#include "Boot_Manager.h" #include #include "ota_adapter.h" #include "ota_config.h" #include "ota_flash_handler.h" #include "stm32f411_flash_handler.h" #include "AES.h" #include "md5.h" #include "ymodem.h" /* * BootLoader 升级状态机 * * 依赖映射： * - 内部 Flash 擦写 -> stm32f411_flash_handler_erase/write/read * - 外部 Flash 读写 -> OTA 块管理（W25Q64_ReadData/WriteData） * - AES 密钥/IV -> ota_config.h 的 OTA_AES_KEY_BYTES/IV_BYTES * - AES 解密 -> AES 库 * - MD5 校验 -> md5 库 * - 软复位 -> ota_adapter_system_reset * - 跳转（VTOR/MSP/复位向量） -> ota_adapter_jump_to_app */ static uint8_t s_read_buffer[BLOCK_SIZE]; /* 上电跳转标志，放在 SRAM 末尾，软复位不会清除（0x55AA55AA = 升级成功后强制跳转）。 * Keil ARMCC 用 __attribute__((at(addr))) 固定地址；换 GCC 需改用 section + 链接脚本。 */ uint32_t g_JumpInit __attribute__((at(0x2001FFF0))); /* 校验 APP 区向量表（栈指针在 RAM 范围 + 复位向量为 Thumb） */ static int8_t CheckAppValid(uint32_t image_size) { uint8_t vector[8]; uint32_t stack_top, reset; if ((image_size < 8U) || (image_size > OTA_APP_MAX_SIZE)) return -1; if (stm32f411_flash_handler_read(OTA_APP_ADDRESS, vector, sizeof(vector)) != STM32F411_FLASH_OK) return -1; stack_top = (uint32_t)vector[0] | ((uint32_t)vector[1] << 8U) | ((uint32_t)vector[2] << 16U) | ((uint32_t)vector[3] << 24U); reset = (uint32_t)vector[4] | ((uint32_t)vector[5] << 8U) | ((uint32_t)vector[6] << 16U) | ((uint32_t)vector[7] << 24U); if ((stack_top & 0x2FFE0000U) != 0x20000000U || ((reset & 1U) == 0U)) return -1; return 0; } /* * 从外部 Flash 的 block_index（BLOCKA/BLOCKB）按扇区读密文， * AES-256 CBC 解密后写入内部 Flash APP 区，并校验尾部 16 字节 MD5。 * 调用前需先 SetBlockParmeter(block_index, size) 设置该块有效长度。 * 返回 0 成功。 */ static int8_t BootManager_BackToApp(uint8_t block_index) { uint8_t temp_block[16]; /* AES 密钥/IV 直接取 config 静态配置（TODO[换产品]: 安全芯片方案在此改为从 KEROS 读） */ static const uint8_t key[OTA_AES_KEY_SIZE] = OTA_AES_KEY_BYTES; static const uint8_t iv[OTA_AES_BLOCK_SIZE] = OTA_AES_IV_BYTES; uint8_t expected_md5[16], computed_md5[16]; MD5_CTX md5_ctx; uint32_t app_size, processed = 0U, md5_collected = 0U; uint16_t read_memory_size = 0U, read_memory_index = 0U; uint16_t read_time = 0U, read_data_count = 0U; /* 先读一帧，解析密文头得到 app_size（含尾部 16 字节 MD5） */ if (W25Q64_ReadData(block_index, s_read_buffer, &read_memory_size) != 0U) return 1; if (read_memory_size < 16U) return 1; memcpy(temp_block, s_read_buffer, 16U); Aes_IV_key256bit_Decode(iv, temp_block, key); app_size = ((uint32_t)temp_block[15] << 24U) | ((uint32_t)temp_block[14] << 16U) | ((uint32_t)temp_block[13] << 8U) | (uint32_t)temp_block[12]; if ((app_size < 16U) || (app_size > (OTA_APP_MAX_SIZE + 16U))) return 1; /* 擦 APP 区（只擦应用数据部分 app_size - 16） */ if (stm32f411_flash_handler_erase(OTA_APP_ADDRESS, app_size - 16U) != STM32F411_FLASH_OK) return 1; MD5Init(&md5_ctx); read_data_count = app_size / 16U + ((app_size % 16U) != 0U ? 1U : 0U); read_memory_index = 16U; /* 跳过已消费的密文头 */ for (read_time = 0U; read_time < read_data_count; read_time++) { uint32_t app_data_size, remain_app, feed_len; /* 当前扇区读完则读下一扇区 */ if (read_memory_index == read_memory_size) { if (W25Q64_ReadData(block_index, s_read_buffer, &read_memory_size) != 0U) return 1; read_memory_index = 0U; } memcpy(temp_block, s_read_buffer + read_memory_index, 16U); read_memory_index += 16U; Aes_IV_key256bit_Decode(iv, temp_block, key); /* 计算当前块中属于应用数据的字节数（总大小含 MD5，应用数据为 app_size-16） */ app_data_size = app_size - 16U; remain_app = (app_data_size > processed) ? (app_data_size - processed) : 0U; feed_len = (remain_app >= 16U) ? 16U : remain_app; /* 应用数据：喂 MD5 + 写内部 Flash APP 区 */ if (feed_len > 0U) { MD5Update(&md5_ctx, temp_block, feed_len); if (stm32f411_flash_handler_write(OTA_APP_ADDRESS + processed, temp_block, feed_len) != STM32F411_FLASH_OK) return 1; processed += feed_len; } /* 应用数据不足一整块时，块内剩余字节属于 MD5 起始段 */ if (remain_app < 16U && md5_collected < 16U) { uint32_t md5_take = 16U - feed_len; memcpy(&expected_md5[md5_collected], temp_block + feed_len, md5_take); md5_collected += md5_take; } } MD5Final(&md5_ctx, computed_md5); if (md5_collected != 16U) return 1; return (memcmp(computed_md5, expected_md5, 16U) == 0) ? 0 : 1; } /* A 区 -> B 区备份（外部 Flash 之间复制） */ static uint8_t Boot_Manager_AareaToBarea(void) { uint32_t a_size = 0U; uint16_t read_len = 0U; if (read_app_flag_value(App_AreaASize, &a_size) != 0U) return 1; if (a_size > OTA_AREA_A_SIZE) return 1; SetBlockParmeter(BLOCKA, a_size); for (;;) { uint8_t ret = W25Q64_ReadData(BLOCKA, s_read_buffer, &read_len); if (ret == 0U) { if (W25Q64_WriteData(BLOCKB, s_read_buffer, read_len) != 0U) return 1; } else if (ret == 1U) { break; /* 读完 */ } else { return 1; } } (void)W25Q64_WriteData_End(BLOCKB); set_app_flag_value(App_AreaBSize, a_size); return 0; } /* 从 B 区解密回 APP 区（回退） */ static uint8_t Boot_Manager_Rollback_Backup_Area(void) { uint32_t b_size = 0U; if (read_app_flag_value(App_AreaBSize, &b_size) != 0U) return 1; if (b_size > OTA_AREA_B_SIZE) return 1; SetBlockParmeter(BLOCKB, b_size); return (BootManager_BackToApp(BLOCKB) == 0) ? 0 : 1; } /* APP_WAIT_UPDATE：解密搬运并校验，成功返回 0 */ static uint8_t Boot_Manager_AppWaitUpdate(void) { uint32_t a_size = 0U; if (read_app_flag_value(App_AreaASize, &a_size) != 0U) return 1; if (a_size > OTA_APP_MAX_SIZE) return 1; SetBlockParmeter(BLOCKA, a_size); if (BootManager_BackToApp(BLOCKA) != 0) return 1; return (CheckAppValid(a_size) == 0) ? 0 : 1; } /* 清除所有标志 */ static void clear_all_flags(void) { set_app_flag_value(App_RunState, 0U); set_app_flag_value(App_AreaBSize, 0U); set_app_flag_value(App_AreaBState, 0U); set_app_flag_value(App_AreaASize, 0U); } /* 跳转到 APP */ void BootManager_JumpToApp(void) { uint32_t run_state = 0U; /* 升级成功后软复位：强制跳转（此时 APP 已写好，无需再看标志） */ if (g_JumpInit == 0x55AA55AA) { g_JumpInit = 0xFFFFFFFF; ota_adapter_watchdog_reinit(); ota_adapter_jump_to_app(OTA_APP_ADDRESS); } else if (read_app_flag_value(App_RunState, &run_state) == 0U && run_state == APP_Valid) { ota_adapter_jump_to_app(OTA_APP_ADDRESS); } } /* BootLoader 升级状态机（上电执行，成功跳转 APP） */ void Boot_Manager_State(void) { uint32_t run_state = 0U; W25Q64_Init(); (void)read_app_flag_value(App_RunState, &run_state); switch (run_state) { case APP_WAIT_UPDATE: if (Boot_Manager_AppWaitUpdate() == 0U) { set_app_flag_value(App_RunState, APP_Check_NewApp); ota_adapter_system_reset(); } else { /* 升级失败，回退 B 区 */ if (Boot_Manager_Rollback_Backup_Area() != 0U) { clear_all_flags(); ota_adapter_system_reset(); } } break; case APP_Check_NewApp: /* 一般不会进入，进入说明上次升级失败，需回退 */ if (Boot_Manager_Rollback_Backup_Area() == 0U) { set_app_flag_value(App_RunState, APP_Valid); ota_adapter_system_reset(); } else { clear_all_flags(); ota_adapter_system_reset(); } break; case APP_AreaAToAreaB: /* 保留当前 A 区数据备份到 B 区 */ if (Boot_Manager_AareaToBarea() == 0U) { set_app_flag_value(App_AreaBState, APP_AreaBState_Valid); set_app_flag_value(App_RunState, APP_Valid); ota_adapter_system_reset(); } else { set_app_flag_value(App_AreaBState, 0U); } break; case APP_Valid: default: BootManager_JumpToApp(); break; } } /* BootLoader 内直接下载：Ymodem 数据写外部 Flash A 区 */ static int32_t boot_download_sink(const uint8_t *data, uint32_t size, uint32_t address, void *context) { (void)address; (void)context; return (W25Q64_WriteData(BLOCKA, (uint8_t *)data, size) == 0U) ? 0 : -1; } /* * BootLoader 内直接 Ymodem 接收下载 -> 解密搬运 -> 校验 -> 跳转。 * 无有效 App 时由 main 循环里触发。 */ void BootManager_BootDownload(void) { int32_t fil_size; W25Q64_Init(); /* Ymodem 接收，sink 直接写外部 Flash A 区 */ Ymodem_SetIo(ota_adapter_uart_read, ota_adapter_uart_write); fil_size = Ymodem_ReceiveWithSink(s_read_buffer, boot_download_sink, NULL, OTA_AREA_A_ADDRESS); if (fil_size <= 0) return; /* 冲刷最后不足一个扇区的数据 */ if (W25Q64_WriteData_End(BLOCKA) != 0U) return; /* 从 A 区解密搬运到内部 Flash APP 区（write_index 已由下载累积，无需 SetBlockParmeter） */ if (BootManager_BackToApp(BLOCKA) != 0) return; if (CheckAppValid((uint32_t)fil_size) != 0) return; set_app_flag_value(App_AreaASize, (uint32_t)fil_size); set_app_flag_value(App_AreaBSize, (uint32_t)fil_size); set_app_flag_value(App_AreaBState, APP_AreaBState_Valid); set_app_flag_value(App_RunState, APP_Check_NewApp); /* 设置上电跳转标志，软复位后 BootManager_JumpToApp 强制跳转 */ g_JumpInit = 0x55AA55AA; ota_adapter_system_reset(); }