联发科MT33xx GNSS模块固件升级流程

最近的一个项目中，有通过嵌入式设备对使用联发科MT33xx GNSS模块升级固件的需求。供应商只提供了一个PC端升级工具，并表示出于保密考虑，不会提供升级流程相关文档。但将已出售的嵌入式设备中的GNSS模块一一取出，使用PC升级显然是不现实的，必须使用嵌入式设备直接对其内置的模块进行固件升级。
幸而在Google上搜到了一个使用同款芯片的GNSS解决方案供应商的文档（Telit_Jupiter_MT_GNSS_Host_Flash_Application_Note_r2），对升级流程有详尽的描述。后经证实，对照该文档，确实可以成功对模块进行固件升级。
既然是网络上可以找到的公开资料，就无需多避讳，这里把总结出的升级流程分享一下。
GNSS模块的型号和版本号可通过电脑连接模块，在9600波特率下发送$PMTK605 *31\r\n指令查看。查询指令的应答类似$PMTK705,AXN_5.10_3333_17021500,354C。其中“354C”即本流程升级的固件版本。
下文中以“主机”代指用于升级GNSS模块的嵌入式设备，“模块”代指MT33xx系列GNSS模块。

1. 升级启动流程

这是发送给GNSS模块以开始升级流程的第一个流程。在这个命令中，主机将按顺序设置串口通信的波特率，并在每个波特率下发送NMEA_START_CMD ($PMTK180)。然后模块将在指定的或者最高的波特率（即115200）开始升级流程。（实测在默认的9600和最高的115200波特率上各发送一次PMTK180即可）
该序列通过与GNSS模块以字节交换方式的发送多个预定值，以确保通信建立并在GNSS上设置并进入升级模式。

• 设置波特率：
  设置波特率是指设置主机的波特率，并以此发送NMEA_START_CMD到GNSS模块。在串口通信的波特率（默认9600）中，115200是推荐值。
• BOOT_ROM_START_CMD1（0xA0）：
  如果BOOT_ROM_START_CMD1的应答（0x5F）未被收到，则需要重复发送此命令（0x5F），每次重新发送之间的标称时间间隔为50毫秒。

2. Download Agent(DA)写入流程

• DA_BASE_ADDR
  对于MT3329后的型号，包括MT3333，DA的地址起始于3072 (0x00000C00)
  即：DA_BASE_ADDR (0x00 0x00 0x0C 0x00)
• DA_SIZE_NUM_WORD
  DA的字节长度是 5946 (0x0000 173A) （23784比特）
  即：DA_SIZE_NUM_WORD (0x00 0x00 0x17 0x3A)
• DA数据格式
  DA数据以5个16位无符号整数（2字节）的数据包形式发送。 这意味着如果它发生了以字节为单位的DA数据大小不是偶数，即将会有一个独立字节发送DA文件的结尾，此时必须用填充0x00的方式形成一个2字节的值值作为高字节，以满足协议要求。但并不要求数据必须以上述规定的5个整数（2字节）发送。该协议允许剩余的整数（整数的数量可以小于5）在发送DA文件的结尾。
• DA_CHECKSUM
  一个简单的异或算法被应用到发送给DA数据文件的所有字节来获得生成的16位校验和值。 根据这个要求，在上面的流程图中，这个校验和不适用于DA_BASE_ADDR命令和DA_SIZE_NUM_WORD命令。
  注：在此阶段完成之前，对模块断电或升级流程意外终止、数据错误，对模块彻底断电、重启后即可恢复正常。有时，模块发来的应答为0x00，此时可认为模块工作异常，也需要重启才能恢复。注意，主机设备的法拉电容可以为模块维持较长时间供电，故需要对主机断电一分钟左右才能保证GNSS模块彻底断电。

3. 启动Download Agent(DA)

3.1 程序跳转到DA

DA_BASE_ADDR 与上一流程设置的相同(0x00 0x00 0x0C 0x00)

3.2 DA信息报告

当DA被下载并运行，它会返回20字节的数据，包含以下信息：

1. SYNC_CHAR (1byte)
2. DA_VERSION (2bytes)
3. FLASH_DEVICE_ID (1byte)
4. FLASH_SIZE (4bytes)
5. FLASH_HW_ID (8bytes)
6. EXT_SRAM_SIZE (4bytes)

• SYNC_CHAR (1byte)
  当DA被运行，它会返回SYNC_CHAR，如果返回的不是这个值，可能下载的是错误的DA。
• DA_VERSION (2bytes)
  在SYNC_CHAR后，DA会返回DA的版本号，包含两个字节，一个是主版本，一个是镜像版本。主机将检查是否支持这个版本的DA。
• FLASH_DEVICE_ID (1byte)
  报告DA版本后，DA会自动检测目标上的闪存类型。 如果DA支持这个闪存，那么闪存设备ID将返回到主机。 如果DA不支持这个Flash，它将会返回0xFF来指示未知的Flash类型。
• FLASH_SIZE (4bytes)
  四个字节的闪存大小，例如：128Mbits（16Mbytes）闪存将是0x01000000字节；DA将发送
  0x01，0x00，0x00和0x00。
• FLASH_HW_ID (8bytes)
• FLASH_MANUFACTURE_CODE:
  两个字节的闪存制造代码。 （用户应该参考每个闪存的数据表。）
• FLASH_DEVICE_CODE:
  两个字节的闪存设备代码。 （用户应该参考每个闪存的数据表。）
• FLASH_EXT_DEVICE_CODE1:
  两个字节闪存扩展设备代码1。 （用户应该参考每个闪存的数据表。）
• FLASH_EXT_DEVICE_CODE2:
  两个字节闪存扩展设备代码2。 （用户应该参考每个闪存的数据表。）
• EXT_SRAM_SIZE (4bytes)
  四个字节的外部SRAM大小，例如：64Mbits（8Mbytes）的外部SRAM将为0x00800000
  字节; DA将发送0x00，0x80，0x00和0x00。

3.3 设置存储区域

该命令用于通知DA每个块的总内存块数量和范围。该内存块信息指示要下载的BIN文件数量以及每个文件的范围BIN文件。
如果任何内存块超过闪存大小，DA将立即返回NACK（0xA5）来指示DA_MEM_CMD命令失败。
如果所有的下载内存块都有效，DA将返回ACK（0x5A）和UNCHANGED_BLOCK_COUNT通知主机端有多少不变的块应该被恢复

• MEM_BLOCK_COUNT (N):
  要下载的ROM文件的数量和内存块的数量相同由模块分配。 如果ROM文件的编号是1，那么N = 1。
• BLOCK_1：BEGIN_ADDRESS：
  内存中ROM文件的起始地址，用于块1。
• BLOCK_1：END_ADDRESS：
  内存中ROM文件的结束地址，用于块1。
• 根据协议要求，ROM文件以固定长度的包发送的256字节（加上2字节的额外校验和）。 当没有足够的数据字节被发送，比如文件末尾的最后一个数据包（其余字节<256）应填将数据包其余的部分填充零。
  由于以上要求，内存块的END_ADDRSS必须包含额外的填充字节大小
  示例：如果ROM文件大小为500324字节，则预期长度为156个字节
  填充字节被附加到最后一个数据包中ROM文件的其余字节。END_ADDRSS应为总大小 -1。

4. 下载BIN(ROM)数据

4.1 写入BIN

此命令用于将BIN文件的所有数据写入目标端闪存。注意，在此阶段断电或程序异常终止，将导致模块损坏（连接串口后无法收、发任何指令）。

• 每个数据包是固定的长度; 即PACKET_LENGTH加上两个字节的校验和。
• 如果DA成功接收到此数据包，它将返回CONT_CHAR（0x69）通知主机继续发送下一个数据包。
• 如前文所述：命令CMD_SetMemBlock中，最后的数据包通常不足够PACKET_LENGTH，代码将填充0x00作为填充，直到到达PACKET_LENGTH。最后，DA将从闪存执行所有BIN文件的校验和，并与来自UART的校验和。 如果两个校验和都相同，则DA将返回ACK（0x5A）
  意味着它们被成功写入闪存，否则返回NACK（0xA5）来表示错误。

PACKET_LENGTH = 256
DA_WRITE_CMD (0xD5 0x00 0x00 0x01 0x00)

4.2 结束升级

此命令用于通过DA关闭解锁RTC电源键实现断电。固件更新程序完成，GNSS模块将自动重启。
PC端升级软件此时还依次发送了如下指令：

PMTK811:退出MP测试模式
PMTK810:进入MP测试模式
PMTK811:退出MP测试模式
PMTK104:完全冷启动

此时模块重启，能够正常返回GPS数据，但在模块断电重启之前，无法接收包括PMTK605版本查询指令在内的命令，故升级结束后无法立即返回新的版本号。