Amazon FreeRTOS：如何利用内置引导程序功能实现物联网设备的OTA升级

在物联网(IoT)设备中，云连接是至关重要的一环，而使用Amazon FreeRTOS可以显著简化这一过程。尽管如此，许多开发人员仍然面临着如何安全地对其设备进行现场固件升级的挑战。通过引导程序完成的固件升级通常涉及多种不同的形式，这取决于设备架构和可用通信外设。幸运的是，引导程序非常普遍，在几乎所有嵌入式系统中都有存在，因此开发者们通常会选择利用现有的解决方案而不是从头开始。

本文将探讨如何利用Amazon FreeRTOS中的内置引导程序功能，即空中升级(OTA)，来快速部署并运行一套解决方案在IoT设备上。这项技术被称为“软件更新”，它允许开发者通过网络直接向用户提供新的软件版本，而无需物理访问到这些用户所在的地理位置。

了解Amazon FreeRTOS OTA特性

Amazon FreeRTOS是一个实时操作系统，它包含了所有必要的库以便轻松地与AWS进行安全通信。虽然FreeRTOS本身就是一个成熟且广泛使用的RTOS，但添加了连接和安全库，使得它能够更好地集成到AWS生态系统中。OTA特性则独立于a:FreeRTOS核心代码之外，以单独的OTA库形式存在，这意味着需要额外配置才能包括在a:FreeRTOS下载包中。

a:FreeRTOS OTA服务提供了一系列关键功能：

数字签名和加密固件映像

安全部署新固件到单个或多个设备

在加入组、重启或重新配置后自动部署新固镜像

验证已部署到的新固件完整性和真实性

监控部署进度

调试失败的部署

这些服务主要依赖于AWS提供的一系列基础设施服务，如OTA管理器、AWS IoT Jobs、串流服务以及代码签名等。

入门指南与经验教训

为了成功设置a:FreeRTOS并实施OTA更新，我们需要遵循一系列步骤。在这篇文章里，我们将聚焦于入门指南，并分享一些实验室环境下设置成功的一些经验教训，以及可能遇到的诀窍。

选择合适的硬件平台是首要任务之一，因为不论是在研发还是生产环境，都必须确保选用的平台能够支持你的应用需求。而且，由于不同硬件平台之间差异巨大，对于某些任务来说，一些平台可能表现得更出色。此外，一旦你确定了硬件平台，你还需要考虑是否应该使用板载编程器还是专业编程器，比如J-LINK Ultra+，这是因为专业编程器能提供更多调试功能，如应用跟踪以及RTOS感知调试等，这对于理解黑盒应用尤其有帮助。

配置 Amazon FreeRtos 以实施 OTA 升级

默认情况下，OTA库并不包含在预先配置好的 a:Freertos 包里，所以我们需要手动去配置它们。一旦你登录到了 AWS IoT 控制台，你就可以点击 "Create new" 按钮来创建一个自定义配置。这一步很简单，只要你按照提示填写几个基本信息，就可以开始了（见图4）。

然后，你只需选择正确的小型微控制器板——比如 Texas Instruments 的 SimpleLink Wi-Fi CC3220SF（见图5），这个板子已经配备了 Wi-Fi 模块，而且尺寸小巧节能高效。你还要确保添加 OTA 库到你的项目中（见图6），这样你就能拥有所有必要的心智模型来执行 OTA 更新任务。

最后，如果一切顺利，你应该能够看到你的示例项目跑起来，并且能够执行各种测试，以验证您的设计是否有效工作良好。（例如，将示例代码修改为启动 OTA 更新演示而不是 MQTT 回音机制）（见图7）。

总结一下，从概念上讲，使用 Amazon FreeRtos 来实施 IoT 设备上的空中升级是一种强大的方法，可以让开发人员专注于产品差异化和创新的特性，同时保持对旧版 firmware 的兼容性。如果您正在寻找一种既灵活又易於集成至现有生态系统中的方式，那么 Amazon Rtos 是值得考虑的一个选项。但请记住，无论哪种方式，最终目标都是确保您的 IoT 设备不断接收最新最好的软件更新，以维持最佳性能并保护数据安全。此外，还有一点重要的是，您应始终遵循 AWS 和其他相关供应商发布给您的最佳实践指导方针，以确保您的实现符合当前行业标准。在此过程中，不断学习新的工具和技术也同样重要，因为随着时间推移，技术不断发展，为我们的世界带来了前所未有的变化机会。