) return -1;
uint16_t om_len = OS_MBUF_PKTLEN(om);
uint16_t copy_len = (om_len > buf_len) ? (uint16_t)buf_len : om_len;
os_mbuf_copydata(om, 0, copy_len, buf);
return (int)copy_len;
}
// ─────────────────────────────────────────────────────────────
// ESP32 OTA 薄包装:实际 begin/write/finalize 已抽离到 Esp32OtaCore
// 此处仅保留 BLE 侧的状态复位与日志,供 data_in_access 调用。
// ─────────────────────────────────────────────────────────────
/**
* @brief 初始化 ESP32 本机 OTA 写入会话。
* 委托 Esp32OtaCore::begin,并复位 BLE 传输相关状态。
* @param total_size 固件总大小(字节)。
* @return ESP_OK 成功,其他为失败错误码。
*/
static esp_err_t ble_esp32_ota_begin(size_t total_size)
{
esp_err_t err = Esp32OtaCore::instance().begin(total_size);
if (err != ESP_OK) {
return err;
}
// 复位 BLE 传输相关状态
BleOta::instance().m_esp32RebootPending = false;
BleOta::instance().m_esp32LastCmd = 0;
BleOta::instance().m_esp32LastSeq = 0xFFFFU;
return ESP_OK;
}
/**
* @brief 中止 ESP32 OTA 会话并清理(薄包装)。
*/
static void ble_esp32_ota_abort()
{
Esp32OtaCore::instance().abort();
BleOta::instance().m_esp32RebootPending = false;
}
/**
* @brief 发送窗口 ACK 通知,回报已处理的分块序号与累计字节数。
* @param cmd 对应的数据命令字节。
* @param seq 当前确认的分块序号。
* @param completed_bytes 已完成写入的累计字节数。
*/
static void sendWindowAck(uint8_t cmd, uint16_t seq, uint32_t completed_bytes)
{
uint8_t ack[8] = {0};
ack[0] = BLE_OTA_NOTIFY_ACK;
ack[1] = cmd;
ack[2] = (uint8_t)(seq & 0xFFU);
ack[3] = (uint8_t)((seq >> 8) & 0xFFU);
ack[4] = (uint8_t)(completed_bytes & 0xFFU);
ack[5] = (uint8_t)((completed_bytes >> 8) & 0xFFU);
ack[6] = (uint8_t)((completed_bytes >> 16) & 0xFFU);
ack[7] = (uint8_t)((completed_bytes >> 24) & 0xFFU);
esp_err_t err = BleOta::instance().notifyResponse(ack, sizeof(ack));
if (err != ESP_OK) {
DEBUG_WARN(TAG, "发送 ACK 失败: cmd=0x%02X seq=%u err=%s",
cmd, seq, esp_err_to_name(err));
} else {
DEBUG_DBG(TAG, "已发送 ACK: cmd=0x%02X seq=%u bytes=%lu",
cmd, seq, (unsigned long)completed_bytes);
}
}
/**
* @brief 发送收尾阶段事件通知(开始/完成/失败/重启等)。
* @param stage 阶段标识码。
* @param value 阶段附带值(错误码或耗时等)。
*/
static void sendFinishEvent(uint8_t stage, uint32_t value)
{
uint8_t pkt[6] = {0};
pkt[0] = BLE_OTA_NOTIFY_FINISH;
pkt[1] = stage;
pkt[2] = (uint8_t)(value & 0xFFU);
pkt[3] = (uint8_t)((value >> 8) & 0xFFU);
pkt[4] = (uint8_t)((value >> 16) & 0xFFU);
pkt[5] = (uint8_t)((value >> 24) & 0xFFU);
esp_err_t err = BleOta::instance().notifyResponse(pkt, sizeof(pkt));
if (err != ESP_OK) {
DEBUG_WARN(TAG, "发送 FINISH 事件失败: stage=0x%02X err=%s",
stage, esp_err_to_name(err));
}
}
// ============================================================
// GATT 访问回调
// ============================================================
/*
* CTRL (0x0001) - Write
* 写入 0xF7 触发 OTA 中继
*/
/**
* @brief GATT CTRL 特征访问回调,处理控制命令写入。
* @param conn_handle BLE 连接句柄。
* @param attr_handle GATT 属性句柄。
* @param ctxt GATT 访问上下文。
* @param arg 回调用户参数。
* @return NimBLE ATT 错误码,0 表示成功。
*/
static int ble_ota_ctrl_access(uint16_t conn_handle, uint16_t attr_handle,
struct ble_gatt_access_ctxt *ctxt, void *arg)
{
(void)conn_handle;
(void)attr_handle;
(void)arg;
if (ctxt->op != BLE_GATT_ACCESS_OP_WRITE_CHR) {
return BLE_ATT_ERR_REQ_NOT_SUPPORTED;
}
uint8_t buf[36] = {0};
int len = ble_ota_mbuf_to_buf(ctxt->om, buf, sizeof(buf));
if (len < 1) {
DEBUG_WARN(TAG, "CTRL 数据为空");
return BLE_ATT_ERR_INVALID_ATTR_VALUE_LEN;
}
DEBUG_INFO(TAG, "CTRL 写入: cmd=0x%02X len=%d", buf[0], len);
if (buf[0] == BLE_OTA_CTRL_TRIGGER_GD32) {
// 检查固件是否存储完毕 → 触发 GD32 OTA 中继
ota_meta_t meta;
esp_err_t err = OtaRelay::metaLoad(&meta);
if (err == ESP_OK &&
meta.total_size > 0 &&
meta.stored_size >= meta.total_size) {
DEBUG_INFO(TAG, "GD32 固件就绪 (%" PRIu32 " / %" PRIu32 " 字节),触发中继",
meta.stored_size, meta.total_size);
BleOta::instance().signalRelay();
} else {
DEBUG_WARN(TAG, "GD32 固件未就绪 (stored=%" PRIu32 ", total=%" PRIu32 ")",
meta.stored_size, meta.total_size);
}
} else if (buf[0] == BLE_OTA_CTRL_TRIGGER_ESP32) {
if (!Esp32OtaCore::instance().isActive()) {
DEBUG_WARN(TAG, "ESP32 OTA 未激活,无法触发升级");
return 0;
}
if (BleOta::instance().m_esp32RebootPending) {
DEBUG_WARN(TAG, "ESP32 OTA 收尾已在进行中,忽略重复 CTRL");
return 0;
}
// 强制要求 32B 前端 SHA-256:与 WiFi 流程对齐,设备端读回分区计算并比对,
// 一致走 end+set_boot+reboot,不一致返回 0x85 ERR_SHA_MISMATCH。
if (len < 33) {
DEBUG_WARN(TAG, "CTRL 0xF8 数据长度不足 33(前端 SHA-256 必传),拒绝触发");
sendFinishEvent(BLE_OTA_FINISH_ERR_OTA_END, (uint32_t)ESP_ERR_INVALID_ARG);
return 0;
}
char *frontend_sha_hex = (char *)malloc(65);
if (!frontend_sha_hex) {
DEBUG_ERR(TAG, "CTRL 0xF8 申请内存失败");
sendFinishEvent(BLE_OTA_FINISH_ERR_OTA_END, (uint32_t)ESP_ERR_NO_MEM);
return 0;
}
for (int i = 0; i < 32; ++i) {
snprintf(&frontend_sha_hex[i * 2], 3, "%02x", buf[1 + i]);
}
frontend_sha_hex[64] = '\0';
DEBUG_INFO(TAG, "前端 SHA-256: %s", frontend_sha_hex);
BleOta::instance().m_esp32RebootPending = true;
BaseType_t ok = xTaskCreate(ble_esp32_finish_and_reboot_task,
"ble_ota_finish",
4096,
frontend_sha_hex, // heap string; task 负责 free
5,
NULL);
if (ok != pdPASS) {
DEBUG_ERR(TAG, "创建 ESP32 OTA 收尾任务失败");
free(frontend_sha_hex);
BleOta::instance().m_esp32RebootPending = false;
} else {
DEBUG_INFO(TAG, "ESP32 OTA 收尾任务已创建(前端 SHA 已传入)");
}
} else if (buf[0] == BLE_OTA_CTRL_RESTART_ESP32) {
// 重启 ESP32:GATT 回调中仅推送 FINISH,延时 + 重启交给独立 task,避免卡 NimBLE host
DEBUG_INFO(TAG, "收到 0xFA 重启请求,创建 restart task(500ms 后 esp_restart())");
if (BleOta::instance().m_esp32RebootPending) {
DEBUG_WARN(TAG, "0xFA 重启已在进行中,忽略重复 CTRL");
return 0;
}
BleOta::instance().m_esp32RebootPending = true;
BaseType_t ok = xTaskCreate(ble_esp32_restart_task,
"ble_ota_restart",
2048,
NULL,
5,
NULL);
if (ok != pdPASS) {
DEBUG_ERR(TAG, "创建 0xFA 重启任务失败");
BleOta::instance().m_esp32RebootPending = false;
}
}
// 0xF7 = 触发 GD32 中继
// 0xF8 = 触发 ESP32 本机 OTA 收尾:设备端读 OTA 分区算 SHA 并与前端 32B SHA 比对,
// 一致走 end+set_boot+reboot,不一致返回 0x85 ERR_SHA_MISMATCH(不重启)
// 0xFA = 重启 ESP32(配套前端 expectedReboot 自动重连)
return 0; // BLE_ATT_ERR_OK 在 NimBLE 中就是 0
}
/*
* DATA_IN (0x0002) - Write
* 数据块格式:
* [0] cmd (0x00=数据)
* [1-2] seq uint16 LE - 分块序号
* [3-6] total_size uint32 LE - 固件总大小 (仅 seq=0 时有效)
* [7..n] payload 固件数据
* 注: 已移除CRC字段(BLE链路层已有CRC校验)
*/
/**
* @brief GATT DATA_IN 特征访问回调,接收并处理 OTA 数据块。
* @param conn_handle BLE 连接句柄。
* @param attr_handle GATT 属性句柄。
* @param ctxt GATT 访问上下文。
* @param arg 回调用户参数。
* @return NimBLE ATT 错误码,0 表示成功。
*/
static int ble_ota_data_in_access(uint16_t conn_handle, uint16_t attr_handle,
struct ble_gatt_access_ctxt *ctxt, void *arg)
{
(void)conn_handle;
(void)attr_handle;
(void)arg;
if (ctxt->op != BLE_GATT_ACCESS_OP_WRITE_CHR) {
return BLE_ATT_ERR_REQ_NOT_SUPPORTED;
}
// 使用较大静态缓冲区:writeValueWithoutResponse 快速发送时,
// NimBLE 可能将多个写请求合并到同一个 mbuf 链中
// ★ static: NimBLE host task 栈只有 4096 字节,不能用栈分配
// ★ 4096 字节可容纳 8 个合并包(8×491=3928),避免截断丢包
static constexpr size_t BLE_OTA_BUF_SIZE = 4096;
static uint8_t buf[BLE_OTA_BUF_SIZE];
int recv_len = ble_ota_mbuf_to_buf(ctxt->om, buf, sizeof(buf));
if (recv_len < 8) {
DEBUG_WARN(TAG, "DATA_IN 数据太短: %d 字节 (最少 8: 7头+1数据)", recv_len);
return BLE_ATT_ERR_INVALID_ATTR_VALUE_LEN;
}
// 循环处理 mbuf 中的所有完整数据包
size_t offset = 0;
while (offset + 7 <= (size_t)recv_len) {
// 解析包头
uint8_t cmd = buf[offset + 0];
uint16_t seq = (uint16_t)(buf[offset + 1] | (buf[offset + 2] << 8));
uint32_t total_size = (uint32_t)(buf[offset + 3] | (buf[offset + 4] << 8) |
(buf[offset + 5] << 16) | (buf[offset + 6] << 24));
size_t data_offset = offset + 7;
// 根据包序号和固件总大小计算期望 payload,而非依赖 recv_len
// 这样即使 NimBLE mbuf 合并导致缓冲区截断,也不会误判包长度
uint32_t expected_payload = (total_size > 0)
? ((uint32_t)BLE_OTA_CHUNK_PAYLOAD < (total_size - (uint32_t)seq * (uint32_t)BLE_OTA_CHUNK_PAYLOAD)
? (uint32_t)BLE_OTA_CHUNK_PAYLOAD
: (total_size - (uint32_t)seq * (uint32_t)BLE_OTA_CHUNK_PAYLOAD))
: (uint32_t)BLE_OTA_CHUNK_PAYLOAD;
size_t data_len = (size_t)expected_payload;
size_t remaining_after_header = (size_t)recv_len - data_offset;
// 如果缓冲区中实际可用数据不足,截断 data_len
if (remaining_after_header < expected_payload) {
if (remaining_after_header == 0) {
// 没有更多数据,退出循环
break;
}
// 缓冲区截断,使用实际可用数据
data_len = remaining_after_header;
}
// 当前包总长度: header(7) + payload(data_len)
size_t packet_len = 7 + data_len;
DEBUG_DBG(TAG, "DATA_IN: cmd=0x%02X seq=%u total=%" PRIu32 " payload=%zu offset=%zu",
cmd, seq, total_size, data_len, offset);
// --- ESP32 自身 OTA:直接写 OTA 分区 ---
if (cmd == BLE_OTA_CMD_ESP32_DATA) {
if (seq == 0) {
if (total_size == 0) {
DEBUG_ERR(TAG, "ESP32 固件大小非法: %" PRIu32, total_size);
return BLE_ATT_ERR_UNLIKELY;
}
// 分区选择/大小校验/互斥由 Esp32OtaCore::begin 内部完成
esp_err_t err = ble_esp32_ota_begin(total_size);
if (err != ESP_OK) {
if (err == ESP_ERR_INVALID_STATE) {
sendFinishEvent(BLE_OTA_FINISH_ERR_MUTEX, 0);
return BLE_ATT_ERR_OTA_BUSY;
}
return BLE_ATT_ERR_UNLIKELY;
}
}
esp_err_t err = Esp32OtaCore::instance().write(&buf[data_offset], data_len);
if (err != ESP_OK) {
DEBUG_ERR(TAG, "ESP32 OTA 写入失败: seq=%u err=%s",
seq, esp_err_to_name(err));
ble_esp32_ota_abort(); // core 内部完成 abort + mutex release + 状态复位
return BLE_ATT_ERR_UNLIKELY;
}
DEBUG_DBG(TAG, "ESP32 OTA 写入成功: seq=%u received=%u",
seq, (unsigned int)Esp32OtaCore::instance().getReceived());
// 尾包检测: 期望 payload < 标准负载说明是真正的最后一包
// 使用 expected_payload 而非 data_len,避免缓冲区截断导致误触发重启
bool isLastPacket = (expected_payload < BLE_OTA_CHUNK_PAYLOAD);
if ((((uint32_t)seq + 1U) % BLE_OTA_ACK_WINDOW) == 0U ||
(total_size > 0 && Esp32OtaCore::instance().getReceived() >= total_size) ||
isLastPacket) {
if (isLastPacket) {
DEBUG_INFO(TAG, "ESP32 尾包检测: seq=%u data_len=%zu received=%u total=%" PRIu32,
seq, data_len, (unsigned int)Esp32OtaCore::instance().getReceived(), total_size);
}
sendWindowAck(cmd, seq, (uint32_t)Esp32OtaCore::instance().getReceived());
}
if ((total_size > 0 && Esp32OtaCore::instance().getReceived() >= total_size) || isLastPacket) {
DEBUG_INFO(TAG, "★ ESP32 固件接收完毕: %u / %" PRIu32 " 字节 (共 %u 块)%s",
(unsigned int)Esp32OtaCore::instance().getReceived(), total_size, seq + 1,
isLastPacket ? " [尾包]" : "");
BleOta::instance().m_esp32LastCmd = cmd;
BleOta::instance().m_esp32LastSeq = seq;
// 注:与 WiFi 流程对齐,传输完成后由前端发送 0xF8 + SHA-256 触发 finalize,
// 设备端不再自动创建收尾任务。
}
}
// --- GD32 OTA:首个分块时创建存储元数据 ---
else if (cmd == BLE_OTA_CMD_GD32_DATA) {
if (seq == 0 && total_size > 0) {
uint32_t rounded_size = (uint32_t)(((total_size + (uint32_t)GD32_OTA_PACKET_SIZE - 1U) / (uint32_t)GD32_OTA_PACKET_SIZE) * (uint32_t)GD32_OTA_PACKET_SIZE);
if (total_size == 0U || total_size > OTA_MAX_FIRMWARE_SIZE || rounded_size > OTA_MAX_FIRMWARE_SIZE) {
DEBUG_ERR(TAG, "GD32 固件大小非法: raw=%" PRIu32 " rounded48=%" PRIu32 " max=%zu",
total_size, rounded_size, OTA_MAX_FIRMWARE_SIZE);
sendFinishEvent(BLE_OTA_FINISH_ERR_GD32_SIZE, total_size);
return BLE_ATT_ERR_UNLIKELY;
}
ota_meta_t meta = {};
meta.total_size = total_size;
meta.stored_size = 0;
meta.last_seq = 0;
esp_err_t err = OtaRelay::metaSave(&meta);
if (err != ESP_OK) {
DEBUG_ERR(TAG, "元数据保存失败");
return BLE_ATT_ERR_UNLIKELY;
}
DEBUG_INFO(TAG, "GD32 固件存储开始: total=%" PRIu32 ", payload=%zu",
meta.total_size, data_len);
}
ota_meta_t meta = {};
if (OtaRelay::metaLoad(&meta) != ESP_OK || meta.total_size == 0) {
DEBUG_ERR(TAG, "GD32 元数据无效,拒绝写入: seq=%u", seq);
return BLE_ATT_ERR_UNLIKELY;
}
if (seq > 0 && meta.last_seq != (uint32_t)(seq - 1)) {
DEBUG_ERR(TAG, "GD32 分包序号不连续: seq=%u last_seq=%" PRIu32,
seq, meta.last_seq);
return BLE_ATT_ERR_UNLIKELY;
}
// --- GD32 写入 Flash ---
uint32_t flash_offset = meta.stored_size;
if (flash_offset + (uint32_t)data_len > meta.total_size) {
DEBUG_ERR(TAG, "GD32 写入越界: offset=%" PRIu32 " len=%zu total=%" PRIu32,
flash_offset, data_len, meta.total_size);
return BLE_ATT_ERR_UNLIKELY;
}
esp_err_t err = OtaRelay::flashWriteChunk(flash_offset, &buf[data_offset], data_len);
if (err != ESP_OK) {
DEBUG_ERR(TAG, "Flash 写入失败: seq=%u offset=%" PRIu32 " err=%s",
seq, flash_offset, esp_err_to_name(err));
return BLE_ATT_ERR_UNLIKELY;
}
uint32_t stored_size = flash_offset + (uint32_t)data_len;
err = OtaRelay::metaUpdate(stored_size, seq);
if (err != ESP_OK) {
DEBUG_WARN(TAG, "元数据更新失败 (seq=%u)", seq);
}
if ((((uint32_t)seq + 1U) % BLE_OTA_ACK_WINDOW) == 0U ||
(meta.total_size > 0 && stored_size >= meta.total_size) ||
(expected_payload < BLE_OTA_CHUNK_PAYLOAD)) {
sendWindowAck(cmd, seq, stored_size);
}
DEBUG_DBG(TAG, "Flash 写入成功: seq=%u offset=%" PRIu32 " stored=%" PRIu32,
seq, flash_offset, stored_size);
// --- 检查 GD32 固件是否接收完毕 ---
if (OtaRelay::metaLoad(&meta) == ESP_OK &&
meta.total_size > 0 &&
meta.stored_size >= meta.total_size) {
DEBUG_INFO(TAG, "★ GD32 固件接收完毕: %" PRIu32 " / %" PRIu32 " 字节 (共 %u 块)",
meta.stored_size, meta.total_size, seq + 1);
// 计算并存储 SHA-256 校验和
esp_err_t sha_err = OtaRelay::metaFinalizeChecksum();
if (sha_err != ESP_OK) {
DEBUG_ERR(TAG, "GD32 固件 SHA-256 计算失败: %s", esp_err_to_name(sha_err));
}
}
} else {
DEBUG_WARN(TAG, "DATA_IN 未知 cmd: 0x%02X offset=%zu", cmd, offset);
}
// 推进到下一个包
offset += packet_len;
// 检查剩余数据是否足够组成一个完整的包头
if (offset + 7 > (size_t)recv_len) break;
}
return 0;
}
/*
* VERSION (0x0004) - Read
* 返回固件版本字符串
*/
/**
* @brief GATT VERSION 特征访问回调,返回固件版本字符串。
* @param conn_handle BLE 连接句柄。
* @param attr_handle GATT 属性句柄。
* @param ctxt GATT 访问上下文。
* @param arg 回调用户参数。
* @return NimBLE ATT 错误码,0 表示成功。
*/
static int ble_ota_version_access(uint16_t conn_handle, uint16_t attr_handle,
struct ble_gatt_access_ctxt *ctxt, void *arg)
{
(void)conn_handle;
(void)attr_handle;
(void)arg;
if (ctxt->op != BLE_GATT_ACCESS_OP_READ_CHR) {
return BLE_ATT_ERR_REQ_NOT_SUPPORTED;
}
const char *version = FW_VERSION;
int rc = os_mbuf_append(ctxt->om, version, strlen(version));
return (rc == 0) ? 0 : BLE_ATT_ERR_UNLIKELY;
}
/*
* DATA_OUT (0x0003) - Notify only
* 访问回调不做读写处理,通知由 BleOta::instance().notifyResponse() 发送
*/
/**
* @brief GATT DATA_OUT 特征访问回调(Notify-only,占位实现)。
* @param conn_handle BLE 连接句柄。
* @param attr_handle GATT 属性句柄。
* @param ctxt GATT 访问上下文。
* @param arg 回调用户参数。
* @return 0。
*/
static int ble_ota_data_out_access(uint16_t conn_handle, uint16_t attr_handle,
struct ble_gatt_access_ctxt *ctxt, void *arg)
{
(void)conn_handle;
(void)attr_handle;
(void)ctxt;
(void)arg;
return 0;
}
// ============================================================
// GATT 服务定义
// ============================================================
// BLE_UUID16_DECLARE 在 C++ 中产生 "taking address of rvalue" 编译错误。
// 改用 static ble_uuid16_t 变量,再取 .u 地址。
/** @brief OTA GATT 服务 UUID */
static const ble_uuid16_t GATT_SVC_UUID = BLE_UUID16_INIT(BLE_OTA_SERVICE_UUID);
/** @brief CTRL 特征 UUID,写入 0xF7 触发中继 */
static const ble_uuid16_t GATT_CTRL_UUID = BLE_UUID16_INIT(BLE_OTA_CTRL_UUID);
/** @brief DATA_IN 特征 UUID,接收固件数据块 */
static const ble_uuid16_t GATT_DATA_IN_UUID = BLE_UUID16_INIT(BLE_OTA_DATA_IN_UUID);
/** @brief DATA_OUT 特征 UUID,Notify 推送 GD32 响应 */
static const ble_uuid16_t GATT_DATA_OUT_UUID = BLE_UUID16_INIT(BLE_OTA_DATA_OUT_UUID);
/** @brief VERSION 特征 UUID,返回固件版本字符串 */
static const ble_uuid16_t GATT_VERSION_UUID = BLE_UUID16_INIT(BLE_OTA_VERSION_UUID);
// NimBLE C 结构体在 C++ designated initializer 不能显式初始化全部字段。
// 用 pragma 局部关闭 -Wmissing-field-initializers 警告。
#ifdef __cplusplus
#pragma GCC diagnostic push
#pragma GCC diagnostic ignored "-Wmissing-field-initializers"
#endif
static const struct ble_gatt_chr_def gatt_ota_chrs[] = {
{
.uuid = &GATT_CTRL_UUID.u,
.access_cb = ble_ota_ctrl_access,
.flags = BLE_GATT_CHR_F_WRITE,
},
{
.uuid = &GATT_DATA_IN_UUID.u,
.access_cb = ble_ota_data_in_access,
.flags = BLE_GATT_CHR_F_WRITE,
},
{
.uuid = &GATT_DATA_OUT_UUID.u,
.access_cb = ble_ota_data_out_access,
.flags = BLE_GATT_CHR_F_NOTIFY,
.val_handle = &s_data_out_val_handle,
},
{
.uuid = &GATT_VERSION_UUID.u,
.access_cb = ble_ota_version_access,
.flags = BLE_GATT_CHR_F_READ,
},
{} // 终止符
};
static const struct ble_gatt_svc_def gatt_ota_svcs[] = {
{
.type = BLE_GATT_SVC_TYPE_PRIMARY,
.uuid = &GATT_SVC_UUID.u,
.characteristics = (struct ble_gatt_chr_def *)gatt_ota_chrs,
},
{} // 终止符
};
#ifdef __cplusplus
#pragma GCC diagnostic pop
#endif
// ============================================================
// GAP 事件回调
// ============================================================
/**
* @brief BLE GAP 事件回调,处理连接和断开事件。
* @param event
* @param arg
* @return 0 成功。
*/
static int ble_ota_gap_event(struct ble_gap_event *event, void *arg)
{
(void)arg;
switch (event->type) {
case BLE_GAP_EVENT_CONNECT:
if (event->connect.status == 0) {
// 连接成功
BleOta::instance().m_bleConnected = true;
BleOta::instance().m_connHandle = event->connect.conn_handle;
DEBUG_INFO(TAG, "BLE 客户端已连接: handle=%d", BleOta::instance().m_connHandle);
// 向对端请求更快的连接参数,提升 OTA 吞吐
struct ble_gap_upd_params up = {};
up.itvl_min = 6; // 7.5 ms 最小连接间隔
up.itvl_max = 6; // 7.5 ms 固定间隔(避免对端选大值)
up.latency = 0; // 无延迟
up.supervision_timeout = 2000; // 2 秒监控超时
up.min_ce_len = 12; // 最小连接事件长度 12×0.625=7.5ms,尽量多传包
up.max_ce_len = 12;
int rc = ble_gap_update_params(BleOta::instance().m_connHandle, &up);
if (rc != 0) {
DEBUG_WARN(TAG, "请求更新连接参数失败: rc=%d(对端不一定接受,继续运行)", rc);
} else {
DEBUG_INFO(TAG, "已请求更快的连接参数: itvl=%.1fms ce_len=%.1fms latency=0",
up.itvl_min * 1.25f, up.min_ce_len * 0.625f);
}
} else {
DEBUG_WARN(TAG, "BLE 连接失败: status=%d", event->connect.status);
/** @brief BLE GATT 客户端连接状态。 */
BleOta::instance().m_bleConnected = false;
}
return 0;
case BLE_GAP_EVENT_DISCONNECT:
DEBUG_INFO(TAG, "BLE 客户端已断开: reason=%d",
event->disconnect.reason);
/** @brief BLE GATT 客户端连接状态。 */
BleOta::instance().m_bleConnected = false;
BleOta::instance().m_connHandle = BLE_HS_CONN_HANDLE_NONE;
// 恢复广播以接受新连接
ble_ota_start_advertising();
return 0;
case BLE_GAP_EVENT_ADV_COMPLETE:
DEBUG_INFO(TAG, "广播周期结束,重新开始");
ble_ota_start_advertising();
return 0;
case BLE_GAP_EVENT_SUBSCRIBE:
DEBUG_INFO(TAG, "CCC 描述符更新: conn=%d attr=%d notify=%d indicate=%d",
event->subscribe.conn_handle,
event->subscribe.attr_handle,
event->subscribe.cur_notify,
event->subscribe.cur_indicate);
return 0;
case BLE_GAP_EVENT_MTU:
DEBUG_INFO(TAG, "MTU 协商: conn=%d mtu=%d",
event->mtu.conn_handle, event->mtu.value);
return 0;
default:
return 0;
}
}
// ============================================================
// BLE 广播
// ============================================================
/**
* @brief 启动 BLE 广播,使设备可被发现和连接。
*/
static void ble_ota_start_advertising(void) // kept as free function for BLE callback compatibility
{
int rc;
// 自动推断可用地址类型(优先 Public,不可用则生成 Random)
uint8_t own_addr_type;
rc = ble_hs_id_infer_auto(0, &own_addr_type);
if (rc != 0) {
DEBUG_ERR(TAG, "推断地址类型失败: rc=%d, 尝试生成随机地址", rc);
// 生成不可解析随机地址作为 fallback
ble_addr_t rnd_addr;
rc = ble_hs_id_gen_rnd(0, &rnd_addr);
if (rc != 0) {
DEBUG_ERR(TAG, "生成随机地址也失败: rc=%d, BLE 广播无法启动", rc);
return;
}
own_addr_type = rnd_addr.type;
}
DEBUG_INFO(TAG, "使用地址类型: %s", own_addr_type == BLE_OWN_ADDR_PUBLIC ? "Public" : "Random");
// --- 构建广播数据 ---
uint8_t adv_data[31] = {0};
int adv_pos = 0;
// AD Flags: LE General Discoverable + BR/EDR Not Supported
adv_data[adv_pos++] = 0x02; // 长度
adv_data[adv_pos++] = 0x01; // 类型 = Flags
adv_data[adv_pos++] = 0x06; // 值
// Complete Local Name
const char *name = BLE_DEVICE_NAME;
size_t name_len = strlen(name);
if (name_len > 29 - adv_pos - 2) {
name_len = 29 - adv_pos - 2; // 截断以适配广播包
}
adv_data[adv_pos++] = (uint8_t)(name_len + 1);
adv_data[adv_pos++] = 0x09; // 类型 = Complete Local Name
memcpy(&adv_data[adv_pos], name, name_len);
adv_pos += name_len;
rc = ble_gap_adv_set_data(adv_data, adv_pos);
if (rc != 0) {
DEBUG_ERR(TAG, "设置广播数据失败: %d", rc);
return;
}
// 扫描响应: 包含 Service UUID 以帮助发现
uint8_t scan_rsp[31] = {0};
int rsp_pos = 0;
scan_rsp[rsp_pos++] = 0x11; // 长度 (2 + 15)
scan_rsp[rsp_pos++] = 0x09; // 类型 = Complete Local Name
name_len = strlen(name);
if (name_len > (size_t)(31 - rsp_pos)) {
name_len = 31 - rsp_pos;
}
memcpy(&scan_rsp[rsp_pos], name, name_len);
rsp_pos += name_len;
rc = ble_gap_adv_rsp_set_data(scan_rsp, rsp_pos);
if (rc != 0) {
DEBUG_WARN(TAG, "设置扫描响应数据失败: %d", rc);
}
// 开始广播
struct ble_gap_adv_params adv_params = {};
adv_params.conn_mode = BLE_GAP_CONN_MODE_UND;
adv_params.disc_mode = BLE_GAP_DISC_MODE_GEN;
// own_addr_type 已在上面由 ble_hs_id_infer_auto 推断
rc = ble_gap_adv_start(own_addr_type, NULL, BLE_HS_FOREVER,
&adv_params, ble_ota_gap_event, NULL);
if (rc != 0) {
DEBUG_ERR(TAG, "启动广播失败: %d", rc);
} else {
DEBUG_INFO(TAG, "BLE 广播已启动: \"%s\"", name);
}
}
// ============================================================
// NimBLE 同步/重置回调
// ============================================================
/**
* @brief NimBLE 协议栈同步完成回调,初始化广播。
*/
static void ble_ota_on_sync(void)
{
DEBUG_INFO(TAG, "NimBLE 协议栈同步完成");
// GATT 服务已在 serverStart() 中注册,不再重复注册
// 重复调用 ble_gatts_count_cfg / ble_gatts_add_svcs 会导致 BLE_HS_EBUSY
DEBUG_INFO(TAG, "DATA_OUT 值句柄: %u", s_data_out_val_handle);
if (s_data_out_val_handle == 0) {
DEBUG_WARN(TAG, "DATA_OUT 值句柄为 0,通知功能不可用");
}
BleOta::instance().m_bleReady = true;
ble_ota_start_advertising();
}
/**
* @brief NimBLE 协议栈重置回调。
* @param reason
*/
static void ble_ota_on_reset(int reason)
{
DEBUG_WARN(TAG, "NimBLE 协议栈重置: reason=%d", reason);
/** @brief NimBLE 协议栈同步完成标志。 */
BleOta::instance().m_bleReady = false;
}
// ============================================================
// NimBLE Host 任务(独立 FreeRTOS 任务)
// ============================================================
/**
* @brief NimBLE 主机任务入口,处理协议栈事件循环。
* @param param
*/
static void ble_ota_nimble_host_task(void *param)
{
(void)param;
DEBUG_INFO(TAG, "NimBLE Host 任务启动");
nimble_port_run();
// 正常情况下不会到达这里
DEBUG_INFO(TAG, "NimBLE Host 任务退出");
}
// ============================================================
// 公开 API
// ============================================================
/**
* @brief 启动 BLE GATT 服务器并注册 OTA 服务。
* @return ESP_OK 成功,其他失败。
*/
esp_err_t BleOta::serverStart()
{
int rc;
DEBUG_INFO(TAG, "=== 初始化 BLE OTA GATT 服务器 ===");
DEBUG_INFO(TAG, " Device: %s", BLE_DEVICE_NAME);
DEBUG_INFO(TAG, " MTU: %" PRIu16, BLE_MTU_SIZE);
DEBUG_INFO(TAG, " Svc: 0x%04X", BLE_OTA_SERVICE_UUID);
esp_err_t err = nimble_port_init();
if (err != ESP_OK) {
DEBUG_ERR(TAG, "nimble_port_init 失败: %s", esp_err_to_name(err));
return err;
}
DEBUG_INFO(TAG, "nimble_port_init 完成");
ble_svc_gap_init();
ble_svc_gatt_init();
rc = ble_svc_gap_device_name_set(BLE_DEVICE_NAME);
if (rc != 0) {
DEBUG_WARN(TAG, "设置设备名称失败: %d", rc);
}
rc = ble_att_set_preferred_mtu(BLE_MTU_SIZE);
if (rc != 0) {
DEBUG_WARN(TAG, "设置首选 MTU 失败: %d", rc);
} else {
DEBUG_INFO(TAG, "首选 ATT MTU 已设置: %u", (unsigned)BLE_MTU_SIZE);
}
// 5. 配置 Host 回调
// sync_cb: NimBLE 事件循环就绪时调用 (开始广播)
// reset_cb: NimBLE 重置时调用
ble_hs_cfg.sync_cb = ble_ota_on_sync;
ble_hs_cfg.reset_cb = ble_ota_on_reset;
// 不做 bonding,不需要 store 回调
rc = ble_gatts_count_cfg(gatt_ota_svcs);
if (rc != 0) {
DEBUG_ERR(TAG, "GATT 服务计数失败: %d", rc);
return ESP_FAIL;
}
rc = ble_gatts_add_svcs(gatt_ota_svcs);
if (rc != 0) {
DEBUG_ERR(TAG, "GATT 服务注册失败: %d", rc);
return ESP_FAIL;
}
nimble_port_freertos_init(ble_ota_nimble_host_task);
// s_data_out_val_handle 由 on_sync 回调填充,此处不复制
DEBUG_INFO(TAG, "BLE OTA 服务器初始化完成");
return ESP_OK;
}
/**
* @brief 通过 BLE Notify 将 GD32 响应推送给上位机。
* @param data 待推送的数据指针。
* @param len 数据长度(字节)。
* @return ESP_OK 成功,其他失败。
*/
esp_err_t BleOta::notifyResponse(const uint8_t *data, size_t len)
{
if (!BleOta::instance().m_bleConnected) {
return ESP_ERR_NOT_SUPPORTED;
}
if (s_data_out_val_handle == 0) {
DEBUG_WARN(TAG, "DATA_OUT 值句柄未设置");
return ESP_ERR_INVALID_STATE;
}
if (len == 0) return ESP_OK;
struct os_mbuf *om = ble_hs_mbuf_from_flat(data, len);
if (om == NULL) {
DEBUG_ERR(TAG, "分配 mbuf 失败 (%zu 字节)", len);
return ESP_ERR_NO_MEM;
}
int rc = ble_gattc_notify_custom(BleOta::instance().m_connHandle, s_data_out_val_handle, om);
if (rc != 0) {
DEBUG_WARN(TAG, "通知发送失败: rc=%d", rc);
return ESP_FAIL;
}
DEBUG_DBG(TAG, "通知已发送: %zu 字节", len);
return ESP_OK;
}
/**
* @brief 检查当前是否有 BLE 客户端连接。
* @return true 已连接,false 未连接。
*/
bool BleOta::isConnected()
{
/** @brief BLE GATT 客户端连接状态。 */
return BleOta::instance().m_bleConnected;
}
/**
* @brief 通知中继模块开始向 GD32 转发固件。
*/
void BleOta::signalRelay()
{
if (OtaRelay::dispatchQueue == NULL) {
DEBUG_ERR(TAG, "OTA 调度队列未初始化");
return;
}
uint32_t msg = 1;
BaseType_t ret = xQueueSend(OtaRelay::dispatchQueue, &msg, pdMS_TO_TICKS(200));
if (ret != pdTRUE) {
DEBUG_ERR(TAG, "OTA 调度信号发送失败: 队列满");
return;
}
DEBUG_INFO(TAG, "OTA 调度信号已发送 → ota_relay_task");
}
// ============================================================
// BLE OTA FreeRTOS 任务入口
//
// 注意: 此任务的职责是初始化 BLE 服务器并保持存活。
// 实际的 BLE 事件循环在独立的 NimBLE Host 任务中运行。
// 为避免与 ota_relay_task 竞争,此任务不从 OtaRelay::dispatchQueue 消费。
// ============================================================
/**
* @brief BLE OTA FreeRTOS 任务,初始化 NimBLE 并运行 GATT 服务。
* @param pvParameters FreeRTOS 任务参数,未使用。
*/
void BleOta::taskEntry(void *pvParameters)
{
(void)pvParameters;
DEBUG_INFO(TAG, "=== BLE OTA 任务启动 ===");
esp_err_t err = BleOta::instance().serverStart();
if (err != ESP_OK) {
DEBUG_ERR(TAG, "BLE 服务器启动失败: %s → BLE OTA 不可用",
esp_err_to_name(err));
}
// 保持任务存活 — 所有 BLE 事件由 NimBLE Host 任务处理
uint32_t heartbeat = 0;
while (1) {
heartbeat++;
// 每 60 秒打印一次心跳(确认任务存活)
if (heartbeat % 6 == 0) {
DEBUG_DBG(TAG, "心跳 #%lu | BLE %s | 连接: %s",
(unsigned long)(heartbeat / 6),
BleOta::instance().m_bleReady ? "就绪" : "未就绪",
BleOta::instance().m_bleConnected ? "已连接" : "未连接");
}
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10000));
}
}