MQTT協議接入的物聯網裝置OTA升級流程 - IoT Platform

OTA（Over-the-Air Technology）即空中下載技術，基於無線網路對裝置韌體、軟體或驅動進行更新。通過OTA升級，可以對物聯網裝置更新功能、修複漏洞、最佳化效能。本文介紹如何為接入物聯網平台的裝置進行OTA升級。

使用限制

使用OTA功能的裝置必須使用MQTT協議接入物聯網平台，裝置可以選擇MQTT協議或HTTPS協議下載升級包。

單個阿里雲帳號最多有500個升級包，帳號下所有RAM使用者共用配額。
升級包的數量、大小、格式和地區限制。
- HTTPS協議下載：可以包括一個或多個檔案，單個檔案最大為1,000 MB。僅支援.bin、.dav、.tar、.gz、.zip、.gzip、.apk、.tar.gz、.tar.xz、.pack格式的檔案。
- MQTT協議下載：僅包含一個檔案，且檔案大小不超過16 MB。目前僅支援中國華東2（上海）、華北2（北京）和華南1（深圳）地區。推薦使用物聯網平台提供的C語言Link SDK，開發MQTT下載檔案的能力。詳細內容，請參見範例程式碼說明。

工作原理

說明

分發的裝置在被分發到目標執行個體後可正常進行OTA升級。

前提條件

將裝置接入物聯網平台。使用Link SDK的裝置，請參見擷取C Link SDK、裝置接入引導。搭載AliOS Things晶片的裝置，請參見AliOS Things文檔。

OTA升級步驟

說明

本文樣本使用C語言Link SDK，其他語言SDK樣本請參見裝置接入概述。

步驟一：裝置上報版本號碼

配置OTA。
1. 裝置接入物聯網平台。登入物聯網平台控制台，單擊對應執行個體，在左側導覽列選擇裝置管理 > 裝置，找到目標裝置，查看裝置狀態。裝置狀態顯示為線上，則表示裝置與物聯網平台成功串連。
2. 初始化OTA功能。
3. 配置OTA功能。
裝置上報目前的版本號。裝置需要在首次升級前上報版本號碼，建議只在系統啟動過程中上報一次，不需要周期迴圈上報。僅支援每次上報一個模組及對應的模組版本，如果需要上報多個模組的版本，請分次上報。上報的Topic和訊息格式參見文末的訊息格式。

步驟二：推送升級包資訊

添加升級包：為產品添加OTA模組和升級包。
- 模組：由使用者自訂，是同產品下裝置的不同可升級模組，例如韌體、軟體、驅動等。預設（default）模組表示整個裝置的韌體。
- 整包：完整的升級檔案，可以添加單個或多個升級包，如果添加多個樣本包必須使用C語言的Link SDK。整包升級前，裝置可不上報OTA模組版本。如不上報，配置批量升級時不能針對指定版本進行升級，具體說明，請參見發起升級批次任務。
- 差分：僅包含新版本升級包與之前版本的差異部分，裝置需要本地進行差分還原，並還原為完整升級包進行升級，差分升級可有效降低OTA升級次數消耗和裝置下載差分包的流量消耗。差分升級前，裝置必須上報OTA模組版本。
  - 使用AliOS Things晶片的裝置，阿里雲提供差分包產生方法和差分還原演算法，請參見OTA差分工具使用指南。
  - 其他裝置，需要您自行產生差分包並完成差分還原演算法開發。
（可選）驗證升級包：添加升級包時選擇升級包是否需要平台驗證為是，則在批量升級前，需選擇部分裝置用於測試。測試裝置升級成功後，才能使用升級包。
可以選擇是否由App確認升級後才能進行OTA升級，App確認升級的流程如下：
1. 使用者自行開發App，平台不會主動推送升級訊息給裝置，需要App主動查詢。
2. App側調用ListOTAUnfinishedTaskByDevice，查詢未完成狀態的裝置升級作業。
3. App側調用ConfirmOTATask，確認升級任務後，平台才會主動推送升級訊息給裝置。
發起升級批次任務：物聯網平台向裝置批量下發升級相關資訊（升級包URL、版本、大小等）。發起批量升級後，在控制台顯示的裝置狀態是待升級或待確認。當物聯網平台接收到裝置上報的升級進度時，裝置升級正式開始，在控制台顯示的裝置狀態是升級中。

步驟三：裝置下載升級包

裝置擷取升級包資訊。裝置離線時不能接收OTA服務端推送的升級訊息，裝置再次上線後，OTA服務端驗證該裝置是否需要升級。如果需要升級，物聯網平台再次推送升級訊息給裝置，否則不推送訊息。
- 物聯網平台推送升級包資訊。裝置訂閱Topic：/ota/device/upgrade/${YourProductKey}/${YourDeviceName}，物聯網平台對裝置發起OTA升級請求後，裝置通過該Topic收到升級資訊。具體有以下兩種情況：
  - 發起升級任務時裝置線上，物聯網平台會直接推送升級相關資訊。
  - 發起升級任務時裝置離線，之後裝置上線，物聯網平台會推送一次升級相關資訊。
- 裝置主動拉取升級包資訊。裝置向Topic發布訊息，物聯網平台收到訊息並通過另一Topic返回升級包資訊。拉取升級包的Topic和訊息格式參見文末的訊息格式。
- 物聯網平台發給裝置的HTTPS協議、MQTT協議的下載訊息格式參見文末的訊息格式。
裝置使用HTTPS協議或MQTT協議下載升級包。
裝置上報升級進度。上報進度的Topic和訊息格式參見文末的訊息格式。
重要
如果裝置上報進度的間隔低於3秒，在物聯網平台控制台的OTA升級包詳情的批次詳情中，可能無法查看到上報的全部進度。
裝置上報最新版本號碼。裝置升級完成後，建議立即重啟裝置，裝置上線後，立即上報新的版本號碼。裝置上線請求和上報版本請求間隔不能超過2秒。
重要
如果裝置上報的版本與OTA服務需求的版本一致就認為升級成功，反之認為失敗，這是物聯網平台判斷裝置升級成功的唯一條件。即使升級進度上報為100%，如果不上報新的版本號碼，可能因為超過裝置升級逾時時間導致升級失敗。
- Topic：/ota/device/inform/${YourProductKey}/${YourDeviceName}
- 訊息格式
```
{
  "id": 1,
  "params": {
    "version": "2.0.0"
  }
}
```

步驟四：查看升級結果

查看升級情況：查看目標裝置升級狀態、升級包資訊等。
查看升級包版本和成功率：查看升級後的版本分布和成功率分布統計，分析OTA升級失敗原因，進而提升裝置升級成功率。

訊息格式

上報版本號碼

Topic：/ota/device/inform/${YourProductKey}/${YourDeviceName}

訊息格式

{
  "id": 1,
  "params": {
    "version": "1.0.0",
    "module":"mcu"      //該參數如果不填，表示預設版本號碼default
  }
}

參數	類型	說明
id	String	訊息ID號。數字可為String或Long類型，以裝置端上報的資料類型為準。取值範圍為0~4294967295，且每個訊息ID在當前裝置中具有唯一性。
version	String	OTA模組版本。
module	String	OTA模組名。上報預設（default）模組的版本號碼時，可以不上報module參數。預設（default）模組代表整個裝置的韌體版本號碼。

主動拉取升級包

裝置發布訊息到Topic：/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/ota/firmware/get。

訊息格式

{
    "id": "123",
    "version": "1.0",
    "params": {
        "module": "MCU"
    },
    "method": "thing.ota.firmware.get"
}

參數說明

參數	類型	說明
id	String	訊息ID號。String類型的數字，取值範圍0~4294967295，且每個訊息ID在當前裝置中具有唯一性。
version	String	協議版本，固定為1.0。
params	Object	請求參數。
module	String	升級包所屬的模組名。不指定則表示請求預設（default）模組的升級包資訊。
method	String	要求方法，取值`thing.ota.firmware.get`。

物聯網平台收到請求後，通過響應Topic：/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/ota/firmware/get_reply，向裝置端返回升級包資訊。

HTTPS協議下載

單檔案包下載

{
    "id": "123",
    "code": 200,
    "data": {
        "size": 93796291,
        "sign": "f8d85b250d4d787a9f483d89a974***",
        "version": "10.0.1.9.20171112.1432",
        "isDiff": 1,
        "url": "https://the_firmware_url",
        "signMethod": "MD5",
        "md5": "f8d85b250d4d787a9f48***",
        "module": "MCU",
        "extData":{
            "key1":"value1",
            "key2":"value2",
            "_package_udi":"{\"ota_notice\":\"升級底層網路攝影機驅動，解決視頻映像模糊的問題。\"}"
        }
    }
}

多檔案包下載

{
    "code": "1000",
    "data": {
        "version": "2.0.0",
        "isDiff": 1,
        "signMethod": "MD5",
        "files":[
            {
                "fileSize":432944,
                "fileName":"file1-name",
                "fileUrl":"https://***/nop***.tar.gz?Expires=1502955804&OSSAccessKeyId=***&Signature=***XJEH0qAKU%3D&security-token=CAISuQJ***",
                "fileMd5":"93230c3bde425a9d***",
                "fileSign":"93230c3bde425a9d****"
            },
            {
                "fileSize":432945,
                "fileName":"file2-name",
                "fileUrl":"https://***/no***.tar.gz?Expires=1502955804&OSSAccessKeyId=***&Signature=***qAKU%3D&security-token=***q6Ft5B2y***",
                "fileMd5":"93230c3bde425a92***",
                "fileSign":"93230c3bde425a92****"
            }
        ],
        "module": "MCU",
        "extData":{
            "key1":"value1",
            "key2":"value2",
            "_package_udi":"{\"ota_notice\":\"升級底層網路攝影機驅動，解決視頻映像模糊的問題。\"}"
        }
    },
    "id": 1626969597470,
    "message": "success"
}

參數	類型	說明
id	Long	訊息ID號。每個訊息ID在當前裝置中具有唯一性。
message	String	結果資訊。
code	String	狀態代碼。
version	String	裝置升級包的版本資訊。
size	Long	升級包檔案大小，單位：位元組。 OTA升級包中僅有一個升級包檔案時，包含該參數。
url	String	升級包在Object Storage Service上的儲存地址。 OTA升級包中僅有一個升級包檔案，且下載協議為HTTPS時，包含該參數。
dProtocol	String	升級包下載協議。僅升級包下載協議為MQTT時，包含該參數。
streamId	Long	通過MQTT協議下載OTA升級包時的唯一標識。僅升級包下載協議為MQTT時，包含該參數。
streamFileId	Integer	單個升級包檔案的唯一標識。僅升級包下載協議為MQTT時，包含該參數。
isDiff	Long	僅當升級包類型為差分時，訊息包含此參數。取值為1，表示僅包含新版本升級包與之前版本的差異部分，需要裝置進行差分還原。
digestsign	String	OTA升級包檔案安全升級後的簽名。僅當OTA升級包開啟安全升級功能，才有此參數。開啟OTA升級包安全升級功能的方法，請參見添加升級包。
sign	String	OTA升級包檔案的簽名。 OTA升級包中僅有一個升級包檔案時，包含該參數。
signMethod	String	簽名方法。取值： `SHA256` `MD5` 對於Android差分升級包類型，僅支援MD5簽名方法。
md5	String	當簽名方法為MD5時，除了會給sign賦值外還會給md5賦值。 OTA升級包中僅有一個升級包檔案時，包含該參數。
module	String	升級包所屬的模組名。模組名為default時，物聯網平台不下發module參數。
extData	Object	升級批次標籤列表和推送給裝置的自訂資訊。 _package_udi表示自訂資訊的欄位。單個標籤格式：`"key":"value"`。
files	Array	多個升級包檔案的資訊列表。 OTA升級包中有多個檔案時，包含該參數。每個升級包檔案資訊如下： fileSize：升級包檔案大小。 fileName：升級包檔案的名稱。 fileUrl、fileMd5、fileSign：含義與url、md5、sign相同。

MQTT協議下載

升級包下載協議為MQTT時，只支援單檔案包下載。裝置端擷取OTA升級包資訊後，可以選擇整包下載或分區下載。

整包下載

訊息格式

{
    "id": "123",
    "code": 200,
    "data":{
        "size":432945,
        "digestsign":"A4WOP***SYHJ6DDDJD9***",
        "version":"2.0.0",
        "isDiff":1,
        "signMethod":"MD5",
        "dProtocol":"mqtt",
        "streamId":1397345,
        "streamFileId":1,
        "md5":"93230c3bde***",
        "sign":"93230c3bde42***",
        "module":"MCU",
        "extData":{
            "key1":"value1",
            "key2":"value2"
        }
    }
}

參數說明

參數	類型	說明
id	Long	訊息ID號。每個訊息ID在當前裝置中具有唯一性。
message	String	結果資訊。
code	String	狀態代碼。
version	String	裝置升級包的版本資訊。
size	Long	升級包檔案大小，單位：位元組。 OTA升級包中僅有一個升級包檔案時，包含該參數。
url	String	升級包在Object Storage Service上的儲存地址。 OTA升級包中僅有一個升級包檔案，且下載協議為HTTPS時，包含該參數。
dProtocol	String	升級包下載協議。僅升級包下載協議為MQTT時，包含該參數。
streamId	Long	通過MQTT協議下載OTA升級包時的唯一標識。僅升級包下載協議為MQTT時，包含該參數。
streamFileId	Integer	單個升級包檔案的唯一標識。僅升級包下載協議為MQTT時，包含該參數。
isDiff	Long	僅當升級包類型為差分時，訊息包含此參數。取值為1，表示僅包含新版本升級包與之前版本的差異部分，需要裝置進行差分還原。
digestsign	String	OTA升級包檔案安全升級後的簽名。僅當OTA升級包開啟安全升級功能，才有此參數。開啟OTA升級包安全升級功能的方法，請參見添加升級包。
sign	String	OTA升級包檔案的簽名。 OTA升級包中僅有一個升級包檔案時，包含該參數。
signMethod	String	簽名方法。取值： `SHA256` `MD5` 對於Android差分升級包類型，僅支援MD5簽名方法。
md5	String	當簽名方法為MD5時，除了會給sign賦值外還會給md5賦值。 OTA升級包中僅有一個升級包檔案時，包含該參數。
module	String	升級包所屬的模組名。模組名為default時，物聯網平台不下發module參數。
extData	Object	升級批次標籤列表和推送給裝置的自訂資訊。 _package_udi表示自訂資訊的欄位。單個標籤格式：`"key":"value"`。
files	Array	多個升級包檔案的資訊列表。 OTA升級包中有多個檔案時，包含該參數。每個升級包檔案資訊如下： fileSize：升級包檔案大小。 fileName：升級包檔案的名稱。 fileUrl、fileMd5、fileSign：含義與url、md5、sign相同。

可選：分區下載。擷取上面的升級包資訊後，裝置通過以下Topic分區下載OTA升級包檔案。

請求Topic：/sys/${productKey}/${deviceName}/thing/file/download
響應Topic：/sys/${productKey}/${deviceName}/thing/file/download_reply

請求訊息格式

{
 "id": "123456",
 "version": "1.0",
 "params": {
 "fileToken":"1bb8***",
 "fileInfo":{
 "streamId":1234565,
 "fileId":1
 },
 "fileBlock":{
 "size":256,
 "offset":2
 }
 }
}

請求訊息的參數說明

參數	類型	說明
id	String	訊息ID號。String類型的數字，取值範圍0~4294967295，且每個訊息ID在當前裝置中具有唯一性。
version	String	協議版本，固定為1.0。
params	Object	請求參數。
fileToken	String	檔案的唯一標識Token，非必填參數。支援數字、英文字母、底線（_）和英文句號（.），不超過16個字元。使用說明：若傳入該參數，物聯網平台響應裝置請求時，會返回該參數，便於您在裝置端多檔案下載情境下，從響應訊息中確認下載的對應檔案。若確認裝置端在下載檔案的請求和響應周期內，不需要對其他檔案發起下載請求，可不設定該參數。
fileInfo	Object	OTA升級包檔案資訊。
streamId	Long	通過MQTT協議下載OTA升級包時的唯一標識。
fileId	Integer	單個升級包檔案的唯一標識。
fileBlock	Object	檔案分區資訊。
size	Integer	請求下載的檔案分區大小，單位位元組，取值範圍為256~131072。若為最後一個檔案分區，取值範圍為1~131072。
offset	Integer	檔案分區對應位元組的起始地址。取值範圍為0~16777216。

響應訊息的結構

結構項	說明
JSON Bytes Length	表示響應資料中JSON字串對應的位元組數組長度，必須佔位2個位元組，高位位元組在前，低位位元組在後。例如，響應的JSON字串使用UTF-8編碼轉碼成位元組數組的長度為十進位的87，對應十六進位57，則高位位元組為0x00，低位位元組為0x57。
JSON String Bytes	表示響應資料中JSON字串對應的位元組數組，編碼格式為UTF-8。具體內容，請參見下文的“響應的JSON資料格式”。
File Block Bytes	表示當前檔案分區的位元組數組，位元組順序按照相對於檔案頭的位移量從小至大排列。
CRC16/IBM	表示檔案分區的校正值，僅支援CRC16/IBM，佔位2個位元組，低位位元組在前，高位位元組在後。例如，檔案分區的校正值為0x0809，則低位位元組為0x09，高位位元組為0x08。

響應訊息格式

{
 "id": "123456",
 "code":200,
 "msg":"file size has exceeded the limit 16 MB",
 "data": {
 "fileToken":"1bb8***",
 "fileLength":1238848,
 "bSize":1491,
 "bOffset":2
 }
}

響應訊息的參數說明

參數	類型	說明
id	String	訊息ID號。String類型的數字，取值範圍0~4294967295，且每個訊息ID在當前裝置中具有唯一性。此處訊息ID返回的是裝置請求中的訊息ID，即請求Topic`/sys/${productKey}/${deviceName}/thing/file/download`資料中的id。
code	Integer	狀態代碼，200表示成功。
msg	String	請求失敗時，返回的錯誤資訊。
data	Object	返回裝置端的資料。
fileToken	String	檔案的唯一標識Token。若請求參數傳入了fileToken值，則返回該參數。
fileLength	Integer	檔案的總大小，單位位元組。
bSize	Integer	當前檔案分區的大小，單位位元組。
bOffset	Integer	當前檔案分區對應位元組的起始地址，與請求資料中的offset值相同。單位位元組。

上報升級進度

裝置發布訊息到Topic：/ota/device/progress/${YourProductKey}/${YourDeviceName}。

訊息格式

{
    "id": "123",
    "params": {
        "step": "-1",
        "desc": "OTA升級失敗，請求不到升級包資訊。",
        "module": "MCU"
    }
}

格式說明

參數	類型	說明
id	String	訊息ID號。String類型的數字，取值範圍0~4294967295，且每個訊息ID在當前裝置中具有唯一性。
step	String	OTA升級進度。裝置上報的進度值及其描述資訊，可根據裝置實際升級情境在裝置端配置。裝置端配置方法，請參見範例程式碼說明。 1~100的整數：升級進度百分比。 `-1`：升級失敗。 `-2`：下載失敗。 `-3`：校正失敗。 `-4`：燒寫失敗。
desc	String	當前步驟的描述資訊，長度不超過128個字元。如果發生異常，此欄位可承載錯誤資訊。
module	String	升級包所屬的模組名。模組的更多資訊，請參見添加升級包。上報預設（default）模組的OTA升級進度時，可以不上報module參數。

IoT Platform：OTA升級概述

使用限制

工作原理

前提條件

OTA升級步驟

步驟一：裝置上報版本號碼

步驟二：推送升級包資訊

步驟三：裝置下載升級包

步驟四：查看升級結果

相關文檔

訊息格式

上報版本號碼

主動拉取升級包

HTTPS協議下載

單檔案包下載

多檔案包下載

MQTT協議下載

上報升級進度