cbb/ESP32_COMM
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e014ca7704bbf9d2009b4816b7ffdd44274c0714
ESP32_COMM/main/relay/ota_relay.cpp
T
小龙虾 e014ca7704 feat(ota): 实现GD32安全握手认证和OTA中继功能 
- 更新固件版本从0.2.0到0.2.7
- 替换默认密钥为实际密钥值
- 添加GD32芯片UID运行时获取机制
- 实现AES-128加密验证challenge响应
- 集成NVS持久化存储OTA元数据
- 改进数据包传输可靠性，添加ACK确认和重试机制
- 新增结构化错误响应解析功能
- 实现GD32应用通知进入Bootloader流程
- 添加详细函数文档注释

refactor(ble): 优化BLE OTA服务端代码结构

- 为所有关键函数添加详细的Doxygen注释
- 改进固件大小验证逻辑，支持4字节对齐计算
- 优化数据块接收和处理流程
2026-05-26 02:44:57 +08:00

943 lines
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C++
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/*
* ota_relay.c - OTA 中继核心状态机实现
* T2.3, T2.4, T3.1 - T3.7
*/
#include <string.h>
#include <inttypes.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/queue.h"
#include "esp_err.h"
#include "esp_partition.h"
#include "nvs_flash.h"
#include "nvs.h"
#include "aes/esp_aes.h"
#include "ota_relay.h"
#include "spi_master.h"
#include "protocol.h"
#include "health_monitor.h"
#include "monitor/debug_log.h"
/** @brief 当前 OTA 中继状态机状态。 */
relay_state_t g_relay_state = RELAY_IDLE;
static const esp_partition_t *g_gd32_partition = NULL;
/** @brief OTA 认证会话上下文，包含会话密钥和 IV。 */
static session_ctx_t g_session_ctx;
static uint8_t g_nonce_server[16] = {0};
static uint8_t g_k_session[16] = {0};
static uint8_t g_gd32_uid_runtime[12] = {0};
static constexpr size_t GD32_UID_LEN = 12;
static constexpr size_t GD32_CHALLENGE_CIPHER_LEN = 32;
static constexpr size_t GD32_CHALLENGE_PAYLOAD_WITH_SESSION = 36;
/** @brief OTA 命令分发队列，从 WiFi/BLE 任务接收指令。 */
QueueHandle_t g_ota_dispatch_queue = NULL;
/** @brief OTA 结果回传队列，将执行结果返回给调用方。 */
QueueHandle_t g_ota_result_queue = NULL;
/**
* @brief OTA 握手阶段：向 GD32 发送握手请求并等待进入认证流程。
* @return 操作结果码。
*/
static ota_result_t send_handshake_req(void);
/**
* @brief 认证阶段：生成随机数并完成与 GD32 的双向认证。
* @return 操作结果码。
*/
static ota_result_t send_nonce_and_authenticate(void);
/**
* @brief 向 GD32 发送待升级固件的总大小。
* @param size 固件总字节数。
* @return 操作结果码。
*/
static ota_result_t send_firmware_size(uint32_t size);
/**
* @brief 从 Flash 逐包读取固件并中继转发给 GD32。
* @return 操作结果码。
*/
static ota_result_t relay_packets_from_flash(void);
/**
* @brief OTA 收尾阶段：发送结束命令并等待 GD32 确认。
* @return 操作结果码。
*/
static ota_result_t finish_ota(void);
static int aes128_ecb_encrypt_block_local(const uint8_t *key, const uint8_t *in, uint8_t *out);
static int aes128_ecb_decrypt_block_local(const uint8_t *key, const uint8_t *in, uint8_t *out);
/**
* @brief 判断响应负载是否为带序号的结构化 ACK。
* @param payload 响应负载指针。
* @param len 负载长度。
* @param expected_seq 期望的序号。
* @return 匹配返回 true，否则返回 false。
*/
static bool is_structured_ack_with_seq(const uint8_t *payload, size_t len, uint32_t expected_seq)
{
if (!payload || len < 6) return false;
if (payload[0] != 0xBA || payload[1] != 0xC0) return false;
uint32_t seq = (uint32_t)payload[2] | ((uint32_t)payload[3] << 8) |
((uint32_t)payload[4] << 16) | ((uint32_t)payload[5] << 24);
return seq == expected_seq;
}
/**
* @brief 解析结构化错误响应中的序号和错误码。
* @param payload 响应负载指针。
* @param len 负载长度。
* @param seq_out 输出错误对应序号，可为 NULL。
* @param err_out 输出错误码，可为 NULL。
* @return 解析成功返回 true，否则返回 false。
*/
static bool parse_structured_error(const uint8_t *payload, size_t len, uint32_t *seq_out, uint8_t *err_out)
{
if (!payload || len < 7) return false;
if (payload[0] != 0xBA || payload[1] != 0xC0) return false;
if (seq_out) {
*seq_out = (uint32_t)payload[2] | ((uint32_t)payload[3] << 8) |
((uint32_t)payload[4] << 16) | ((uint32_t)payload[5] << 24);
}
if (err_out) *err_out = payload[6];
return true;
}
/**
* @brief 判断缓冲区是否全部由指定字节值组成。
* @param buf 输入缓冲区。
* @param len 缓冲区长度。
* @param value 目标字节值。
* @return 全部匹配返回 true，否则返回 false。
*/
static bool bytes_all_value(const uint8_t *buf, size_t len, uint8_t value)
{
if (!buf || len == 0) return false;
for (size_t i = 0; i < len; ++i) {
if (buf[i] != value) return false;
}
return true;
}
/**
* @brief 按小端序读取 4 字节无符号整数。
* @param p 输入字节指针（至少 4 字节）。
* @return 读取出的 uint32_t 数值。
*/
static uint32_t read_u32_le(const uint8_t *p)
{
return (uint32_t)p[0] |
((uint32_t)p[1] << 8) |
((uint32_t)p[2] << 16) |
((uint32_t)p[3] << 24);
}
/**
* @brief 解析并校验 GD32 Challenge 响应，提取会话密钥和 UID。
* @param resp_payload Challenge 响应数据。
* @param resp_len 响应长度。
* @param out_k_session 输出会话密钥（16 字节）。
* @param out_uid 输出 UID（GD32_UID_LEN 字节）。
* @return 校验通过返回 true，否则返回 false。
*/
static bool parse_and_verify_challenge_payload(const uint8_t *resp_payload, size_t resp_len,
uint8_t *out_k_session, uint8_t *out_uid)
{
if (!resp_payload || !out_k_session || !out_uid) return false;
const uint8_t *cipher_blob = resp_payload;
size_t cipher_len = resp_len;
if (resp_len == GD32_CHALLENGE_PAYLOAD_WITH_SESSION) {
uint32_t session_num = read_u32_le(resp_payload);
DEBUG_INFO("OTA", "CHALLENGE session_num=0x%08" PRIX32, session_num);
cipher_blob = resp_payload + 4;
cipher_len = GD32_CHALLENGE_CIPHER_LEN;
}
if (cipher_len != GD32_CHALLENGE_CIPHER_LEN) {
DEBUG_ERR("OTA", "CHALLENGE validate failed: invalid payload length=%u", (unsigned)resp_len);
return false;
}
/*
if (cipher_len != GD32_CHALLENGE_CIPHER_LEN) {
DEBUG_ERR("OTA", "CHALLENGE payload长度异常: %u", (unsigned)resp_len);
return false;
}
*/
uint8_t expected_nonce_block[16] = {0};
if (aes128_ecb_encrypt_block_local(MASTER_KEY, g_nonce_server, expected_nonce_block) != 0) {
DEBUG_ERR("OTA", "CHALLENGE validate failed: nonce block encrypt failed");
return false;
}
/*
if (aes128_ecb_encrypt_block_local(MASTER_KEY, g_nonce_server, expected_nonce_block) != 0) {
DEBUG_ERR("OTA", "CHALLENGE校验失败: 计算nonce加密块失败");
return false;
}
*/
if (memcmp(cipher_blob, expected_nonce_block, sizeof(expected_nonce_block)) != 0) {
DEBUG_ERR("OTA", "CHALLENGE校验失败: nonce加密块不匹配");
return false;
}
memcpy(out_k_session, expected_nonce_block, sizeof(expected_nonce_block));
uint8_t device_info[16] = {0};
if (aes128_ecb_decrypt_block_local(out_k_session, &cipher_blob[16], device_info) != 0) {
DEBUG_ERR("OTA", "CHALLENGE校验失败: device_info解密失败");
return false;
}
// device_info[0..11] maps to contiguous GD32 UID bytes from
// DEVICE_SERIAL_ADDR_LSB (0x1FFFF7E8) to 0x1FFFF7F3.
memcpy(out_uid, device_info, GD32_UID_LEN);
if (bytes_all_value(out_uid, GD32_UID_LEN, 0x00U) ||
bytes_all_value(out_uid, GD32_UID_LEN, 0xFFU)) {
DEBUG_ERR("OTA", "CHALLENGE校验失败: UID无效(全00/全FF)");
return false;
}
char uid_hex[GD32_UID_LEN * 2 + 1] = {0};
for (size_t i = 0; i < GD32_UID_LEN; ++i) {
snprintf(&uid_hex[i * 2], sizeof(uid_hex) - i * 2, "%02X", out_uid[i]);
}
DEBUG_INFO("OTA",
"GD32 UID(%uB @0x%08" PRIX32 "/0x%08" PRIX32 "/0x%08" PRIX32 "): %s",
(unsigned)GD32_UID_LEN,
DEVICE_SERIAL_ADDR_LSB, DEVICE_SERIAL_ADDR_MID, DEVICE_SERIAL_ADDR_MSB,
uid_hex);
return true;
}
/**
* @brief 使用 AES-128 ECB 加密单个 16 字节分组。
* @param key 16 字节密钥。
* @param in 输入明文分组（16 字节）。
* @param out 输出密文分组（16 字节）。
* @return 0 表示成功，非 0 表示失败。
*/
static int aes128_ecb_encrypt_block_local(const uint8_t *key, const uint8_t *in, uint8_t *out)
{
esp_aes_context aes;
esp_aes_init(&aes);
int ret = esp_aes_setkey(&aes, key, 128);
if (ret == 0) {
ret = esp_aes_crypt_ecb(&aes, ESP_AES_ENCRYPT, in, out);
}
esp_aes_free(&aes);
return ret;
}
/**
* @brief 使用 AES-128 ECB 解密单个 16 字节分组。
* @param key 16 字节密钥。
* @param in 输入密文分组（16 字节）。
* @param out 输出明文分组（16 字节）。
* @return 0 表示成功，非 0 表示失败。
*/
static int aes128_ecb_decrypt_block_local(const uint8_t *key, const uint8_t *in, uint8_t *out)
{
esp_aes_context aes;
esp_aes_init(&aes);
int ret = esp_aes_setkey(&aes, key, 128);
if (ret == 0) {
ret = esp_aes_crypt_ecb(&aes, ESP_AES_DECRYPT, in, out);
}
esp_aes_free(&aes);
return ret;
}
/**
* @brief 按 3 个分组对 48 字节数据执行 AES-128 ECB 加密。
* @param key 16 字节密钥。
* @param in 输入明文（48 字节）。
* @param out 输出密文（48 字节）。
* @return 全部分组加密成功返回 true，否则返回 false。
*/
static bool aes128_ecb_encrypt_48bytes_local(const uint8_t *key, const uint8_t *in, uint8_t *out)
{
for (int i = 0; i < 3; ++i) {
if (aes128_ecb_encrypt_block_local(key, in + i * 16, out + i * 16) != 0) {
return false;
}
}
return true;
}
/**
* @brief 计算带 key 前缀的 CRC32（key + 48B 数据），输出小端 4 字节。
* @param key 16 字节会话密钥。
* @param data48 输入数据（48 字节）。
* @param output 输出 CRC32（4 字节）。
*/
static void calculate_crc32_with_key_local(const uint8_t *key, const uint8_t *data48, uint8_t *output)
{
uint32_t crc = 0xFFFFFFFFU;
for (int i = 0; i < 16; ++i) {
crc ^= key[i];
for (int j = 0; j < 8; ++j) {
crc = (crc >> 1) ^ (0xEDB88320U & (0U - (crc & 1U)));
}
}
for (size_t i = 0; i < GD32_OTA_PACKET_SIZE; ++i) {
crc ^= data48[i];
for (int j = 0; j < 8; ++j) {
crc = (crc >> 1) ^ (0xEDB88320U & (0U - (crc & 1U)));
}
}
crc ^= 0xFFFFFFFFU;
output[0] = (uint8_t)(crc & 0xFFU);
output[1] = (uint8_t)((crc >> 8) & 0xFFU);
output[2] = (uint8_t)((crc >> 16) & 0xFFU);
output[3] = (uint8_t)((crc >> 24) & 0xFFU);
}
/**
* @brief 记录响应类型和负载十六进制摘要，便于 OTA 阶段诊断。
* @param stage 当前阶段名称。
* @param resp_type 响应类型。
* @param payload 响应负载。
* @param len 响应负载长度。
*/
static void log_resp_payload(const char *stage, uint8_t resp_type, const uint8_t *payload, size_t len)
{
char hex[193] = {0};
size_t n = (len > 32U) ? 32U : len;
for (size_t i = 0; i < n; ++i) {
snprintf(&hex[i * 2], sizeof(hex) - i * 2, "%02X", payload[i]);
}
DEBUG_INFO("OTA", "%s 响应: type=0x%02X len=%u payload[%u]=%s%s",
stage, resp_type, (unsigned)len, (unsigned)n,
n > 0 ? hex : "<empty>",
len > n ? "..." : "");
}
/**
* @brief 当收到 WAIT 响应时进行只读轮询，直到响应变为非 WAIT 或达到轮询上限。
* @param stage 当前阶段名称（用于日志）。
* @param resp_type 输入/输出响应类型。
* @param resp_payload 输出响应负载缓冲区。
* @param resp_max 响应缓冲区大小。
* @param resp_len 输出响应长度指针，可为 NULL。
* @param timeout_ms 每次轮询的超时毫秒。
* @param max_wait_rounds 最多轮询次数。
* @return ESP_OK 或底层 SPI 轮询错误码。
*/
static esp_err_t wait_until_not_wait(const char *stage, uint8_t *resp_type,
uint8_t *resp_payload, size_t resp_max,
size_t *resp_len, uint32_t timeout_ms, uint32_t max_wait_rounds)
{
if (!resp_type) return ESP_ERR_INVALID_ARG;
uint32_t round = 0;
while (*resp_type == SPI_OTA_RSP_WAIT && round < max_wait_rounds) {
++round;
DEBUG_WARN("OTA", "%s 收到 WAIT，开始第 %u 次只读轮询...", stage, round);
esp_err_t err = spi_ota_poll_response(resp_type, resp_payload, resp_max, resp_len, timeout_ms);
if (err != ESP_OK) {
return err;
}
log_resp_payload(stage, *resp_type, resp_payload, resp_len ? *resp_len : 0);
}
return ESP_OK;
}
/**
* @brief 从 Flash 加载元数据
* @param meta 输出参数，加载后的元数据结构体。
* @return ESP_OK 成功，其他失败。
*/
esp_err_t meta_load(ota_meta_t *meta)
{
if (!meta) return ESP_ERR_INVALID_ARG;
memset(meta, 0, sizeof(ota_meta_t));
nvs_handle_t handle;
esp_err_t err = nvs_open(OTA_META_NVS_NAMESPACE, NVS_READONLY, &handle);
if (err != ESP_OK) {
// NVS 中没有元数据是正常状态（首次使用）
return ESP_OK;
}
uint32_t val = 0;
if (nvs_get_u32(handle, "total_size", &val) == ESP_OK) meta->total_size = val;
if (nvs_get_u32(handle, "stored_size", &val) == ESP_OK) meta->stored_size = val;
if (nvs_get_u32(handle, "last_seq", &val) == ESP_OK) meta->last_seq = val;
if (nvs_get_u32(handle, "chunk_count", &val) == ESP_OK) meta->chunk_count = val;
nvs_close(handle);
DEBUG_INFO("OTA", "元数据已加载: total=%u, stored=%u, seq=%u",
meta->total_size, meta->stored_size, meta->last_seq);
return ESP_OK;
}
/**
* @brief 保存元数据到 Flash
* @param meta 待保存的元数据结构体。
* @return ESP_OK 成功，其他失败。
*/
esp_err_t meta_save(const ota_meta_t *meta)
{
if (!meta) return ESP_ERR_INVALID_ARG;
nvs_handle_t handle;
esp_err_t err = nvs_open(OTA_META_NVS_NAMESPACE, NVS_READWRITE, &handle);
if (err != ESP_OK) {
DEBUG_ERR("OTA", "无法打开 NVS 写入: %s", esp_err_to_name(err));
return err;
}
nvs_set_u32(handle, "total_size", meta->total_size);
nvs_set_u32(handle, "stored_size", meta->stored_size);
nvs_set_u32(handle, "last_seq", meta->last_seq);
nvs_set_u32(handle, "chunk_count", meta->chunk_count);
err = nvs_commit(handle);
nvs_close(handle);
if (err != ESP_OK) {
DEBUG_ERR("OTA", "NVS commit 失败: %s", esp_err_to_name(err));
} else {
DEBUG_INFO("OTA", "元数据已保存到 NVS");
}
return err;
}
/**
* @brief 传输过程中更新元数据
* @param stored_size 已存储的固件大小（字节）。
* @param last_seq 最后成功的分块序号。
* @return ESP_OK 成功，其他失败。
*/
esp_err_t meta_update(uint32_t stored_size, uint32_t last_seq)
{
ota_meta_t meta;
esp_err_t err = meta_load(&meta);
if (err != ESP_OK) return err;
meta.stored_size = stored_size;
meta.last_seq = last_seq;
return meta_save(&meta);
}
/**
* @brief OTA 完成后或中止时清除元数据
* @return ESP_OK 成功，其他失败。
*/
esp_err_t meta_clear(void)
{
DEBUG_INFO("OTA", "清除 OTA 元数据");
ota_meta_t meta = {};
return meta_save(&meta);
}
/**
* @brief Flash 写入接口
* @param offset 分区内写入偏移。
* @param data 待写入的数据指针。
* @param len 数据长度（字节）。
* @return ESP_OK 成功，其他失败。
*/
esp_err_t flash_write_chunk(uint32_t offset, const uint8_t *data, size_t len)
{
if (!g_gd32_partition) {
g_gd32_partition = esp_partition_find_first(
ESP_PARTITION_TYPE_DATA, ESP_PARTITION_SUBTYPE_DATA_SPIFFS, "gd32_ota");
if (!g_gd32_partition) {
DEBUG_ERR("OTA", "找不到 gd32_ota 分区");
return ESP_ERR_NOT_FOUND;
}
}
return esp_partition_write(g_gd32_partition, offset, data, len);
}
/**
* @brief 从 OTA 缓存分区读取指定偏移和长度的数据块。
* @param offset 分区内读取偏移。
* @param data 读取缓冲区指针。
* @param len 读取长度（字节）。
* @return ESP_OK 成功，其他失败。
*/
esp_err_t flash_read_chunk(uint32_t offset, uint8_t *data, size_t len)
{
if (!g_gd32_partition) {
g_gd32_partition = esp_partition_find_first(
ESP_PARTITION_TYPE_DATA, ESP_PARTITION_SUBTYPE_DATA_SPIFFS, "gd32_ota");
if (!g_gd32_partition) {
DEBUG_ERR("OTA", "找不到 gd32_ota 分区");
return ESP_ERR_NOT_FOUND;
}
}
return esp_partition_read(g_gd32_partition, offset, data, len);
}
/**
* @brief 阶段1 - 发起与 GD32 的握手
* @return 操作结果码。
*/
static void request_gd32_app_enter_bootloader(void)
{
DEBUG_INFO("OTA", "尝试通知 GD32 APP 进入 Bootloader OTA 窗口");
esp_err_t err = gd32_app_request_bootloader(500);
if (err == ESP_OK) {
DEBUG_INFO("OTA", "GD32 APP 已确认进入 Bootloader，等待复位完成");
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(3500));
} else {
DEBUG_WARN("OTA", "GD32 APP 未确认进入 Bootloader，继续尝试直接握手: %s", esp_err_to_name(err));
}
}
static ota_result_t send_handshake_req(void)
{
DEBUG_INFO("OTA", "=== 阶段1: 握手开始 ===");
DEBUG_INFO("OTA", "发送 HANDSHAKE_REQ (0x00 0xAC)");
uint8_t payload[] = {0x00, 0xAC};
uint8_t resp_type = 0;
uint8_t resp_payload[64] = {0};
size_t resp_len = 0;
/** @brief 当前 OTA 中继状态机状态。 */
g_relay_state = RELAY_HANDSHAKE_SENT;
DEBUG_INFO("OTA", "状态: RELAY_HANDSHAKE_SENT");
esp_err_t err = spi_ota_transfer(SPI_OTA_CMD_REQ, payload, sizeof(payload),
&resp_type, resp_payload, sizeof(resp_payload), &resp_len, 3000);
log_resp_payload("HANDSHAKE_REQ", resp_type, resp_payload, resp_len);
if (err == ESP_OK) {
err = wait_until_not_wait("HANDSHAKE_REQ", &resp_type, resp_payload, sizeof(resp_payload), &resp_len, 1000, 8);
}
if (err != ESP_OK || resp_type != SPI_OTA_RSP_ACK || resp_len < 2 ||
resp_payload[0] != 0x00 || resp_payload[1] != 0xAC) {
DEBUG_ERR("OTA", "HANDSHAKE_REQ 失败, err=%d, resp_type=0x%02X, resp_len=%zu", err, resp_type, resp_len);
g_relay_state = RELAY_ERROR;
return OTA_RESULT_ERR_TIMEOUT;
}
DEBUG_INFO("OTA", "握手请求已确认");
return OTA_RESULT_OK;
}
/**
* @brief 发送随机数并与 GD32 相互认证
* @return 操作结果码。
*/
static ota_result_t send_nonce_and_authenticate(void)
{
uint8_t resp_type = 0;
uint8_t resp_payload[64] = {0};
size_t resp_len = 0;
uint32_t timestamp = xTaskGetTickCount();
uint32_t mem_addr = (uint32_t)(uintptr_t)g_nonce_server;
uint32_t rand_seed = 0x12345678;
scramble_generate(timestamp, mem_addr, rand_seed, g_nonce_server);
DEBUG_INFO("OTA", "--- 认证步骤 1: 发送 CHALLENGE ---");
DEBUG_INFO("OTA", "发送 nonce_server (16B), timestamp=0x%08X", timestamp);
g_relay_state = RELAY_CHALLENGE_SENT;
DEBUG_INFO("OTA", "状态: RELAY_CHALLENGE_SENT");
esp_err_t err = spi_ota_transfer(SPI_OTA_CMD_REQ, g_nonce_server, 16,
&resp_type, resp_payload, sizeof(resp_payload), &resp_len, 5000);
log_resp_payload("CHALLENGE", resp_type, resp_payload, resp_len);
if (err == ESP_OK) {
err = wait_until_not_wait("CHALLENGE", &resp_type, resp_payload, sizeof(resp_payload), &resp_len, 1000, 12);
}
if (err != ESP_OK || resp_type != SPI_OTA_RSP_ACK) {
DEBUG_ERR("OTA", "CHALLENGE 发送失败, err=%d, resp_type=0x%02X, resp_len=%zu", err, resp_type, resp_len);
g_relay_state = RELAY_ERROR;
return OTA_RESULT_ERR_TIMEOUT;
}
g_relay_state = RELAY_CHALLENGE_RESPOND;
DEBUG_INFO("OTA", "已收到 GD32 握手数据包");
DEBUG_INFO("OTA", "状态: RELAY_CHALLENGE_RESPOND");
if (!parse_and_verify_challenge_payload(resp_payload, resp_len, g_k_session, g_gd32_uid_runtime)) {
DEBUG_ERR("OTA", "CHALLENGE 解包/校验失败");
g_relay_state = RELAY_ERROR;
return OTA_RESULT_ERR_AUTH;
}
uint8_t plaintext[16];
for (int i = 0; i < 16; ++i) {
plaintext[i] = g_nonce_server[i] ^ 0x55U;
}
uint8_t encrypted_confirm[16] = {0};
if (aes128_ecb_encrypt_block_local(g_k_session, plaintext, encrypted_confirm) != 0) {
DEBUG_ERR("OTA", "加密确认块失败");
g_relay_state = RELAY_ERROR;
return OTA_RESULT_ERR_AUTH;
}
DEBUG_INFO("OTA", "--- 认证步骤 2: 发送 SESSION_KEY/CONFIRM ---");
g_relay_state = RELAY_SESSION_KEY_SENT;
DEBUG_INFO("OTA", "状态: RELAY_SESSION_KEY_SENT");
resp_len = 0;
err = spi_ota_transfer(SPI_OTA_CMD_REQ, encrypted_confirm, 16,
&resp_type, resp_payload, sizeof(resp_payload), &resp_len, 3000);
log_resp_payload("CONFIRM", resp_type, resp_payload, resp_len);
if (err == ESP_OK) {
err = wait_until_not_wait("CONFIRM", &resp_type, resp_payload, sizeof(resp_payload), &resp_len, 1000, 8);
}
if (err != ESP_OK || resp_type != SPI_OTA_RSP_ACK || resp_len < 2 ||
resp_payload[0] != 0xBA || resp_payload[1] != 0xC0) {
DEBUG_ERR("OTA", "SESSION_KEY/CONFIRM 失败, err=%d, resp_type=0x%02X, resp_len=%zu", err, resp_type, resp_len);
g_relay_state = RELAY_ERROR;
return OTA_RESULT_ERR_TIMEOUT;
}
g_relay_state = RELAY_AUTH_COMPLETE;
DEBUG_INFO("OTA", "状态: RELAY_AUTH_COMPLETE");
DEBUG_INFO("OTA", "=== 阶段1 认证完成: 安全通道已建立 ===");
session_key_init(&g_session_ctx, g_k_session);
return OTA_RESULT_OK;
}
/**
* @brief 向 GD32 发送固件总大小
* @param size 固件总字节数。
* @return 操作结果码。
*/
static ota_result_t send_firmware_size(uint32_t size)
{
uint8_t resp_type = 0;
uint8_t resp_payload[32] = {0};
size_t resp_len = 0;
DEBUG_INFO("OTA", "=== 阶段2: 发送固件大小 ===");
DEBUG_INFO("OTA", "固件大小: %u 字节", size);
uint8_t size_payload[4];
size_payload[0] = (uint8_t)(size & 0xFF);
size_payload[1] = (uint8_t)((size >> 8) & 0xFF);
size_payload[2] = (uint8_t)((size >> 16) & 0xFF);
size_payload[3] = (uint8_t)((size >> 24) & 0xFF);
g_relay_state = RELAY_SIZE_SENT;
DEBUG_INFO("OTA", "状态: RELAY_SIZE_SENT");
esp_err_t err = spi_ota_transfer(SPI_OTA_CMD_DATA, size_payload, sizeof(size_payload),
&resp_type, resp_payload, sizeof(resp_payload), &resp_len, 3000);
log_resp_payload("SEND_SIZE", resp_type, resp_payload, resp_len);
if (err == ESP_OK) {
err = wait_until_not_wait("SEND_SIZE", &resp_type, resp_payload, sizeof(resp_payload), &resp_len, 1500, 12);
}
if (err != ESP_OK || resp_type != SPI_OTA_RSP_ACK || !is_structured_ack_with_seq(resp_payload, resp_len, 0U)) {
DEBUG_ERR("OTA", "SEND_SIZE 失败, err=%d, resp_type=0x%02X, resp_len=%zu", err, resp_type, resp_len);
g_relay_state = RELAY_ERROR;
return OTA_RESULT_ERR_TIMEOUT;
}
DEBUG_INFO("OTA", "大小已发送: %u 字节，等待 GD32 确认...", size);
g_relay_state = RELAY_SIZE_ACK;
DEBUG_INFO("OTA", "状态: RELAY_SIZE_ACK");
return OTA_RESULT_OK;
}
/**
* @brief 从 Flash 向 GD32 转发存储的固件（48B/包）
* @return 操作结果码。
*/
static ota_result_t relay_packets_from_flash(void)
{
DEBUG_INFO("OTA", "=== 阶段3: 从 Flash 转发固件 ===");
ota_meta_t meta;
if (meta_load(&meta) != ESP_OK) {
DEBUG_ERR("OTA", "元数据加载失败");
return OTA_RESULT_ERR_STORAGE;
}
uint32_t total_packets = (meta.total_size + GD32_OTA_PACKET_SIZE - 1U) / GD32_OTA_PACKET_SIZE;
uint32_t flash_offset = 0;
uint8_t tx_buf[64] = {0};
uint8_t resp_type = 0;
uint8_t resp_payload[32] = {0};
size_t resp_len = 0;
ota_result_t result = OTA_RESULT_OK;
DEBUG_INFO("OTA", "总包数: %u, 每包 %u 字节", total_packets, (unsigned)GD32_OTA_PACKET_SIZE);
DEBUG_INFO("OTA", "状态: RELAY_RELAY_ACTIVE");
g_relay_state = RELAY_RELAY_ACTIVE;
for (uint32_t seq = 0; seq < total_packets; seq++) {
uint32_t retry_count = 0;
if ((seq % OTA_PACKET_HEALTH_CHECK_INTERVAL) == 0 || seq == 0 || seq == total_packets - 1) {
health_status_t health = health_check_before_ota();
if (health == HEALTH_MON_SHUTDOWN || health == HEALTH_MON_CRITICAL) {
DEBUG_ERR("OTA", "健康检查危险，中止 OTA");
return OTA_RESULT_ERR_HEALTH;
}
}
uint8_t plain48[GD32_OTA_PACKET_SIZE];
memset(plain48, 0xFF, sizeof(plain48));
size_t chunk_size = GD32_OTA_PACKET_SIZE;
if (seq == total_packets - 1) {
chunk_size = meta.total_size - (seq * GD32_OTA_PACKET_SIZE);
}
esp_err_t err = flash_read_chunk(flash_offset, plain48, chunk_size);
if (err != ESP_OK) {
DEBUG_ERR("OTA", "Flash 读取失败, offset=%u, err=%d", flash_offset, err);
return OTA_RESULT_ERR_STORAGE;
}
tx_buf[0] = 0x00; tx_buf[1] = 0x00; tx_buf[2] = 0x00; tx_buf[3] = 0x00; /* session_num 预留 */
tx_buf[4] = (uint8_t)(seq & 0xFFU);
tx_buf[5] = (uint8_t)((seq >> 8) & 0xFFU);
tx_buf[6] = 0x00;
tx_buf[7] = 0x00;
if (!aes128_ecb_encrypt_48bytes_local(g_k_session, plain48, &tx_buf[8])) {
DEBUG_ERR("OTA", "包 %u 加密失败", seq);
return OTA_RESULT_ERR_AUTH;
}
uint32_t if_end = (seq == total_packets - 1) ? 0xFFFFFFFFU : 0x00000000U;
tx_buf[56] = (uint8_t)(if_end & 0xFFU);
tx_buf[57] = (uint8_t)((if_end >> 8) & 0xFFU);
tx_buf[58] = (uint8_t)((if_end >> 16) & 0xFFU);
tx_buf[59] = (uint8_t)((if_end >> 24) & 0xFFU);
calculate_crc32_with_key_local(g_k_session, plain48, &tx_buf[60]);
DEBUG_INFO("OTA", "包 %u: chunk=%u if_end=0x%08X crc32=%02X%02X%02X%02X",
seq, (unsigned)chunk_size, (unsigned)if_end,
tx_buf[60], tx_buf[61], tx_buf[62], tx_buf[63]);
g_relay_state = RELAY_PACKET_SENT;
while (1) {
resp_len = 0;
err = spi_ota_transfer(SPI_OTA_CMD_DATA, tx_buf, sizeof(tx_buf),
&resp_type, resp_payload, sizeof(resp_payload), &resp_len, 3000);
log_resp_payload("DATA_PACKET", resp_type, resp_payload, resp_len);
if (err == ESP_OK) {
err = wait_until_not_wait("DATA_PACKET", &resp_type, resp_payload, sizeof(resp_payload), &resp_len, 1000, 10);
}
if (err != ESP_OK || resp_type != SPI_OTA_RSP_ACK) {
DEBUG_WARN("OTA", "数据包 %u 发送失败, err=%d, resp_type=0x%02X, resp_len=%zu", seq, err, resp_type, resp_len);
result = OTA_RESULT_ERR_TIMEOUT;
break;
}
uint32_t expected_ack = (seq == total_packets - 1) ? 0xFFFFFFFFU : (seq + 1U);
if (is_structured_ack_with_seq(resp_payload, resp_len, expected_ack)) {
flash_offset += (uint32_t)chunk_size;
g_relay_state = RELAY_PACKET_ACK_OK;
break;
}
uint32_t err_seq = 0;
uint8_t err_code = 0;
if (parse_structured_error(resp_payload, resp_len, &err_seq, &err_code) && err_seq == seq) {
DEBUG_WARN("OTA", "包 %u 收到结构化错误 err=0x%02X，准备重发", seq, err_code);
g_relay_state = RELAY_PACKET_ACK_RETRY;
if (++retry_count >= 3U) {
DEBUG_ERR("OTA", "包 %u 重发次数超限", seq);
result = (err_code == 0x04U) ? OTA_RESULT_ERR_CRC : OTA_RESULT_ERR_GD32;
break;
}
continue;
}
DEBUG_ERR("OTA", "包 %u ACK/ERROR 不匹配，len=%zu", seq, resp_len);
result = OTA_RESULT_ERR_GD32;
break;
}
if (result != OTA_RESULT_OK) {
break;
}
if (seq % (total_packets / 10 + 1) == 0) {
uint32_t progress = (seq * 100U) / total_packets;
DEBUG_INFO("OTA", "转发进度: %u/%u 包 (%u%%)", seq, total_packets, progress);
}
}
g_relay_state = RELAY_RECEIVE_DONE;
DEBUG_INFO("OTA", "状态: RELAY_RECEIVE_DONE");
return result;
}
/**
* @brief 结束 OTA - 发送 0x0A AC 并清理
* @return 操作结果码。
*/
static ota_result_t finish_ota(void)
{
DEBUG_INFO("OTA", "=== 阶段4: 结束 OTA ===");
DEBUG_INFO("OTA", "发送 FINISH_OTA (0x0A 0xAC)，等待 GD32 确认即将跳转 APP");
uint8_t resp_type = 0;
uint8_t resp_payload[32] = {0};
size_t resp_len = 0;
uint8_t finish_payload[2] = {0x0A, 0xAC};
g_relay_state = RELAY_FINISH_SENT;
esp_err_t err = spi_ota_transfer(SPI_OTA_CMD_DATA, finish_payload, sizeof(finish_payload),
&resp_type, resp_payload, sizeof(resp_payload), &resp_len, 3000);
log_resp_payload("FINISH_OTA", resp_type, resp_payload, resp_len);
if (err == ESP_OK) {
err = wait_until_not_wait("FINISH_OTA", &resp_type, resp_payload, sizeof(resp_payload), &resp_len, 1000, 10);
}
if (err != ESP_OK || resp_type != SPI_OTA_RSP_ACK || resp_len < 2 ||
resp_payload[0] != 0x0A || resp_payload[1] != 0xAC) {
DEBUG_ERR("OTA", "FINISH_OTA 失败, err=%d, resp_type=0x%02X, resp_len=%zu", err, resp_type, resp_len);
g_relay_state = RELAY_ERROR;
return OTA_RESULT_ERR_GD32;
}
g_relay_state = RELAY_DONE;
session_key_clear(&g_session_ctx);
memset(&g_session_ctx, 0, sizeof(session_ctx_t));
memset(g_k_session, 0, sizeof(g_k_session));
memset(g_nonce_server, 0, sizeof(g_nonce_server));
memset(g_gd32_uid_runtime, 0, sizeof(g_gd32_uid_runtime));
DEBUG_INFO("OTA", "状态: RELAY_DONE");
DEBUG_INFO("OTA", "=== OTA 完成 ===");
meta_clear();
return OTA_RESULT_OK;
}
/**
* @brief 启动完整 OTA 流程的主入口
* @return 操作结果码。
*/
ota_result_t ota_relay_start_handshake(void)
{
ota_result_t res;
request_gd32_app_enter_bootloader();
res = send_handshake_req();
if (res != OTA_RESULT_OK) return res;
res = send_nonce_and_authenticate();
if (res != OTA_RESULT_OK) return res;
ota_meta_t meta;
meta_load(&meta);
res = send_firmware_size(meta.total_size);
if (res != OTA_RESULT_OK) return res;
res = relay_packets_from_flash();
if (res != OTA_RESULT_OK) return res;
res = finish_ota();
return res;
}
/**
* @brief 从 Flash 向 GD32 转发固件
* @return 操作结果码。
*/
ota_result_t ota_relay_forward_firmware(void)
{
ota_meta_t meta;
if (meta_load(&meta) != ESP_OK) {
return OTA_RESULT_ERR_STORAGE;
}
DEBUG_INFO("OTA", "开始固件转发: %u 字节, %u 块",
meta.total_size, meta.chunk_count);
request_gd32_app_enter_bootloader();
ota_result_t res = send_handshake_req();
if (res != OTA_RESULT_OK) return res;
res = send_nonce_and_authenticate();
if (res != OTA_RESULT_OK) return res;
res = send_firmware_size(meta.total_size);
if (res != OTA_RESULT_OK) return res;
res = relay_packets_from_flash();
if (res != OTA_RESULT_OK) return res;
res = finish_ota();
return res;
}
/**
* @brief 获取当前状态
* @return 当前中继状态枚举值。
*/
relay_state_t ota_relay_get_state(void)
{
/** @brief 当前 OTA 中继状态机状态。 */
return g_relay_state;
}
/**
* @brief 重置状态机
*/
void ota_relay_reset(void)
{
/** @brief 当前 OTA 中继状态机状态。 */
g_relay_state = RELAY_IDLE;
session_key_clear(&g_session_ctx);
memset(g_gd32_uid_runtime, 0, sizeof(g_gd32_uid_runtime));
}
/**
* @brief OTA 中继 FreeRTOS 任务
* @param pvParameters FreeRTOS 任务参数，未使用。
*/
void ota_relay_task(void *pvParameters)
{
DEBUG_INFO("OTA", "OTA 中继任务启动");
/** @brief OTA 命令分发队列，从 WiFi/BLE 任务接收指令。 */
g_ota_dispatch_queue = xQueueCreate(4, sizeof(uint32_t));
/** @brief OTA 结果回传队列，将执行结果返回给调用方。 */
g_ota_result_queue = xQueueCreate(4, sizeof(uint32_t));
if (!g_ota_dispatch_queue || !g_ota_result_queue) {
DEBUG_ERR("OTA", "OTA 队列创建失败");
vTaskDelete(NULL);
return;
}
while (1) {
uint32_t msg = 0;
BaseType_t ret = xQueueReceive(g_ota_dispatch_queue, &msg, portMAX_DELAY);
if (ret != pdTRUE) {
continue;
}
DEBUG_INFO("OTA", "收到 OTA 调度信号: %lu，开始转发...", (unsigned long)msg);
ota_result_t result = ota_relay_forward_firmware();
uint32_t result_msg = (uint32_t)result;
xQueueSend(g_ota_result_queue, &result_msg, pdMS_TO_TICKS(100));
if (result == OTA_RESULT_OK) {
DEBUG_INFO("OTA", "OTA 转发成功完成");
} else {
DEBUG_ERR("OTA", "OTA 转发失败，错误码: %d", result);
ota_relay_reset();
}
}
}
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