BLE OTA Firmware Updates — Design

Doel

Firmware-updates via Bluetooth LE vanaf de Android app, zonder USB-kabel. Doelgroep: lichamelijk gehandicapten — zelfstandigheid zonder fysieke kabels.

Huidige situatie

Firmware: ~523KB (534.793 bytes, 16% van 3.2MB beschikbaar)
BLE: NimBLE-Arduino, service "SylDa_Server" actief
Partitietabel: al OTA-capable — ota_0 (0x10000, 3264K), ota_1 (0x340000, 3264K), otadata (0xe000, 8K)
Android app: flasht nu via USB CDC (EspFlasher)

Architectuur

ESP32-S3 kant (`src/main.cpp`)

Nieuwe BLE characteristic VERSION_UUID = "beb5483e-36e1-4688-b7f5-ea07361f26db" — READ, exposeert firmwareversie als string
Nieuwe BLE characteristic OTA_UUID = "beb5483e-36e1-4688-b7f5-ea07361f26da" — WRITE + NOTIFY
Bestaande relay service blijft volledig intact, aparte characteristic in dezelfde service
OTA-modus flag: tijdens OTA worden relay-commando's genegeerd, relais vallen UIT
Gebruikt ESP-IDF esp_ota_* API:
- esp_ota_get_next_update_partition() — vindt target partitie
- esp_ota_begin() — initialiseert schrijfactie
- esp_ota_write() — schrijft chunk naar flash
- esp_ota_end() — valideert image, markeert als bootable
- esp_ota_set_boot_partition() — zet target als actieve bootpartitie
- esp_restart() — herstart naar nieuwe firmware

Android kant

Nieuwe OtaManager.kt — leest firmware, hasht, chunkt, verstuurt
OTA-knop in SettingsActivity.kt met progress UI
Bij BLE connect: leest firmwareversie van ESP via VERSION_UUID characteristic, vergelijkt met versie in app. Toont toast bij beschikbare update.
Firmware bron: assets/firmware.bin (of bestandskiezer voor handmatige update)
SHA-256 hash berekening voor eindverificatie
Bundled firmwareversie (uit assets/) vergeleken met ESP-versie bij connect

Versie-check bij BLE connect

Bij elke BLE-verbinding leest de Android app de VERSION_UUID READ characteristic van de ESP. De ESP retourneert de stringwaarde van FIRMWARE_VERSION. De app vergelijkt met de versie van de gebundelde firmware.bin in assets. Als de ESP een lagere versie heeft toont de app een toast: "Firmware-update beschikbaar" — de gebruiker kan dan in SettingsActivity de OTA starten.

VERSION_UUID	"beb5483e-36e1-4688-b7f5-ea07361f26db"
Properties	READ
Waarde	String, bijv. `"1"`

BLE OTA Protocol

OTA Characteristic UUID: beb5483e-36e1-4688-b7f5-ea07361f26da
Properties: WRITE, NOTIFY
MTU: 512 bytes (negotiated)
Chunk nuttige data: 488 bytes (512 - 24 header overhead)

Write commando's (App → ESP)

Byte(s)	Commando
`0x10` + 4 bytes size (LE)	OTA_START — firmware grootte in bytes
4 bytes seq (LE) + data[...]	OTA_DATA — chunk met sequentienummer
32 bytes SHA-256	OTA_END — hash van volledige firmware

Notificatie commando's (ESP → App)

Byte(s)	Betekenis
`0x00` + 4 bytes seq (LE)	ACK — chunk ontvangen en geschreven
`0x01` + 4 bytes seq (LE)	NAK — chunk opnieuw versturen
`0x10`	OTA_COMPLETE — succes, reboot volgt
`0x11` + 1 byte error	OTA_ERROR

Flow

App stuurt OTA_START met firmware-grootte
ESP roept esp_ota_begin() aan, zet OTA-modus, relais UIT
App stuurt chunks sequentieel (seq 0, 1, 2, ...)
ESP schrijft elke chunk met esp_ota_write(), stuurt ACK terug
Bij timeout of corruptie: ESP stuurt NAK met seq-nummer, app herhaalt chunk
App stuurt OTA_END met SHA-256
ESP: esp_ota_end(), esp_ota_set_boot_partition(), stuurt OTA_COMPLETE
ESP: esp_restart()

LED-signalering

Patroon	Betekenis
Snel knipperen (100ms)	OTA bezig
Continu aan	OTA voltooid, reboot imminent
Langzaam knipperen (500ms)	OTA fout

Beveiliging

Firmware wordt NIET per chunk met HMAC geauthenticeerd (snelheid)
SHA-256 hash van volledige firmware meegezonden in OTA_END
esp_ota_end() verifieert image header checksum automatisch
Alleen een BLE-verbonden device kan OTA starten (BLE link-level encryptie via pairing)
Bestaande HMAC-key voor relay-commando's blijft ongewijzigd

Foutafhandeling

Scenario	Afhandeling
Verbinding verbroken tijdens OTA	Huidige firmware blijft actief, `ota_1` ongeldig
Corrupte chunk	ESP stuurt NAK, app herhaalt chunk
SHA-256 mismatch in OTA_END	`esp_ota_end()` faalt, huidige firmware blijft
ESP crash tijdens OTA	Bootloader boot `ota_0`, `otadata` wijst er nog naar
Nieuwe firmware boot niet (8x bootloop)	ESP-IDF rollback: schakelt terug naar `ota_0`

Edge cases

OTA opnieuw starten: ota_1 wordt overschreven, geen clean-up nodig
Versie-check: Bij BLE connect leest de app de firmwareversie van de ESP (VERSION_UUID characteristic). Bij mismatch met gebundelde firmware toont app een toast "Firmware-update beschikbaar" en activeert de OTA-knop.
Tijdens actieve relais: relais vallen UIT bij start OTA (rust-toestand)

Transfertijd schatting

523KB bij ~30 KB/s effectieve BLE throughput ≈ 17 seconden. Bij slechtere verbinding ~45-60 seconden. Acceptabel.

Bestanden

Bestand	Wijziging
`src/main.cpp`	VERSION characteristic, OTA characteristic, `esp_ota_*` logica, OTA-modus flag, LED-signalering
`platformio.ini`	Geen wijziging (partitietabel al OTA-ready)
`android/.../OtaManager.kt`	Nieuw: firmware lezen, hashen, chunken, BLE verzenden
`android/.../SettingsActivity.kt`	OTA-knop + progress UI

5.4 KiB Raw Blame History