如何使用 Bootloader 通过 BLE 模块升级 APROM？

要使用带有 IAP 功能的 LDROM 中的 ISP_UART Bootloader，通过 ESP32 BLE 模块升级 APROM 中的固件，需按照以下步骤操作。整个过程涉及硬件连接、固件设计和通信协议实现：

1. 硬件连接

将 ESP32 与目标微控制器（MCU）连接：

• ESP32 TX → MCU UART RX  


• ESP32 RX → MCU UART TX  


• ESP32 GND → MCU GND  


• ESP32 3.3V → MCU VCC（可选，若需供电）  


• Boot 触发引脚：MCU 的特定引脚（如 P3.2）接地或拉高，强制启动时进入 LDROM。

2. Bootloader 配置（LDROM）

确保 MCU 的 LDROM 已烧录支持 IAP 的 ISP_UART Bootloader：

• IAP 功能：Bootloader 需支持通过 UART 接收固件并写入 APROM。


• 启动模式：通过硬件引脚（如 P3.2）或寄存器配置，使 MCU 上电时优先运行 LDROM。


• 协议适配：Bootloader 通常使用自定义协议（如 YMODEM/XMODEM）或简单串口协议接收数据。

3. ESP32 固件设计

ESP32 充当 BLE 到 UART 的桥接器，实现以下功能：

(1) BLE 服务端配置

• 创建 BLE 服务：定义包含以下特征的 UART 服务：
  
  
  
  • RX 特征（客户端写入）：接收来自手机/PC 的固件数据。
  
  
  • TX 特征（通知）：向客户端发送升级状态。
  
  


• UUID 示例：
  

  #define SERVICE_UUID        "6E400001-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E"
  
  #define CHARACTERISTIC_RX   "6E400002-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E"
  
  #define CHARACTERISTIC_TX   "6E400003-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E"

(2) 数据转发逻辑

• 接收 BLE 数据：将客户端写入 RX 特征的数据通过 UART 转发给 MCU。


• 发送 UART 响应：将 MCU 的串口响应（如 ACK/NACK）通过 TX 特征通知客户端。

(3) 关键代码（Arduino 框架示例）

#include 

#include 

#include 



BLECharacteristic *pTxCharacteristic;

bool deviceConnected = false;



class ServerCallbacks: public BLEServerCallbacks {

  void onConnect(BLEServer* pServer) { deviceConnected = true; }

  void onDisconnect(BLEServer* pServer) { deviceConnected = false; }

};



class RxCallbacks: public BLECharacteristicCallbacks {

  void onWrite(BLECharacteristic *pCharacteristic) {

    std::string rxData = pCharacteristic->getValue();

    if (rxData.length() > 0) {

      Serial2.write(rxData.c_str(), rxData.length()); // 转发数据到 UART

    }

  }

};



void setup() {

  Serial2.begin(115200); // MCU UART 波特率（需与 Bootloader 一致）



  BLEDevice::init("ESP32-Bridge");

  BLEServer *pServer = BLEDevice::createServer();

  pServer->setCallbacks(new ServerCallbacks());



  BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID);

  pTxCharacteristic = pService->createCharacteristic(CHARACTERISTIC_TX, BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY);

  pTxCharacteristic->addDescriptor(new BLE2902());



  BLECharacteristic *pRxCharacteristic = pService->createCharacteristic(CHARACTERISTIC_RX, BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE);

  pRxCharacteristic->setCallbacks(new RxCallbacks());



  pService->start();

  pServer->getAdvertising()->start();

}



void loop() {

  if (deviceConnected && Serial2.available()) {

    String uartData = Serial2.readString();

    pTxCharacteristic->setValue(uartData.c_str());

    pTxCharacteristic->notify(); // 发送 UART 响应到客户端

  }

}

4. 升级流程

步骤 1: 触发 Bootloader 模式

1. 拉低 MCU 的 Boot 触发引脚（如 P3.2）。


2. 复位 MCU，使其启动到 LDROM 中的 ISP_UART Bootloader。

步骤 2: 建立 BLE 连接

1. 手机/PC 使用 BLE 扫描并连接 ESP32（名称 ESP32-Bridge）。


2. 打开串口工具 App（如 nRF Connect），绑定到 RX/TX 特征。

步骤 3: 发送固件数据

1. 客户端发送固件：通过 BLE 将固件二进制文件（.bin）发送到 RX 特征。


2. ESP32 转发：收到数据后通过 UART 转发给 MCU。


3. Bootloader 处理：
   
   
   
   • MCU Bootloader 解析 UART 数据，写入 APROM。
   
   
   • 返回响应（如 ACK）通过 ESP32 的 TX 特征通知客户端。
   
   

步骤 4: 完成升级

1. 固件发送完成后，客户端发送 结束命令（如 0x04 EOT）。


2. Bootloader 校验固件并复位，启动 APROM 中的新程序。


3. 断开 BLE 连接，释放 Boot 触发引脚。

5. 协议适配

若 Bootloader 使用 YMODEM/XMODEM 协议：

• ESP32 需实现协议转换：
  
  
  
  • 将 BLE 数据流封装为 YMODEM 数据包（包括文件名、大小）。
  
  
  • 解析 MCU 返回的 ACK/NAK，控制传输流程。
  
  


• 简化方案：修改 Bootloader 使用自定义简单协议：
  
  
  
  • 客户端直接发送原始二进制流。
  
  
  • Bootloader 按固定长度（如 128 字节）接收并写入 Flash。
  
  

6. 调试要点

• 波特率匹配：确保 ESP32 UART 与 Bootloader 波特率相同（如 115200 bps）。


• 流控制：启用硬件流控（RTS/CTS）防止数据丢失（若支持）。


• 超时机制：Bootloader 和 ESP32 需检测超时，防止卡死。


• 日志输出：通过 ESP32 的另一个 UART 打印调试日志到 PC。

7. 安全增强（可选）

• 加密传输：使用 BLE 配对加密（如 LE Secure Connections）。


• 固件签名：Bootloader 验证固件的数字签名后再写入。


• 断点续传：记录传输进度，异常断开后可恢复。

通过以上步骤，即可实现通过 ESP32 BLE 模块升级 MCU 的 APROM 固件。核心在于 ESP32 的桥接功能和 Bootloader 的 IAP 支持，确保数据无缝中转。

#include 

#include 

#include 



BLECharacteristic *pTxCharacteristic;

bool deviceConnected = false;



class ServerCallbacks: public BLEServerCallbacks {

  void onConnect(BLEServer* pServer) { deviceConnected = true; }

  void onDisconnect(BLEServer* pServer) { deviceConnected = false; }

};



class RxCallbacks: public BLECharacteristicCallbacks {

  void onWrite(BLECharacteristic *pCharacteristic) {

    std::string rxData = pCharacteristic->getValue();

    if (rxData.length() > 0) {

      Serial2.write(rxData.c_str(), rxData.length()); // 转发数据到 UART

    }

  }

};



void setup() {

  Serial2.begin(115200); // MCU UART 波特率（需与 Bootloader 一致）



  BLEDevice::init("ESP32-Bridge");

  BLEServer *pServer = BLEDevice::createServer();

  pServer->setCallbacks(new ServerCallbacks());



  BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID);

  pTxCharacteristic = pService->createCharacteristic(CHARACTERISTIC_TX, BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY);

  pTxCharacteristic->addDescriptor(new BLE2902());



  BLECharacteristic *pRxCharacteristic = pService->createCharacteristic(CHARACTERISTIC_RX, BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE);

  pRxCharacteristic->setCallbacks(new RxCallbacks());



  pService->start();

  pServer->getAdvertising()->start();

}



void loop() {

  if (deviceConnected && Serial2.available()) {

    String uartData = Serial2.readString();

    pTxCharacteristic->setValue(uartData.c_str());

    pTxCharacteristic->notify(); // 发送 UART 响应到客户端

  }

}

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