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ESP32_COMM/docs/test_ble_ota_fix.md
T
小龙虾 2caf10b9de feat(ota): 添加OTA回滚保护和固件完整性校验功能
- 启用CONFIG_BOOTLOADER_APP_ROLLBACK_ENABLE和CONFIG_APP_ROLLBACK_ENABLE配置选项
- 在main.cpp中添加esp_ota_mark_app_valid_cancel_rollback()调用,防止意外回滚
- 实现SHA-256固件完整性校验,包括计算、存储和验证功能
- 添加ota_mutex.h头文件用于ESP32 OTA全局互斥锁管理

feat(health_monitor): 实现线程安全的健康状态管理

- 将HealthMonitor类的健康状态改为私有成员并通过mutex保护
- 添加getState()和setState()方法提供线程安全的状态访问
- 修复多任务并发访问健康状态时的竞争条件问题

feat(ota_relay): 增强中继模块的线程安全性和可靠性

- 为OtaRelay类添加静态mutex保护状态变量访问
- 实现StateLockGuard RAII锁管理器确保异常安全
- 添加全局超时机制防止OTA过程无限等待
- 改进flash写入逻辑支持非4字节对齐数据处理

refactor(app_config): 更新版本信息和配置常量

- 更新BUILD_TIME至最新编译时间
- 更新GIT_HASH至最新提交
- 添加BLE_OTA_CTRL_VERIFY_SHA256命令常量定义
2026-06-14 17:10:24 +08:00

12 KiB
Raw Blame History

BLE OTA 刷写修复测试计划

对应修复:问题1(偶发丢包检测错误)+ 问题2(通道占用延迟) 涉及文件:ble_ota.h / ble_ota.cpp / ble_ota.html


一、正常流程测试

T-01 标准 ESP32 OTA 全流程(基线回归)

项目 说明
固件大小 使用常规固件(~200KB–1MB)
操作步骤 BLE 连接 → 选择文件 → 一键刷写
预期结果 刷写完成,设备重启,日志无报错

验证要点:

  • 每个窗口 ACK 字节数与期望完全匹配
  • 日志中出现 已写 X/2035 包 进度连续递增
  • 日志出现 [FINISH] ESP32 OTA 刷写完成,等待重启 + toast 成功提示
  • 设备重启后 readVersion 返回新版本号

T-02 标准 GD32 OTA 中继全流程(回归验证)

项目 说明
目标 GD32(经 ESP32 中继 SPI 转发)
操作步骤 BLE 连接 → 选择 GD32 固件 → 一键刷写
预期结果 ESP32 中继正常,GD32 收到完整固件

验证要点:

  • ESP32 端去重逻辑仅作用于 BLE_OTA_CMD_ESP32_DATA(0x01),不影响 GD32 通道(0x02)
  • GD32 窗口 ACK 正常返回
  • 刷写完成后 CTRL 命令触发成功

T-03 尾包非整窗口场景

项目 说明
条件 packetTotal % BLE_OTA_ACK_WINDOW != 0,如固件 976752 字节 / 480 = 2035 包,最后一个窗口仅 19 包(seq 2016–2034)
预期 最后一个窗口的 endSeq = 2034,ACK 正常返回

验证要点:

  • expectedBytes = Math.min((endSeq+1)*480, totalSize) 正确截断
  • 尾包 data_len < BLE_OTA_CHUNK_PAYLOAD 触发 isLastPacket
  • 设备创建收尾任务,发送 [FINISH] 即将执行 esp_ota_end()

T-04 多窗口连续刷写稳定性

项目 说明
条件 固件 > 500KB(至少 16 个窗口)
操作 连续执行 3 次完整刷写
预期 每次均成功,无丢包报错

验证要点:

  • m_esp32ExpectedSeq 在 ble_esp32_ota_begin 中正确重置为 0
  • 旧 OTA 会话被先中止(日志出现 检测到未完成的 ESP32 OTA,会先中止旧会话)
  • 每次刷写的 m_esp32Received 从 0 开始累加

二、边界条件测试

T-05 固件大小恰好为窗口整数倍

项目 说明
条件 构造固件大小 = N × 32 × 480,如 15360 字节(1 窗口)或 491520 字节(32 窗口)
预期 无尾包,最后一个窗口 endSeq = packetTotal - 1,expectedBytes = totalSize

验证要点:

  • 最后一个包 data_len == BLE_OTA_CHUNK_PAYLOAD,不触发 isLastPacket
  • 完成条件走 m_esp32Received >= total_size 分支

T-06 固件极小(单包/小于窗口)

项目 说明
条件 固件 < 480 字节(仅 1 包)或 480–15360 字节(1 窗口内)
预期 单包即触发尾包检测或窗口 ACK

验证要点:

  • 单包场景:seq=0 同时满足 (seq+1)%32==0 否、但 isLastPacket 是
  • 设备发送 ACK,m_esp32Received 等于实际固件大小
  • expectedBytes 正确等于 totalSize

T-07 固件极大(接近分区上限)

项目 说明
条件 固件大小接近 OTA 分区 size(如 ~1.5MB)
预期 完整刷写成功,约 50+ 个窗口全部通过

验证要点:

  • m_esp32ExpectedSeq 跨窗口持续递增,不会溢出 uint16_t(最大值 65535)
  • ble_esp32_ota_begin 中 total_size > check_partition->size 检查仍正确拒绝超大固件

T-08 payloadSize 非默认值

项目 说明
条件 在页面修改 payload 大小为 256 / 400 / 498
预期 包总数自动调整,每窗口 ACK 字节校验正确

验证要点:

  • 设备端 BLE_OTA_CHUNK_PAYLOAD = 480 是固定值
  • 若 Web 端 payload < 480,设备端 remaining_after_header < BLE_OTA_CHUNK_PAYLOAD + 4 会走 data_len = remaining - 4 分支
  • 若 Web 端 payload > 480,设备端会按 480 解析,剩余数据被当作下一包处理(可能出错)
  • 注意: payload 大小必须与设备端 BLE_OTA_CHUNK_PAYLOAD 一致,此为已知约束

T-09 BLE 断开重连后重新刷写

项目 说明
操作 刷写到一半 → 手动断开 BLE → 重新连接 → 再次刷写
预期 新刷写从 ble_esp32_ota_begin 重新开始

验证要点:

  • m_esp32ExpectedSeq 在 ble_esp32_ota_begin 中重置为 0
  • 旧 OTA 会话被中止,m_esp32OtaActive 被清除
  • 全局互斥 esp32_ota_mutex_release 被正确调用

三、故障注入测试

T-10 BLE 链路层偶发丢包自动恢复(核心修复验证)

项目 说明
注入方式 在 BLE 信号较弱的环境中刷写(距离远/有干扰),或临时将包间延迟移除后快速发送
预期 检测到丢包 → 自动重发窗口 → 恢复成功

验证要点(日志检查):

  • 出现 丢包检测: seq=X 丢失Y字节(Z包),第1次重发整个窗口 警告日志
  • 重发后 ACK 字节数匹配,继续下一窗口
  • 设备端日志出现 ESP32 OTA 重复包,跳过: seq=X expected=Y
  • 最终刷写成功,无数据损坏

T-11 单窗口连续 2 次丢包(重试用尽)

项目 说明
注入方式 极端信号劣化,使一个窗口连续 3 次发送都有丢包
预期 2 次重试用尽后抛出错误

验证要点:

  • 日志出现第 1 次、第 2 次重发记录
  • 最终报错:BLE 丢包检测: seq=X 期望Y字节 实际Z字节 丢失W字节(V包) 已重试2次
  • uploadFirmware 返回 false,toast 显示失败
  • state.lastUploadStatus = 'failed'
  • 用户手动重新刷写可成功

T-12 通道占用 → 立即失败(核心修复验证)

项目 说明
注入方式 先通过 WiFi 通道启动 ESP32 OTA(占用互斥锁),然后通过 BLE 发起刷写
预期 BLE 刷写在 < 1 秒内失败,而非等待 10 秒超时

验证要点(日志检查):

  • 设备端日志:ESP32 OTA 被其他通道占用,拒绝 BLE OTA begin
  • Web 端日志按顺序出现:
    1. [FINISH] ESP32 OTA 被其他通道占用,互斥拒绝
    2. Toast 弹出 ESP32 OTA 被其他通道占用,请稍后重试
    3. 写入失败: 设备端 FINISH 错误: stage=0x83 value=0
    4. [AUTO] 一键刷写中止
  • 关键时序:从 FINISH 通知到写入失败之间 < 500ms(此前需要 10 秒)
  • 不应出现 等待 ACK 超时 日志

T-13 通道占用后重试成功

项目 说明
操作 T-12 失败后 → 等待 WiFi OTA 完成 → 重新 BLE 刷写
预期 互斥锁已释放,BLE 刷写成功

验证要点:

  • esp32_ota_mutex_release 在 WiFi OTA 完成后被调用
  • g_esp32OtaOccupied 被清除为 false
  • BLE 刷写正常走完全流程

T-14 esp_ota_end / set_boot_partition 失败快速中断

项目 说明
注入方式 使用损坏的固件文件(无有效 ESP32 镜像头),使 esp_ota_end 返回错误
预期 设备发送 FINISH stage=0x81,Web 端立即报错

验证要点:

  • Web 端收到 FINISH 0x81,toast ESP32 OTA 刷写失败
  • ackWaiter 被 reject(如果此时有等待中的 ACK)
  • uploadFirmware 快速返回 false
  • 设备端 esp_ota_abort 被调用,互斥锁释放

T-15 刷写过程中用户中止

项目 说明
操作 刷写进行中点击「中止」按钮
预期 当前窗口完成后抛出 用户中止 错误

验证要点:

  • state.abortRequested = true 在窗口循环开头被检测
  • throw new Error('用户中止') 被触发
  • finally 块清理 ackWaiter、设置 state.uploading = false
  • 设备端 OTA 会话在下次刷写时被 ble_esp32_ota_begin 清理

T-16 窗口末尾丢包恢复(最常见场景)

项目 说明
场景 窗口 0(seq 0–31),其中 seq=31 在首次发送时丢失
预期 重发整个窗口后,seq=0–30 被跳过(重复包),seq=31 写入成功

验证要点:

  • 首次发送:seq=0–30 写入成功,m_esp32ExpectedSeq = 31
  • seq=31 丢失,设备未收到,不发送 ACK(因为 ACK 触发条件在 seq=31)
  • 主机 waitForAck 超时 → 触发窗口重发
  • 重发时 seq=0 到 seq=30:seq < m_esp32ExpectedSeq(31) → 重复包跳过
  • 重发时 seq=31:seq == expectedSeq(31) → 写入成功,expectedSeq 变为 32
  • 触发 ACK,m_esp32Received = 32 × 480 = 15360,匹配期望值
  • 设备日志出现 ESP32 OTA 重复包,跳过: seq=X expected=Y

T-17 窗口中间丢包恢复(严格顺序检测验证)

项目 说明
场景 窗口 0(seq 0–31),其中 seq=15 在首次发送时丢失,seq=16–31 正常到达
预期 乱序包被拒绝,重发后缺失包被填补

验证要点:

  • 首次发送:seq=0–14 写入成功,m_esp32ExpectedSeq = 15
  • seq=15 丢失
  • seq=16 到达:seq(16) > expectedSeq(15) → 乱序包跳过,设备日志出现 ESP32 OTA 乱序包,跳过: seq=16 expected=15 (前序包丢失)
  • seq=17–31 同样被跳过(乱序)
  • seq=31 被跳过但仍触发 ACK(因 (seq+1)%32==0),ACK 回报 m_esp32Received = 15 × 480 = 7200
  • 主机检测到 7200 < 15360,触发重发
  • 重发:seq=0–14 跳过(重复),seq=15 写入(expectedSeq 变为 16),seq=16–31 写入
  • 最终 m_esp32Received = 15360,匹配期望值
  • 最终刷写成功,固件数据完整

T-18 窗口内多包丢失跨轮次恢复

项目 说明
场景 窗口内 seq=5 和 seq=20 同时丢失
预期 第 1 次重发填补 seq=5,第 2 次重发填补 seq=20

验证要点:

  • 首次:seq=0–4 写入,seq=5 丢失,seq=6–31 被拒绝(乱序),ACK 报 2400 字节
  • 第 1 次重发:seq=0–4 跳过,seq=5 写入,seq=6–19 写入,seq=20 丢失,seq=21–31 拒绝,ACK 报 9600 字节
  • 第 2 次重发:seq=0–19 跳过,seq=20 写入,seq=21–31 写入,ACK 报 15360 字节
  • 2 次重试内完成(MAX_WINDOW_RETRIES = 2),刷写成功

四、性能与回归测试

T-19 包间延迟对总刷写时间的影响

项目 说明
测量 记录完整刷写耗时(修改前 vs 修改后)
预期 每窗口增加 ~62ms(31 × 2ms),64 窗口约增加 ~4 秒,可接受

参考计算:

  • 2035 包 ÷ 32 包/窗口 ≈ 64 窗口
  • 每窗口 31 个间隔 × 2ms = 62ms
  • 总额外延迟 ≈ 64 × 62ms ≈ 3.97 秒
  • 总刷写时间预计从 ~30 秒增加到 ~34 秒

T-20 连续多次刷写无内存泄漏

项目 说明
操作 连续刷写 5 次(每次完整流程)
预期 设备 free heap 无明显下降

验证要点:

  • ble_esp32_ota_begin 中旧会话清理完整(abort + mutex release + 状态重置)
  • m_esp32ExpectedSeq 每次重置,不会累积
  • 收尾任务(ble_esp32_finish_and_reboot_task)正常删除

T-21 刷写完成后版本验证

项目 说明
操作 刷写完成 → 设备重启 → 重新 BLE 连接 → 读取版本号
预期 版本号与新固件匹配

验证要点:

  • esp_ota_set_boot_partition 指向新分区
  • 设备从新分区启动
  • readVersion 返回 version.h 中定义的版本号

五、修改文件清单

文件 修改内容
main/server/ble_ota.h 新增 m_esp32ExpectedSeq 字段,用于跟踪下一个期望的包序号
main/server/ble_ota.cpp ble_esp32_ota_begin 重置期望序号;DATA_IN 回调添加严格顺序检测(拒绝重复包 + 拒绝乱序包)
tools/ble_ota.html 包间 2ms 延迟;整窗口重传重试(最多 2 次,50ms 重发前等待);FINISH 错误事件立即 reject ackWaiter

六、测试优先级

优先级 用例 说明
P0 T-01, T-10, T-12, T-16, T-17 核心功能回归 + 两个修复的直接验证 + 丢包恢复场景
P1 T-03, T-09, T-13, T-15, T-18 边界场景 + 恢复路径 + 多包丢失
P2 T-05, T-06, T-07, T-11, T-14 极端边界 + 重试耗尽
P3 T-02, T-04, T-08, T-19, T-20, T-21 回归 + 性能 + 长期稳定性