OTA升级

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OTA 在线升级

OTA：Over-the-Air Technology，字面意思理解为：空中下载技术。

​ OTA 在线升级：通过OTA的方式实现产品软件更新的一种方式。

​ 所以，简单而言，通过外部的方式（有线 / 无线）对产品进行更新，而不是用传统的编程器刷入固件的方式就可以称之为 OTA 在线升级。

​ 严格意义上来讲，OTA 指的是空中下载，即只有通过无线的方式进行更新的才称之为 OTA 升级；而那种通过外部的接口接线来实现的更新，应该称之为本地升级。这两者还是有点区别的，只是一般我们都没有那么严格去区分罢了！

实现方式

1）接收新的升级固件并完成新旧固件的替换，这部分代码为 BootLoader；

​ 2）产品功能的正常程序，用于执行各种应用功能，这部分程序称为 App。

那就是说，要实现在线升级，就需要准备两份程序，一份是BootLoader ，另一份是App。其中 bootloader 用于将外部传入的新固件（应用程序App）接收到内部并存储，接收完成以后，由 bootloader 用新接收到的固件去替换旧的固件，替换完成之后跳转到新的应用程序中进行执行。这样就完成了产品的固件更新。

后台式升级

​ 后台式升级的意思是：在进行升级的时候，接收新固件包的方式是在后台进行的，不会影响功能的正常执行。等到固件更新完成之后，再跳转到Bootloader中去用新的固件替换旧的固件，替换完成之后呢再跳转到App去执行。

​ 比如，现在的智能手机的在线更新就是后台式升级的方式。在你升级系统的时候，接收升级包的过程中，你还是可以正常使用的手机的，打电话、看视频、玩游戏等都不耽误，直到下载完成，你点击了开始更新之后，手机才进入更新状态，不让你操作，等更新完毕之后重启就又可以继续操作了。

非后台式式更新

​ 非后台式升级的意思是：在进行升级的时候，接收固件时需要跳转到Bootloader，这个时候你不能在使用这个产品的任何功能，只能一直等着它接收并完成更新，完成之后你才能继续操作其他的功能。

STM32 的在线升级

划分 Flash 区域

要准备两份代码的，一份是BootLoader，另外一份是App。由于这两份代码在STM32中都是要存放在Flash中的，而且它们的空间还不能重叠，要独立区分开

（1）用于存放Bootloader程序；

（2）用于存放应用程序；

（3）用于存放接收到的新固件。（注：这部分可要可不要，根据你的设计选择）

注意：上图中（3）这个Flash区域是考虑用于保存在线升级的固件的，作为备份固件。方便用于以后系统出现异常时，可以从这个备份固件中重新加载到App中，防止固件丢失！

1 - Flash空间地址的划分

​ 首先，我们要知道，在stm32中，flash的地址空间是从0x08000000开始的，在keil中也是默认的从这个位置开始的。

​ 一般而言，Bootloader 是在上电时默认开始执行，因此将Bootloader程序可以存放到STM32默认执行的位置（keil编译器默认从0x08000000地址开始存放）。

​ 应用程序从 Bootloader 后开始存放即可，只要不和BootLoader发生冲突即可。

​ 假设 Bootloader 的大小为10k，即0x2800字节，那么可以选取 0x08000000 ~ 0x08002800 地址范围作为BootLoader的存放区域。

​ 应用程序从0x08005000开始存放

2 - 设置工程

设置起始地址和大小

​ 准备两个工程，一个是bootloader的程序，另外一个是应用程序的工程，并对工程进行设置。bootloader选择默认执行的位置，应用程序根据实际需要设置开始存放到flash指定的位置。

比如：App的起始地址设为0x08005000，大小设为0x1B000（RAM总大小0x20000-0x5000）

BootLoader 也是一样的设置方式，只是地址不同而已。

生成 bin 文件

应用程序需要转换为bin文件才可以写入Flash中，能发送到产品中的固件也是要先转为bin格式的文件的

编译器可以选择生成hex文件，再把hex文件转换为bin文件

还可以使用简单方法,编译后直接执行fromelf.exe命令将.axf文件转换为.bin文件。生成的bin文件在工程目录下的out文件夹下

3 - 接收固件更新包

​ 接收固件更新包的话，就要根据你的实际产品进行选择了。

​ 首先，如果你是后台式更新的话，那接收固件更新包的功能就要在App中实现；如果你是非后台式更新的话，那接收固件更新包的功能就要在BootLoader中实现。

​ 其次，要考虑接收固件更新包的方式。无线的话用的是wifi、蓝牙、4/5G网络还是啥的；有线的话用的是串口UART、Spi、IIC、CAN、以太网还是啥的。

​ 最后，最好的方式是能够对接收到的固件更新包做一个校验，防止数据接收过程中出现错误，导致升级后出现严重问题。

​ 注意：BootLoader 需要提前刷入，不然无法完成在线升级！

4 - 拷贝程序至Flash

​ 接收成功固件包之后，需要将数据写入到 Flash 的指定位置（比如 0x08005000）完成固件的更新程序写入。

​ STM32对Flash的操作过程如下：

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1） Flash解锁。（FlashUnclock）
2） 擦除App所在的Flash页。
3） 向App的Flash区域写入数据。
4） 写完后，Flash上锁。（FlashClock）

5 - 跳转至 App 应用程序

​ 将接收到应用程序全部正确写入Flash的App指定位置后，Bootloader 需要完成跳转到应用程序App的开始位置的操作。

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1）关闭中断，防止在跳转过程中有中断发生。
2）获取栈指针。
3）获取复位向量，即为栈指针后的四字节内容（32bits）。
4）重定向中断向量表，以保证应用程序中中断的正常工作。应用程序从0x08005000存储，因此相对于Flash基地址0x08000000偏移了0x5000。
5）设置新的栈指针，上述中所获取的栈指针。
6）跳转至复位向量开始运行。

特别注意 - 设置向量中断表偏移

​ 这个跳转到用程序之后，有一个非常重要的事情要注意，就是要重新设置App的中断向量表，否则不能正常运行的。

STM32的内部闪存（FLASH）的地址默认是从0x8000000开始的，默认也是从这个位置开始执行程序的。并且在STM32的内部有一张 “中断向量表” 用于响应中断，程序在启动以后首先会从中断向量表取出复位中断程序，执行完复位中断程序以后才会跳转到main( )函数开始执行。

​ 中断向量表的位置从0x8000004开始，如果采用的是bootloader和应用程序的方式的话，bootloader一般放在默认开始的位置，所以它的中断向量表还是正确的。

​ 而APP应用程序是放置在其他的位置，那么APP应用程序部分的中断向量表就要发生偏移，才能为应用程序找到并响应中断。

在应用程序中，与程序跳转需要注意的是，单片机从Bootloader程序跳转至应用程序的复位向量处开始执行，单片机在执行main函数之前会执行一些系统初始化程序