淺談OTA升級(jí)原理及應(yīng)用

隨著智能設(shè)備的普及，從手機(jī)系統(tǒng)手動(dòng)升級(jí)到路由器自啟動(dòng)升級(jí)，甚至是汽車內(nèi)的智能設(shè)備升級(jí)，那么固件升級(jí)到底是什么呢？通過什么原理來實(shí)現(xiàn)固件升級(jí)的呢？有哪些常見的固件升級(jí)方式？今天，咱們來一探究竟。

所謂固件升級(jí)，是指對底層的軟件進(jìn)行修改、替換從而使得硬件增加新功能或者更好的工作（修復(fù)和改善）。固件又叫做韌體，英文是firmware。

固件一般存儲(chǔ)于設(shè)備中的電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)或FLASH芯片中，一般可由用戶通過特定的刷新程序進(jìn)行升級(jí)的程序。一般來說，擔(dān)任著一個(gè)數(shù)碼產(chǎn)品最基礎(chǔ)、最底層工作的軟件才可以稱之為固件，比如計(jì)算機(jī)主板上的基本輸入/輸出系統(tǒng)BIOS（Basic Input/output System)，在以前其實(shí)更多的專業(yè)人士叫它固件。

通常這些硬件內(nèi)所保存的程序是無法被用戶直接讀出或修改的。在以前，一般情況下是沒有必要對固件進(jìn)行升級(jí)操作的，即使在固件內(nèi)發(fā)現(xiàn)了嚴(yán)重的Bug也必須由專業(yè)人員帶著寫好程序的芯片把原來機(jī)器上的更換下來。這是因?yàn)樵缙诠碳酒话悴捎昧薘OM設(shè)計(jì)，它的Firmware代碼是在生產(chǎn)過程中固化的，用任何手段都無法修改。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，修改固件以適應(yīng)不斷更新的硬件環(huán)境成了用戶們的迫切要求，所以，可重復(fù)寫入的可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器EPROM（Erasable Programmable ROM)，EEPROM和flash出現(xiàn)了。這些芯片是可以重復(fù)刷寫的，讓固件得以修改和升級(jí)。

與此同時(shí)，隨著無線通信技術(shù)和芯片技術(shù)的發(fā)展，固件升級(jí)的方式也越來越方便，從用傳統(tǒng)的編程器刷入固件的方式來更新，拓展至通過外部的接口接線更新（如通過USB、SPI通信接口），以及通過無線方式升級(jí)（即OTA升級(jí)，如通過藍(lán)牙、Wi-Fi等方式，不再需要手動(dòng)連線）。

因此，方便快捷的OTA技術(shù)，來更新版本、優(yōu)化體驗(yàn)、讓產(chǎn)品保持先進(jìn)性，成為了智能硬件產(chǎn)品的必要手段之一。

比如說

手機(jī)廠商通過OTA升級(jí)，將最新版的操作系統(tǒng)自動(dòng)推送到客戶的設(shè)備，而手動(dòng)更新會(huì)通知用戶有關(guān)可用升級(jí)的信息，用戶可以接受或拒絕在其設(shè)備上下載和安裝新的軟件版本。與此類似的是汽車廠商通過OTA升級(jí)，將車輛的各項(xiàng)性能進(jìn)行提升，而無須將車輛召回至門店，可以節(jié)省大量費(fèi)用，用戶可以通過遠(yuǎn)程升級(jí)提升車輛性能和體驗(yàn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)在智能家電等消費(fèi)電子產(chǎn)品上的應(yīng)用，我們也能看到智能音箱、掃地機(jī)器人會(huì)自動(dòng)更新功能，還是OTA技術(shù)在起作用。

在生活中，在使用這些智能產(chǎn)品的時(shí)候，有的需要我們手動(dòng)確認(rèn)才會(huì)自動(dòng)升級(jí)，有的則會(huì)自動(dòng)檢測更新升級(jí)，這背后是什么原因呢？

原來是操作方式的不同

一種是后臺(tái)式升級(jí)

即在進(jìn)行升級(jí)的時(shí)候，接收新固件包的方式是在后臺(tái)進(jìn)行的，不會(huì)影響功能的正常執(zhí)行。等到固件更新完成之后，再跳轉(zhuǎn)到Bootloader中去用新的固件替換舊的固件，替換完成之后呢再跳轉(zhuǎn)到App去執(zhí)行。比如，現(xiàn)在的智能手機(jī)的在線更新就是后臺(tái)式升級(jí)的方式。在你升級(jí)系統(tǒng)的時(shí)候，接收升級(jí)包的過程中，你還是可以正常使用的手機(jī)的，打電話、看視頻、玩游戲等都不耽誤，直到下載完成，你點(diǎn)擊了開始更新之后，手機(jī)才進(jìn)入更新狀態(tài)，不讓你操作，等更新完畢之后重啟就又可以繼續(xù)操作了。

另一種是非后臺(tái)式式更新

即在進(jìn)行升級(jí)的時(shí)候，接收固件時(shí)需要跳轉(zhuǎn)到Bootloader，這個(gè)時(shí)候你不能在使用這個(gè)產(chǎn)品的任何功能，只能一直等著它接收并完成更新，完成之后你才能繼續(xù)操作其他的功能。比如說有的智能音箱、掃地機(jī)器人，在你隔了很久沒用再打開的時(shí)候，開機(jī)的話很可能會(huì)自動(dòng)提示xxx在升級(jí)，請您耐心等待一會(huì)兒。

不管哪種操作方式，主要流程幾乎如出一轍

制造升級(jí)包

下載升級(jí)包

驗(yàn)簽升級(jí)包

固件更新

在實(shí)現(xiàn)這些流程的過程中，不僅需要全面考慮如何才能接收固件、如何保證固件的完整性和合法性、如何替換固件，還要固件向下兼容設(shè)計(jì)、版本管理、固件推送統(tǒng)計(jì)和分布，這些需要端+云+業(yè)務(wù)邏輯三方配合，也涉及到芯片、OS、連接和場景等多種方面，會(huì)大大增加OTA研發(fā)成本。因此，大部分企業(yè)會(huì)考慮借助第三方平臺(tái)來完成OTA升級(jí)。

為了讓智能設(shè)備高效、安全、穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)升級(jí)，機(jī)智云推出OTA升級(jí)服務(wù)，支持多種定向升級(jí)策略，如按批次、按地域、按原固件版本等條件進(jìn)行遠(yuǎn)程推送，解決智能設(shè)備出廠后的持續(xù)升級(jí)要求，優(yōu)化產(chǎn)品性能，提升體驗(yàn)感。

企業(yè)只需通過機(jī)智云開發(fā)者中心，在線添加推送固件及規(guī)則，完成驗(yàn)證固件，確認(rèn)開始推送，待推送完成，即可在線查詢推送結(jié)果。還能根據(jù)流水號(hào)查看推送詳情，在線進(jìn)行版本推送管理，通過圖表形式查看版本分布情況。

機(jī)智云的OTA服務(wù)功能如下：

OTA通知服務(wù)，即離線升級(jí)。當(dāng)設(shè)備的固件程序有新版本發(fā)布，OTA 通知服務(wù)會(huì)推送升級(jí)通知到設(shè)備。

OTA透傳服務(wù)，即在線升級(jí)。設(shè)備固件程序通過M2M 消息服務(wù)透傳到設(shè)備端。

支持一個(gè)產(chǎn)品同時(shí)有多個(gè)推送。

支持Wi-Fi/MCU升級(jí)。

支持推送全部設(shè)備。

支持定向升級(jí)設(shè)備?？芍付ㄔO(shè)備mac地址、區(qū)域、舊固件版本進(jìn)行推送。

支持定時(shí)推送?？勺远x推送周期及推送時(shí)段。

OTA版本推送記錄。

OTA進(jìn)度統(tǒng)計(jì)分析。