CN113568636A - 一种智能手表ota升级系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能手表OTA升级系统及方法，包括自适应蓝牙参数功能实现、动态mtu设置、支持多文件自由组合的升级系统以及组CRC校验；本发明通过在蓝牙传输协议、蓝牙传输参数和载体文件三个层面进行改进，在蓝牙协议层面，采用多包发送后进行CRC组校验，掉包后的重发机制，有效解决数据传输不稳定、不完整的问题。在蓝牙传输层面，使用动态修改mtu和自适应蓝牙参数设置的方式大大提高了蓝牙通讯的传输速率，另一方面，提出了多文件组合格式和采用多文件组合的方式对升级文件进行打包，从而实现按需升级，即只升级需要改动的文件，从而大大缩小了所需升级的文件大小，从而减少需要升级的时间，大大提升了升级的效率。

Description

一种智能手表OTA升级系统及方法

技术领域

本发明涉及智能手表领域，具体涉及一种智能手表OTA升级系统及方法。

背景技术

在广泛定义上，OTA升级是指终端设备通过无线网络的手段传输的程序文件（固件）并对设备的程序进行升级的过程。在传统领域， OTA升级常常用来更新汽车的系统固件，达到修复固件漏洞和发布新功能的目的。本发明所指的OTA升级是通过低功耗蓝牙通讯的无线传输进行文件的发送和接收，针对应用于智能手表的固件升级。

目前，现有的OTA升级方案采用固定蓝牙参数设置、固定的mtu设置进行蓝牙通讯，并对所有升级的文件进行打包，最后通过蓝牙收发通道进行数据传输并最终完成文件的发送和接收，在传输过程中不校验或进行简单地和校验；

目前的OTA升级方案，由于需要保证待机功耗极小，所设置的蓝牙参数、mtu也需要保证蓝牙传输处于低速模式，在进行OTA过程中，因为使用固定的低功耗模式下的蓝牙参数、mtu，导致升级速度下降。另外，现有的OTA升级方案中，针对升级文件（固件）的组合采取整包升级，即不能做到只升级特定文件，因此，每次升级都需要升级重复的部分，需要消耗额外的升级时间。现有的在蓝牙传输过程中，往往采用整个文件的和校验，甚至省略校验部分，使得数据传输十分不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种智能手表OTA升级系统及方法，通过在蓝牙传输协议、蓝牙传输参数和载体文件三个层面进行改进，在蓝牙协议层面，采用多包发送后进行CRC组校验，掉包后的重发机制，有效解决数据传输不稳定、不完整的问题。在蓝牙传输层面，使用动态修改mtu和自适应蓝牙参数设置的方式大大提高了蓝牙通讯的传输速率。另一方面，提出了多文件组合格式和采用多文件组合的方式对升级文件进行打包，从而实现按需升级，即只升级需要改动的文件，从而大大缩小了所需升级的文件大小，从而减少需要升级的时间，大大提升了升级的效率。

本发明智能手表OTA升级系统及方法是通过以下技术方案来实现的：具体包括以下步骤：

S1、自适应蓝牙参数功能实现：进行低功耗蓝牙的初始化和正常连接，开始OTA升级前，终端设备（接收方）向服务端（发送方）请求蓝牙参数设置（例如请求连接间隔在10s），服务端予以回应，若服务端支持连接间隔为10s，则回应终端设备表示支持，终端设备将蓝牙连接参数设置成请求时的参数，在这个过程中，如果服务端不支持终端设备的参数请求，需要将失败结果返回给终端设备，终端设备将按照递增规则继续请求下一组最优速参数；

S2、动态mtu设置：动态mtu设置的目的在于检测终端设备和服务端通信时所能支持的最大可读单帧字节数、最大可写单帧字节数，从而提高蓝牙传输过程，每一包数据的最大数据量，有效提高蓝牙传输速度；

S3、支持多文件自由组合的升级系统：通过脚本工具对需要升级的固件、资源文件进行打包，此处需要明确打包后的升级文件的版本号，在后台服务器上传打包好的升级文件，填写完整的升级文件信息，包含版本号、设备ID，服务器根据按需升级规则对上传的升级文件进行版本比较，根据获取的版本与升级文件确定哪些需要更新，然后根据OTA文件规则进行重新打包OTA文件，组合出需要升级的OTA文件并对设备进行升级动作；

S4、组CRC校验：开启OTA升级传输后，在每传输32帧数据，服务端和终端设备需要对这些数据进行CRC校验，并记录；

服务端在发送完32帧数据，发送一组校验结果给终端设备，终端设备取自身计算的CRC校验结果同其比较，若校验通过，则继续后面的数据收发，若校验失败，则重新开启当前阶段的数据发送；

当文件数据全部完成时，服务继续发送一组整个文件的CRC校验给终端设备，终端设备对所接收到的数据进行CRC校验，取得结果值同服务端发过来的值进行比较，确保整文件数据正确性。

作为优选的技术方案，递增规则为：由于连接间隔越小，蓝牙传输速度越快，因此，终端设备的请求值以最少10s的值往上递增。

作为优选的技术方案，S2中，具体设置如下：

SS1、进行低功耗蓝牙的初始化和正常连接，在连接终端设备后进行以下操作；

SS2、服务端向终端设备查询设备最大可读单帧字节数以及服务端可发送的单帧字节数据；

SS3、终端设备予以回应；

SS4、服务端对自身和终端设备的最大可读及可写的单帧字节数进行最小值比较，最终取得最小地值；

SS5、服务端向自身和终端设备设置由步骤四得出的值作为两者通信时的mtu值。

作为优选的技术方案，S3中，针对智能手表所需要升级的app固件、bootloader固件、字库、图库等资源文件，由于每次升级并不需要更新全部的文件，所以制定服务器端选择需要升级的文件的规则，做到按需升级，升级文件可以是单个升级文件或多个不同类型的升级文件的组合；单个升级文件由文件头与文件内容两部分组成；

在该OTA升级系统中，智能手表的固件版本号形式为A，B，C，D，其中A代表APP固件、B代表bootloader固件，C代表图库版本，D代表字库版本。服务器检测手表当前版本号为A，B，C，D，升级前，APP获取已经预先上传至服务器的固件和资源包，假设版本号为a，b，c，d，则通过以下规则判断哪些文件需要升级：

当A>a，判定需要升级APP固件包，否则不需要；

当B>b，判定需要升级bootloader固件包，否则不需要；

当C>c，判定需要升级图库，否则不需要；

当D>d，判定需要升级字库，否则不需要；

通过上述比较后，将需要升级的文件通过上面的文件格式打包压缩成一个文件包，手表通过蓝牙接收到包数据后，按照上面的文件格式进行判断，当接收到完整包时进行数据解析。

本发明的有益效果是：通过在蓝牙传输协议、蓝牙传输参数和载体文件三个层面进行改进，在蓝牙协议层面，采用多包发送后进行CRC组校验，掉包后的重发机制，有效解决数据传输不稳定、不完整的问题。在蓝牙传输层面，使用动态修改mtu和自适应蓝牙参数设置的方式大大提高了蓝牙通讯的传输速率。另一方面，提出了多文件组合格式和采用多文件组合的方式对升级文件进行打包，从而实现按需升级，即只升级需要改动的文件，从而大大缩小了所需升级的文件大小，从而减少需要升级的时间，大大提升了升级的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明智能手表OTA升级系统及方法的示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本发明使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向（旋转90度或其他朝向），并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“套接”、“连接”、“贯穿”、“插接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明的一种智能手表OTA升级系统及方法，S1、自适应蓝牙参数功能实现：进行低功耗蓝牙的初始化和正常连接，开始OTA升级前，终端设备（接收方）向服务端（发送方）请求蓝牙参数设置（例如请求连接间隔在10s），服务端予以回应，若服务端支持连接间隔为10s，则回应终端设备表示支持，终端设备将蓝牙连接参数设置成请求时的参数，在这个过程中，如果服务端不支持终端设备的参数请求，需要将失败结果返回给终端设备，终端设备将按照递增规则继续请求下一组最优速参数；

S2、动态mtu设置：动态mtu设置的目的在于检测终端设备和服务端通信时所能支持的最大可读单帧字节数、最大可写单帧字节数，从而提高蓝牙传输过程，每一包数据的最大数据量，有效提高蓝牙传输速度；

S3、支持多文件自由组合的升级系统：通过脚本工具对需要升级的固件、资源文件进行打包，此处需要明确打包后的升级文件的版本号，在后台服务器上传打包好的升级文件，填写完整的升级文件信息，包含版本号、设备ID，服务器根据按需升级规则对上传的升级文件进行版本比较，根据获取的版本与升级文件确定哪些需要更新，然后根据OTA文件规则进行重新打包OTA文件，组合出需要升级的OTA文件并对设备进行升级动作；

S4、组CRC校验：开启OTA升级传输后，在每传输32帧数据，服务端和终端设备需要对这些数据进行CRC校验，并记录；

服务端在发送完32帧数据，发送一组校验结果给终端设备，终端设备取自身计算的CRC校验结果同其比较，若校验通过，则继续后面的数据收发，若校验失败，则重新开启当前阶段的数据发送；

当文件数据全部完成时，服务继续发送一组整个文件的CRC校验给终端设备，终端设备对所接收到的数据进行CRC校验，取得结果值同服务端发过来的值进行比较，确保整文件数据正确性。

本实施例中，S1中，递增规则为：由于连接间隔越小，蓝牙传输速度越快，因此，终端设备的请求值以最少10s的值往上递增。

本实施例中，S2中，具体设置如下：

SS1、进行低功耗蓝牙的初始化和正常连接，在连接终端设备后进行以下操作；

SS2、服务端向终端设备查询设备最大可读单帧字节数以及服务端可发送的单帧字节数据；

SS3、终端设备予以回应；

SS4、服务端对自身和终端设备的最大可读及可写的单帧字节数进行最小值比较，最终取的最小地值；

SS5、服务端向自身和终端设备设置由步骤四得出的值作为两者通信时的mtu值。

本实施例中，S3中，针对智能手表所需要升级的app固件、bootloader固件、字库、图库等资源文件，由于每次升级并不需要更新全部的文件，所以制定服务器端选择需要升级的文件的规则，做到按需升级，升级文件可以是单个升级文件或多个不同类型的升级文件的组合；单个升级文件由文件头与文件内容两部分组成；文件格式如下表所示：

文件头长度64bytes（数据采用小端格式），该部分数据不进行压缩与加密处理；文件头格式说明如下表所示：

在该OTA升级系统中，智能手表的固件版本号形式为A，B，C，D，其中A代表APP固件、B代表bootloader固件，C代表图库版本，D代表字库版本。服务器检测手表当前版本号为A，B，C，D，升级前，APP获取已经预先上传至服务器的固件和资源包，假设版本号为a，b，c，d，则通过以下规则判断哪些文件需要升级：

当A>a，判定需要升级APP固件包，否则不需要；

当B>b，判定需要升级bootloader固件包，否则不需要；

当C>c，判定需要升级图库，否则不需要；

当D>d，判定需要升级字库，否则不需要；

通过上述比较后，将需要升级的文件通过上面的文件格式打包压缩成一个文件包，手表通过蓝牙接收到包数据后，按照上面的文件格式进行判断，当接收到完整包时进行数据解析。

本实施例中，CRC-32参数模型如下表所示：

本发明的有益效果是：通过在蓝牙传输协议、蓝牙传输参数和载体文件三个层面进行改进，在蓝牙协议层面，采用多包发送后进行CRC组校验，掉包后的重发机制，有效解决数据传输不稳定、不完整的问题。在蓝牙传输层面，使用动态修改mtu和自适应蓝牙参数设置的方式大大提高了蓝牙通讯的传输速率。另一方面，提出了多文件组合格式和采用多文件组合的方式对升级文件进行打包，从而实现按需升级，即只升级需要改动的文件，从而大大缩小了所需升级的文件大小，从而减少需要升级的时间，大大提升了升级的效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种智能手表OTA升级系统及方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、自适应蓝牙参数功能实现：进行低功耗蓝牙的初始化和正常连接，开始OTA升级前，终端设备(接收方)向服务端(发送方)请求蓝牙参数设置(例如请求连接间隔在10s)，服务端予以回应，若服务端支持连接间隔为10s，则回应终端设备表示支持，终端设备将蓝牙连接参数设置成请求时的参数，在这个过程中，如果服务端不支持终端设备的参数请求，需要将失败结果返回给终端设备，终端设备将按照递增规则继续请求下一组最优速参数；

S2、动态mtu设置：动态mtu设置的目的在于检测终端设备和服务端通信时所能支持的最大可读单帧字节数、最大可写单帧字节数，从而提高蓝牙传输过程，每一包数据的最大数据量，有效提高蓝牙传输速度；

S3、支持多文件自由组合的升级系统：通过脚本工具对需要升级的固件、资源文件进行打包，此处需要明确打包后的升级文件的版本号，在后台服务器上传打包好的升级文件，填写完整的升级文件信息，包含版本号、设备ID，服务器根据按需升级规则对上传的升级文件进行版本比较，根据获取的版本与升级文件确定哪些需要更新，然后根据OTA文件规则进行重新打包OTA文件，组合出需要升级的OTA文件并对设备进行升级动作；

S4、组CRC校验：开启OTA升级传输后，在每传输32帧数据，服务端和终端设备需要对这些数据进行CRC校验，并记录；

服务端在发送完32帧数据，发送一组校验结果给终端设备，终端设备取自身计算的CRC校验结果同其比较，若校验通过，则继续后面的数据收发，若校验失败，则重新开启当前阶段的数据发送；

当文件数据全部完成时，服务继续发送一组整个文件的CRC校验给终端设备，终端设备对所接收到的数据进行CRC校验，取得结果值同服务端发过来的值进行比较，确保整文件数据正确性。

2.根据权利要求1所述的智能手表OTA升级系统及方法，其特征在于：S1中，递增规则为：由于连接间隔越小，蓝牙传输速度越快，因此，终端设备的请求值以最少10s的值往上递增。

3.根据权利要求1所述的智能手表OTA升级系统及方法，其特征在于：S2中，具体设置如下：

SS1、进行低功耗蓝牙的初始化和正常连接，在连接终端设备后进行以下操作；

SS2、服务端向终端设备查询设备最大可读单帧字节数以及服务端可发送的单帧字节数据；

SS3、终端设备予以回应；

SS4、服务端对自身和终端设备的最大可读及可写的单帧字节数进行最小值比较，最终取得最小地值；

SS5、服务端向自身和终端设备设置由步骤四得出的值作为两者通信时的mtu值。

4.根据权利要求1所述的智能手表OTA升级系统及方法，其特征在于：S3中，针对智能手表所需要升级的app固件、bootloader固件、字库、图库等资源文件，由于每次升级并不需要更新全部的文件，所以制定服务器端选择需要升级的文件的规则，做到按需升级，升级文件可以是单个升级文件或多个不同类型的升级文件的组合；单个升级文件由文件头与文件内容两部分组成；

在该OTA升级系统中，智能手表的固件版本号形式为A，B，C，D，其中A代表APP固件、B代表bootloader固件，C代表图库版本，D代表字库版本。服务器检测手表当前版本号为A，B，C，D，升级前，APP获取已经预先上传至服务器的固件和资源包，假设版本号为a，b，c，d，则通过以下规则判断哪些文件需要升级：

当A＞a，判定需要升级APP固件包，否则不需要；

当B＞b，判定需要升级bootloader固件包，否则不需要；

当C＞c，判定需要升级图库，否则不需要；

当D＞d，判定需要升级字库，否则不需要；

通过上述比较后，将需要升级的文件通过上面的文件格式打包压缩成一个文件包，手表通过蓝牙接收到包数据后，按照上面的文件格式进行判断，当接收到完整包时进行数据解析。

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