0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

OTA固件升級原理

嵌入式開發(fā)AIoT ? 來源:嵌入式開發(fā)AIoT ? 2023-01-08 15:42 ? 次閱讀

正文

大家好,周末好~今天為大家分享一款開源的,專為單片機(jī)開發(fā)的輕量級 OTA 組件,挺有參考和學(xué)習(xí)意義的。

正文介紹部分:

一、簡介

本開源工程是一款專為 32 位 MCU 開發(fā)的 OTA 組件,組件包含了bootloader、固件打包器(Firmware_Packager)、固件發(fā)送器三部分,并提供了一個基于 STM32F103 和 YModem-1K 協(xié)議的案例,因此本案例的固件發(fā)送器名為YModem_Sender

mOTA 中的 m 可意為 mini 、 micro 、 MCU ( Microcontroller Unit ),而 OTA ( Over-the-Air Technology ),即空中下載技術(shù),根據(jù)維基百科的定義, OTA 是一種為設(shè)備分發(fā)新軟件、配置,乃至更新加密密鑰(為例如移動電話、數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換盒或安全語音通信設(shè)備——加密的雙向無線電)的方法。OTA 的一項(xiàng)重要特征是,一個中心位置可以向所有用戶發(fā)送更新,其不能拒絕、破壞或改變該更新,并且該更新為立即應(yīng)用到頻道上的每個人。用戶有可能“拒絕” OTA 更新,但頻道管理者也可以將其踢出頻道。由此可得出 OTA 技術(shù)幾個主要的特性:

  1. 一個中心可向多個設(shè)備分發(fā)更新資料(固件);

  2. 更新資料一旦發(fā)送便不可被更改;

  3. 設(shè)備可以拒絕更新;

  4. 中心可以排除指定的設(shè)備,使其不會接收到更新資料。

本工程僅實(shí)現(xiàn) OTA 更新資料的部分技術(shù),即上文列出的 OTA 技術(shù)幾個主要的特性,而不關(guān)心中心分發(fā)資料中間采用何種傳輸技術(shù)。(本工程的 example 使用 UART 作為 MCU 和外部的傳輸媒介)

?


二、實(shí)現(xiàn)的功能

MCU 設(shè)備上的 OTA 升級可理解為 IAP (In Application Programming) 技術(shù), MCU 通過外設(shè)接口(如 UART 、 IIC 、 SPI 、 CANUSB 等接口),連接具備聯(lián)網(wǎng)能力的模塊、器件、設(shè)備(以下統(tǒng)稱上位機(jī))。上位機(jī)從服務(wù)器上拉取固件包,再將固件包以約定的通訊協(xié)議,經(jīng)由通訊接口發(fā)送至 MCU ,由 MCU 負(fù)責(zé)固件的解析、解密、存儲、更新等操作,以完成設(shè)備固件更新的功能。需要注意的是,example提供的示例不基于文件系統(tǒng),而是通過對 Flash 劃分為不同的功能區(qū)域完成固件的更新。

bbe006aa-8f02-11ed-bfe3-dac502259ad0.png本組件實(shí)現(xiàn)了以下功能:

  1. 固件包完整性檢查:自動檢測固件 CRC 值,保證固件數(shù)據(jù)的可靠性。

  2. 固件加密:支持 AES256 加密算法,提高固件的安全性。

  3. APP 完整性檢查:支持 APP 運(yùn)行前進(jìn)行完整性檢查,以確認(rèn)運(yùn)行的固件無數(shù)據(jù)缺陷。

  4. 斷電保護(hù):當(dāng)固件更新過程中(含下載、解密、更新等過程),任何一個環(huán)節(jié)斷電,設(shè)備再次上電時(shí),依然能確保有可用的固件。(需配置為至少雙分區(qū))

  5. 固件水印檢查:可檢測固件包是否攜帶了特殊的水印,確認(rèn)非第三方或非匹配的固件包。

  6. 固件自動更新:當(dāng) download 或 factory 分區(qū)有可用的固件,且 APP 分區(qū)為空或 APP 分區(qū)不是最新版本的固件時(shí),可配置為自動開始更新。

  7. 恢復(fù)出廠設(shè)置:factory 分區(qū)存放穩(wěn)定版的固件,當(dāng)設(shè)備需要恢復(fù)出廠設(shè)置時(shí),該固件會被更新至 APP 分區(qū)。

  8. 無須 deinit :我們知道,固件更新完畢后從 bootloader 跳轉(zhuǎn)至 APP 前需要對所用的外設(shè)進(jìn)行 deinit ,恢復(fù)至上電時(shí)的初始狀態(tài)。本組件的 bootloader 包含了下載器的功能,當(dāng)使用復(fù)雜的外設(shè)收取固件包時(shí), deinit 也將變得復(fù)雜,甚至很難排除對 APP 的影響。為此,本組件采用了再入 bootloader 的方式,給 APP 提供一個相當(dāng)于剛上電的外設(shè)環(huán)境,免去了 deinit 的代碼。

  9. 功能可裁剪:本組件通過功能裁剪可實(shí)現(xiàn)單分區(qū)、雙分區(qū)、三分區(qū)的方案切換、是否配置解密組件、是否自動更新 APP 、是否檢查 APP 完整性、是否使用 SPI Flash (待實(shí)現(xiàn))。

  10. 固件存放至 SPI flash :本組件可通過user_config.h配置 download 分區(qū)和 factory 分區(qū)的所在位置為片內(nèi) flash 或 SPI flash ,使用了 SFUD (Serial Flash Universal Driver)作為 SPI flash 的底層驅(qū)動庫。若使用的 SPI flash 支持 SFDP (Serial Flash Discovable Parameters),則可在不修改任何源代碼的情況下更換其它品牌型號的 SPI flash 。若不支持 SFDP ,SFUD 中已有對應(yīng) SPI flash 參數(shù)表的話,也可做到在不修改任何源代碼的情況下更換其它品牌型號的 SPI flash 。

?


三、 bootloader 架構(gòu)

(一)軟件架構(gòu)

bbf57a12-8f02-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

  • 硬件層描述的是運(yùn)算器件和邏輯器件,如CPU、ADC、TIMER、各類IC等,是所有軟件組件的硬件基礎(chǔ),是軟件邏輯的最終底層實(shí)現(xiàn)。

  • 硬件抽象層是位于驅(qū)動與硬件電路之間的接口層,將硬件抽象化。它隱藏了特定平臺的硬件接口細(xì)節(jié),為驅(qū)動層提供抽象化的硬件接口,使其具有硬件無關(guān)性。

  • 驅(qū)動層通過調(diào)用硬件抽象層的開放接口,實(shí)現(xiàn)一定的邏輯功能后封裝,提供給上層軟件調(diào)用。

  • 數(shù)據(jù)傳輸層負(fù)責(zé)收發(fā)數(shù)據(jù),對外開放的是數(shù)據(jù)發(fā)送與接收相關(guān)的接口,屏蔽了通訊接口的邏輯代碼,使其易于修改為其他類型的通訊接口。

  • 協(xié)議析構(gòu)層將調(diào)用數(shù)據(jù)傳輸層的數(shù)據(jù)收發(fā)接口進(jìn)行封包發(fā)送與收包解析,通過實(shí)現(xiàn)用戶的自定義協(xié)議,完成對數(shù)據(jù)的構(gòu)造和解析。

  • 應(yīng)用層負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯代碼的實(shí)現(xiàn),通過調(diào)用其他層封裝的接口,完成頂層邏輯功能。

?

(二)文件架構(gòu)

文件 功能描述
main.c 由 STM32CubeMX 自動生成,負(fù)責(zé)外設(shè)的初始化
user_config.h 用戶配置文件,用于裁剪 OTA 組件的功能
app_config.h 應(yīng)用配置文件,配置代碼工程的一些運(yùn)行選項(xiàng)
app.c 應(yīng)用層,負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯代碼的實(shí)現(xiàn)
firmware_manage.c 固件的管理接口層,提供了固件的所有操作接口
protocol_parser.c 協(xié)議析構(gòu)層,實(shí)現(xiàn)協(xié)議的解包和封包
data_transfer.c 數(shù)據(jù)傳輸層,對外提供數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的接口
data_transfer_port.c 數(shù)據(jù)傳輸層的移植位置,便于修改為其它通訊接口
utils.c 工具庫,實(shí)現(xiàn)了一些需要全局調(diào)用的工具性質(zhì)函數(shù)
bsp_config.h BSP 層的配置文件
bsp_common.h BSP 層的公共頭文件
bsp_board.c 實(shí)現(xiàn)板卡的一些自定義的初始化代碼
bsp_uart.c 通用的 UART 驅(qū)動庫
bsp_uart_port.c UART 的接口移植文件
bsp_uart_config.h UART 的配置文件
bsp_timer.c 通用的 timer 驅(qū)動庫
bsp_flash.c flash 的分區(qū)操作抽象接口
fal_stm32f1_flash.c STM32F1 片內(nèi) flash 的寫入、讀取和擦除的抽象接口

?


四、 bootloader 的設(shè)計(jì)思路

整個 bootloader 設(shè)計(jì)思路的內(nèi)容較多,本設(shè)計(jì)思路也以 PDF 文檔的形式提供,詳見《bootloader程序設(shè)計(jì)思路》。bc01f9fe-8f02-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

?


五、固件更新流程

根據(jù)配置的分區(qū)方案不同,固件的更新流程會有些不同,此處僅展示簡要的更新流程,便于快速理解固件更新的流程,因此屏蔽了很多細(xì)節(jié),更詳細(xì)的內(nèi)容,請閱讀《bootloader程序設(shè)計(jì)思路》文檔和源代碼。

本組件的目的是最大程序的減少 APP 的改動量以實(shí)現(xiàn) OTA 的功能,從下圖可知, bootloader 便完成了固件的下載、存放、校驗(yàn)、解密、更新等所有操作, APP 部分所需要做的有以下三件事。

  1. 根據(jù) bootloader 占用的大小和 flash 的最小擦除單位,重新設(shè)置 APP 的起始位置和中斷向量表。

  2. 增加觸發(fā)進(jìn)入 bootloader 以開始固件更新的方式。(如:接收來自上位機(jī)的更新指令)

  3. 設(shè)置一個更新標(biāo)志位,且這個標(biāo)志位在 APP 軟復(fù)位進(jìn)入 bootloader 時(shí)仍能被讀取到。(當(dāng)固件更新的方式為上位機(jī)指令控制時(shí),可以不執(zhí)行此步驟)

??一般來說,通知 bootloader 需要進(jìn)行固件更新的方式有以下兩種:

  1. 采用上位機(jī)指令控制的方式,優(yōu)點(diǎn)是 APP 無須設(shè)置更新標(biāo)志位,即便設(shè)備在收到更新指令后斷電,也可以照常更新。缺點(diǎn)是設(shè)備在上電后, bootloader 需要等待幾秒的時(shí)間(時(shí)間長短由通訊協(xié)議和上位機(jī)決定),以確認(rèn)是否有來自上位機(jī)的更新指令,從而決定進(jìn)入固件更新模式亦或跳轉(zhuǎn)至 APP 。

  2. APP 在軟復(fù)位進(jìn)入 bootloader 之前設(shè)置一個特殊的標(biāo)志位,可以放置在 RAM 、備份寄存器或者外部的非易失性存儲介質(zhì)中(如:EEPROM)。此方式的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備上電時(shí) bootloader 無須等待和驗(yàn)證是否有固件更新的指令,通過標(biāo)志位便可決定是否進(jìn)入固件更新模式亦或跳轉(zhuǎn)至 APP ,且利用再入 bootloader 的機(jī)制,可以給 APP 提供一個干凈的外設(shè)環(huán)境。缺點(diǎn)則是 APP 和 bootloader 都要記錄標(biāo)志位所在的地址空間,且該地址空間不能被挪作他用,不能被意外修改,更不能被編譯器初始化。相較于上個方案多了要專門指定該變量的地址并且不被初始化的步驟。若使用的是 RAM 作為記錄標(biāo)志位的介質(zhì),則還有斷電后更新標(biāo)志信息丟失的問題。

綜上所述,沒有完美的方案。本組件支持上述方案二選一,根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇和取舍即可。

由于案例采用了 YModem-1K 協(xié)議,而本組件開始固件更新的方式是通過上位機(jī)發(fā)送指令開始的,因此測試時(shí)若設(shè)備正在運(yùn)行 APP ,需要有個進(jìn)入 bootloader 的條件,為了便于展示,案例使用了板卡上的功能按鍵作為觸發(fā)條件,模擬上位機(jī)向設(shè)備發(fā)送了更新指令,詳見案例的使用說明。

bc0eab72-8f02-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

?


六、固件檢測與處理機(jī)制

之所以單獨(dú)列出固件的檢測與處理機(jī)制,是為了方便理解代碼邏輯,此部分也以 PDF 文檔的形式提供,詳見《固件檢測與處理機(jī)制》。bc174174-8f02-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

?


七、所需的工具

  1. Firmware_Packager 此工具是必選項(xiàng),負(fù)責(zé)打包 bin 固件,并為 bin 固件添加一個 96 byte 的表頭,最終生成為 fpk(Firmware Package) 固件包。關(guān)于 96 byte 表頭的具體內(nèi)容,詳見《fpk固件包表頭信息》。由于 YModem-1K 協(xié)議的每包的數(shù)據(jù)大小是 1 Kbyte ,為了便于 bootloader 解包,本工具也將固件表頭擴(kuò)大至了 1 Kbyte ,若自定義的協(xié)議支持可變包長,可將表頭長度恢復(fù)為 96 byte 。

需要注意的是,本案例選擇了 YModem-1K 協(xié)議,因此若直接采用或測試example目錄中的案例,固件打包器的表頭尺寸需要選擇 1024 byte 。

  1. YModem_Sender 本工程的 example 采用廣泛使用且公開的 YModem-1K 通訊協(xié)議,因此也提供了一個基于 YModem-1K 協(xié)議的發(fā)送器。由于固件發(fā)送器和通訊協(xié)議是綁定的,實(shí)際使用時(shí),不必綁定此工具,本工程僅為了方便測試而提供。

注:以上的工具是基于 Qt6 開發(fā)的,YModem_Sender 依賴 Qt 的 serial_port 庫,需要自行添加。以上工具作為 OTA 組件的一部分,自然也是開源的。運(yùn)行平臺是 windows ,目前僅在 win10 和 win11 上測試過。若需要修改和編譯工程,需要自行安裝 Qt ,請自行搜索安裝教程

?


八、組件占用的空間

本組件的案例是基于 YModem-1K 協(xié)議及 UART 作為 MCU 與外部的數(shù)據(jù)傳輸媒介,因此不是僅計(jì)算核心代碼部分的占用空間情況,而是整個可用工程。此數(shù)據(jù)才更有參考意義。以下是幾種方案配置占用的 flash 和 RAM 的大小。

  1. 最小占用(單分區(qū) )
    Program Size: Code=7796 RO-data=464 RW-data=116 ZI-data=9316
    flash: 8376 byte (8.18 kB)
    ram: 9432 byte (9.21 kB)

  2. 一般占用(單分區(qū) + 解密組件)
    Program Size: Code=8574 RO-data=1010 RW-data=116 ZI-data=9572
    flash: 9700 byte (9.47 kB)
    ram: 9688 byte (9.46 kB)

  3. 一般占用(三分區(qū) )
    Program Size: Code=8846 RO-data=614 RW-data=116 ZI-data=9348
    flash: 9576 byte (9.35 kB)
    ram: 9464 byte (9.24 kB)

  4. 最大占用(三分區(qū) + 解密組件)
    Program Size: Code=9706 RO-data=1158 RW-data=116 ZI-data=9604
    flash: 10980 byte (10.72 kB)
    ram: 9720 byte (9.49 kB)

因雙分區(qū)和三分區(qū)的占用尺寸相差較小,因此不單獨(dú)列出雙分區(qū)的占用情況。本組件已盡量壓縮尺寸,但由于固件數(shù)據(jù)的處理需要一定的 RAM 開銷,此部分除非修改每個分包的最小處理單位(目前是 4096 byte ),否則已經(jīng)很難進(jìn)一步壓縮,請按實(shí)際需求選擇。

?


九、移植說明

由于寫教程工作量較大,本開源工程暫不提供詳細(xì)的移植說明文檔。代碼已分層設(shè)計(jì),具備一定的移植性,有經(jīng)驗(yàn)的工程師example中的示例代碼和本說明基本都能自行移植到別的芯片平臺。這里僅做幾點(diǎn)說明。

挖個坑,后續(xù)有時(shí)間再錄個移植視頻。

  1. bootloader 部分的核心代碼都在source目錄下,是移植的必需文件。

  2. source/Componentsource/BSP目錄下的組件庫非移植的必選項(xiàng),根據(jù)功能需要進(jìn)行裁剪。

  3. 因固件包含表頭,固件寫入的 flash 分區(qū)的方式與通訊協(xié)議是強(qiáng)相關(guān)的。若自定義的協(xié)議支持可變長度,那么建議傳輸?shù)谝粋€分包時(shí)就是固件表頭的大?。?biāo)準(zhǔn)表頭大小是 96 byte ,本工程因采用 YModem-1K 協(xié)議,固件打包器將表頭擴(kuò)大到了 1 Kbyte,自行修改即可),從而方便 bootloader 解包。

  4. 除開表頭部分,固件的每個切包不能超過 4096 byte ,且 4096 除以每個切包大小后必須是整數(shù)(如常見的128、256、512、1024、2048等),否則就得修改源碼。

  5. 單分區(qū)方案雖然節(jié)省了 flash 空間,但本組件的很多功能和安全特性都無法使用,除非 flash 實(shí)在受限,否則建議至少使用雙分區(qū)的方案。

??以下是移植的基本步驟

(一)bootloader 部分

建議參考example中的案例進(jìn)行移植。

  1. 創(chuàng)建一個代碼工程,并確保這個工程可以正常運(yùn)行。(如:控制一個 LED 閃爍)

  2. source目錄下的文件放到工程目錄下,可隨意放置和命名。

  3. source目錄下的文件按需添加進(jìn)代碼工程中(source/Component目錄下的組件庫非移植的必選項(xiàng)),并包含對應(yīng)的頭文件目錄。

  4. 實(shí)現(xiàn)data_transfer_port.cfal_stm32f1_flash.c內(nèi)的函數(shù),若與案例一致,則無需修改。

  5. 若使用了自定義的通訊協(xié)議,則修改protocol_parser.cprotocol_parser.h,若與案例一致,則無需修改。

  6. app.c文件內(nèi)的函數(shù)移植進(jìn)你的應(yīng)用代碼,記得包含app.h,必要時(shí)可修改。

  7. 嘗試編譯并解決編譯器報(bào)錯的問題。(若提示缺失部分文件,可在example目錄中尋找并添加進(jìn)工程,后續(xù)再行修改也是可以的 )

  8. 按需求設(shè)置好user_config.h文件,請仔細(xì)閱讀說明。

  9. 查看app_config.h是否有需要修改的配置項(xiàng)。

  10. 若選擇了“使用標(biāo)志位作為固件更新的依據(jù)USING_APP_SET_FLAG_UPDATE”(否則忽略此步驟),且標(biāo)志位放置在 RAM ,則需要配置標(biāo)志位update_flag所在的 RAM 地址,并且配置 IDE 或分散加載文件不對其進(jìn)行初始化。IDE 配置的方式參考如下圖所示。( 需包含common.h) 其中,宏FIRMWARE_UPDATE_VAR_ADDRuser_config.h中配置,本案例是0x20000000。注意,提供給update_flag的 RAM 區(qū)域一定要勾選NoInit。

/* 固件更新的標(biāo)志位,該標(biāo)志位不能被清零 */
#if (USING_IS_NEED_UPDATE_PROJECT == USING_APP_SET_FLAG_UPDATE)
    #if defined(__IS_COMPILER_ARM_COMPILER_5__)
    volatile uint64_t update_flag __attribute__((at(FIRMWARE_UPDATE_VAR_ADDR), zero_init));

    #elif defined(__IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__)
        #define __INT_TO_STR(x)     #x
        #define INT_TO_STR(x)       __INT_TO_STR(x)
        volatile uint64_t update_flag __attribute__((section(".bss.ARM.__at_" INT_TO_STR(FIRMWARE_UPDATE_VAR_ADDR))));

    #else
        #error "variable placement not supported for this compiler."
    #endif
#endif

bc212608-8f02-11ed-bfe3-dac502259ad0.png?bc2f2438-8f02-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

  1. 工程配置建議選擇 AC6 (雖然本組件也支持 AC5 ,除非不得已,否則建議使用 AC6),選擇C99(如果使用了perf_counter,則需要選擇gnu99) ,優(yōu)化根據(jù)需要選擇即可,建議按下圖所示配置。bc3549b2-8f02-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

  2. 嘗試再次編譯并解決編譯器提示的問題。

  3. 若選擇了“使用標(biāo)志位作為固件更新的依據(jù)USING_APP_SET_FLAG_UPDATE”(否則忽略此步驟),編譯通過后,查看 map 文件是否新增了一個 Region ,并且地址正確,TypeZero,該區(qū)域?yàn)?/span>UNINIT,若全部符合,則移植成功。bc3d2f2e-8f02-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

(二)APP 部分

APP 部分的移植相對簡單,可直接參考example中的案例。

  1. 創(chuàng)建一個代碼工程,并確保這個工程可以正常運(yùn)行。(如:控制一個 LED 閃爍)

  2. 確定 APP 在 flash 中的地址,需考慮 bootloader 的大?。ú荒芎?bootloader 有沖突),中斷向量表對地址的要求(如必須是 0x200 的整數(shù)倍), flash 的擦除粒度(因 flash 擦除時(shí)是以扇區(qū)為單位的)。需要注意的是, APP 的地址一定要和 bootloader 的user_config.h中配置的一致,否則無法運(yùn)行。

  3. 在外設(shè)初始化前修改中斷向量表, keil 可采用下圖的方式修改,一勞永逸。

/* 設(shè)置中斷向量表后,開啟總中斷 */
extern int Image$$ER_IROM1$$Base;
BSP_INT_DIS();
SCB->VTOR = (uint32_t)&Image$$ER_IROM1$$Base;
BSP_INT_EN();

bc46ea0a-8f02-11ed-bfe3-dac502259ad0.png?bc4cea4a-8f02-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

  1. 同 bootloader 部分的步驟 10 一致。

  2. 增加固件更新時(shí)進(jìn)入 bootloader 的代碼,如上位機(jī)發(fā)送固件更新的指令。(測試時(shí)可通過按鍵模擬上位機(jī)發(fā)送固件更新)

  3. 在執(zhí)行固件更新的指令的代碼處,添加設(shè)置update_flag標(biāo)志位的值和系統(tǒng)復(fù)位的代碼,如下圖所示。其中,FIRMWARE_UPDATE_MAGIC_WORD的值是0xA5A5A5A5注意此值要和 bootloader 保持一致 。
    若需要通過標(biāo)志位使用“恢復(fù)出廠固件”的功能,也是同理,對應(yīng)的宏則是
    FIRMWARE_RECOVERY_MAGIC_WORD,值為0x5A5A5A5A。

update_flag = FIRMWARE_UPDATE_MAGIC_WORD;
HAL_NVIC_SystemReset();
  1. 嘗試再次編譯并解決編譯器提示的問題。

  2. 同 bootloader 部分的步驟 13 一致。

?


十、一些問題的解答

  1. 為什么不使用 RTOS ?

為了最大程度的減少 bootloader 占用的 flash 空間,體積越小,組件的適用范圍就越廣。當(dāng)然,本組件是開源的,想在 bootloader 里增加 RTOS 或者其它代碼也是可以的。

?

  1. 為什么要將 bootloader 設(shè)計(jì)在 flash 的首地址?

我們知道, bootloader 的運(yùn)行環(huán)境最理想的情況是未經(jīng)使用任何外設(shè)的。有些設(shè)計(jì)會將 APP 放置在 flash 首地址, bootloader 放置在其它地址,優(yōu)點(diǎn)是 APP 無須設(shè)置 APP 的起始位置和中斷向量表,改動量最少,缺點(diǎn)是這種方式很難做到通用,需要在 bootloader 或 APP 中 deinit 所使用的外設(shè),否則固件更新時(shí)可能會出現(xiàn)各式各樣的異常。實(shí)際上,每個設(shè)備每個產(chǎn)品所使用的外設(shè)都是不確定的,為了做到通用,本組件選擇了 bootloader 設(shè)計(jì)在 flash 的首地址的方案。

?

  1. 為什么要設(shè)計(jì)成單分區(qū)、雙分區(qū)和三分區(qū)?

現(xiàn)實(shí)情況是,并非所有設(shè)備的 flash 空間都有比較大的富余。有些設(shè)備,無法使用多個分區(qū), bootloader + APP 分區(qū)已經(jīng)是極限。而 bootloader 分區(qū)方案不同時(shí),其占用的 flash 大小也不同,為了盡可能的減小 bootloader 的體積,而將分區(qū)設(shè)計(jì)成可配置的方式。

?

  1. 什么是 fpk ?

fpk 是 mOTA 組件的固件打包器生成的一種文件,基于 bin 文件,在其頭部增加了一個 96 byte 表頭后合成的一個新文件,后綴是.fpk。fpk 取自英文詞語 Firmware Package 的縮寫,意為固件程序包,本組件統(tǒng)稱為固件包,而提及固件時(shí),一般指的是 bin 文件。

?

  1. 我可以不用固件打包器(Firmware_Packager),直接用 bin 文件進(jìn)行更新嗎?

目前是不能的。本組件提供的功能和安全特性是基于 fpk 表頭和多分區(qū)的方式實(shí)現(xiàn)的,因此需要固件打包器打包固件,生成 fpk 固件包。為了最大程度的使用這些功能和安全特性, bootloader 的更新流程是基于含有表頭的固件包開發(fā)的,暫時(shí)不考慮增加不含表頭的更新流程。當(dāng)然,不排除因?yàn)橐蟮娜硕嗔?,我就開搞了。bc53ee76-8f02-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

?


十一、引用的第三方庫

??本開源工程使用了或?qū)⑹褂靡韵碌牡谌綆?,感謝以下優(yōu)秀的代碼庫(排名不分先后)。

  1. fal(Flash Abstraction Layer) ,RT-Thread 團(tuán)隊(duì)的開發(fā)的庫,是對 Flash 及基于 Flash 的分區(qū)進(jìn)行管理、操作的抽象庫。

  2. SFUD(Serial Flash Universal Driver) 一款使用 JEDEC SFDP 標(biāo)準(zhǔn)的串行 (SPI) Flash 通用驅(qū)動庫。

  3. crc-lib-c為本工程的 CRC32 驗(yàn)算提供了基礎(chǔ)。

  4. tinyAES這是一個用 C 編寫的 AES 、 ECB 、 CTR 和 CBC 加密算法的小型可移植的庫。

  5. SEGGER RTTSEGGER's Real Time Transfer (RTT) is the proven technology for system monitoring and interactive user I/O in embedded applications. It combines the advantages of SWO and semihosting at very high performance.

  6. perf_counter該庫利用 SysTick 實(shí)現(xiàn)了代碼的運(yùn)行時(shí)間測量和通用的 ms 及 us 的延時(shí)函數(shù),且不影響原有的 SysTick 功能和邏輯,若使用的是 AC5 或 AC6 ,可以做到無感使用,即只需將 perf_counter 庫添加進(jìn)代碼工程后即可直接使用,無需調(diào)用 init 之類的任何函數(shù)。

審核編輯 :李倩

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
  • mcu
    mcu
    +關(guān)注

    關(guān)注

    146

    文章

    17149

    瀏覽量

    351226
  • 固件
    +關(guān)注

    關(guān)注

    10

    文章

    556

    瀏覽量

    23027
  • 軟件架構(gòu)
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    64

    瀏覽量

    10288

原文標(biāo)題:OTA | 固件升級原理

文章出處:【微信號:嵌入式開發(fā)AIoT,微信公眾號:嵌入式開發(fā)AIoT】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關(guān)推薦

    OTA升級】無需數(shù)據(jù)線,一條命令即可完成固件升級!

    OTA無線升級過程視頻演示:OTA介紹OTA(Over-The-Air,空中升級)是一種通過無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程更新設(shè)備
    的頭像 發(fā)表于 12-11 01:00 ?525次閱讀
    【<b class='flag-5'>OTA</b><b class='flag-5'>升級</b>】無需數(shù)據(jù)線,一條命令即可完成<b class='flag-5'>固件</b><b class='flag-5'>升級</b>!

    OTA無線更新技術(shù):一鍵升級系統(tǒng),隨時(shí)暢享FLIR最新技術(shù)!

    站在FLIR技術(shù)前沿,享受最新功能帶來的便捷與高效! 1先進(jìn)的OTA技術(shù) OTA(Over-the-Air)技術(shù)能讓您的FLIR熱像儀無線接收最新功能和固件更新。只需連接Wi-Fi,熱像儀就能自動查找并安裝新功能、安全補(bǔ)丁和
    的頭像 發(fā)表于 12-03 15:34 ?167次閱讀
    <b class='flag-5'>OTA</b>無線更新技術(shù):一鍵<b class='flag-5'>升級</b>系統(tǒng),隨時(shí)暢享FLIR最新技術(shù)!

    S3N8R16工程代碼里面只要調(diào)用了wifi、藍(lán)牙、mqtt等相關(guān)接口,編譯出來的固件拿去ota升級升級不了,為什么?

    碰到個很奇怪的現(xiàn)象,我的工程代碼里面只要調(diào)用了wifi、藍(lán)牙、mqtt等相關(guān)接口,編譯出來的固件拿去ota升級升級不了,沒有調(diào)用就能正常升級
    發(fā)表于 07-19 07:31

    在增強(qiáng)模式下引導(dǎo)加載程序時(shí),OTA升級失敗了,為什么?

    我注意到,當(dāng)我在增強(qiáng)模式下重新啟動以在 0x81000 時(shí)手動啟動 user2 固件,然后運(yùn)行 OTA 升級升級 user1,它看起來像開始升級
    發(fā)表于 07-18 07:12

    請問使用ymodem_ota時(shí)如何更換串口?

    現(xiàn)在使用串口1可以正常使用ymodem_ota進(jìn)行固件升級,但是現(xiàn)在項(xiàng)目需要使用串口1來進(jìn)行其他作用,求怎么把串口1更改為串口2進(jìn)行ota升級
    發(fā)表于 07-15 06:09

    esp8285 1MB使用flash download tool刷固件時(shí)flash size選錯了, OTA失敗能救不?

    那邊的設(shè)備固件, 請問這種情況, 除了讓客戶把設(shè)備寄回來之外, 還有沒有什么辦法能讓客戶那邊的設(shè)備, 通過OTA升級更新程序呢?
    發(fā)表于 07-09 07:31

    esp32c3同時(shí)打開BLE和WIFI的功能,固件都1MByte了,OTA時(shí)可以用差分升級嗎?

    如題,esp32c3同時(shí)打開BLE和WIFI的功能,固件都1MByte了,OTA時(shí)可以用差分升級嗎。 還有就是怎么優(yōu)化下固件大???
    發(fā)表于 06-18 07:05

    esp32-s3 ota固件升級報(bào)錯怎么解決?

    a new connection E (118466) HTTP_CLIENT: Connection failed, sock < 0 連上wifi后,通過ESP HTTPS OTA進(jìn)行固件升級報(bào)錯,希望能得到解決,感
    發(fā)表于 06-17 08:30

    請問esp32 ota升級如何獲取更新進(jìn)度?

    所用的是esp32-s2 idf:4.4調(diào)用esp_https_ota API進(jìn)行固件升級,想獲取更新進(jìn)度,但不知道怎么實(shí)現(xiàn),有人做過或者有思路指點(diǎn)一下嗎?
    發(fā)表于 06-14 07:20

    ESP-IDF4.4 OTA升級失敗的原因?

    ESP-IDF4.4 OTA 功能,在啟動OTA功能后下載固件過程中出現(xiàn)wifi無Internet訪問,然后很快網(wǎng)絡(luò)恢復(fù),需要等待很久后OTA升級
    發(fā)表于 06-06 08:19

    ota固件升級成功后,重啟esp32-s3出現(xiàn)警告是怎么回事?

    ota固件升級成功后,重啟esp32-s3。 拋出了一個警告,如下:Code: Select all Warning: checksum mismatch between flashed
    發(fā)表于 06-06 07:09

    如何編譯OTA時(shí)的加密固件?

    使用的IDF為5.1.2,在新版OTA例程中,有個pre_encrypted_ota示例,是用來加密OTA固件的。我將他整合到了自己的工程中。 問題: 1.添加了加密組件之后,我再
    發(fā)表于 06-05 08:28

    ZDP1440系列小技巧—如何OTA差分升級顯示素材?

    ZDP1440是一款基于開源GUI引擎的圖像顯示專用驅(qū)動芯片,支持U盤、SD卡本地升級UI固件,同時(shí)也支持通過UART/SPI方式進(jìn)行OTA升級,本文將介紹如何
    的頭像 發(fā)表于 05-06 14:01 ?897次閱讀
    ZDP1440系列小技巧—如何<b class='flag-5'>OTA</b>差分<b class='flag-5'>升級</b>顯示素材?

    ota升級是什么意思 ota升級有什么用

    OTA(Over-the-Air)升級是指通過無線網(wǎng)絡(luò),將軟件、固件或系統(tǒng)的新版本傳輸?shù)街С值脑O(shè)備上進(jìn)行更新和安裝的過程。這一技術(shù)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、智能電視、汽車等各類智能設(shè)備中。本文將詳細(xì)介紹
    的頭像 發(fā)表于 02-02 10:25 ?5535次閱讀

    深入了解物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的OTA升級機(jī)制

    OTA(Over-The-Air,空中下載技術(shù))是一種無線傳輸技術(shù),用于在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間進(jìn)行遠(yuǎn)程更新和配置。OTA指的是通過無線通信網(wǎng)絡(luò)來遠(yuǎn)程更新或升級嵌入式系統(tǒng)中的軟件或固件。
    發(fā)表于 01-21 10:03 ?1888次閱讀
    深入了解物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的<b class='flag-5'>OTA</b><b class='flag-5'>升級</b>機(jī)制