遠程升級單片機的設計思路

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上周給大家分享了《?Bootloader程序安全機制設計?》，今天為大家分享一下遠程升級單片機的設計思路。

在物聯(lián)網(wǎng)應用中，遠程IAP升級MCU的程序是一項非常有用的功能。當設備出現(xiàn)程序問題或者需要更新程序時，只需要在服務器上對設備進行升級，不需要在有專門的人員去現(xiàn)場進行升級，節(jié)省人力物力。

遠程升級的基礎功能

要實現(xiàn)遠程升級，首先要實現(xiàn)以下幾個基本功能：

1.Flash讀寫

不管是本地IAP還是遠程IAP，這都是最基本的功能。

2.無線通訊

可通過WIFI、4G、以太網(wǎng)等多種方式來實現(xiàn)，根據(jù)實際項目需求選擇。

3.通訊協(xié)議

常用的通訊協(xié)議有TCP、HTTP、FTP、MQTT等。其中HTTP、FTP和MQTT都屬于應用層協(xié)議，都是基于TCP（傳輸層）來實現(xiàn)的。用戶也可以自己基于TCP編寫簡單的通訊協(xié)議來實現(xiàn)。

遠程IAP與本地IAP的設計思路是一致的，都需要設計BOOT程序和APP程序。但也有一些需要注意的地方。主要是遠程升級需要考慮網(wǎng)絡延遲甚至網(wǎng)絡中斷的問題。體現(xiàn)在以下幾方面：

設計程序緩存區(qū)

在內部或外部存儲器開辟一塊區(qū)域，用于存儲分包接收到的程序數(shù)據(jù)。等到全部數(shù)據(jù)接收完畢后再一次性寫入到Flash進行升級。

這樣做有以下2點好處：

1.直接升級時間可能會比較長，影響用戶正常使用，增加緩存區(qū)設計可以大大減少升級時間。

2.直接升級時，如果網(wǎng)絡出現(xiàn)問題，可能導致設備無法正常啟動變磚。增加緩存區(qū)設計后，即使升級數(shù)據(jù)傳輸失敗，也不影響設備的正常使用。

健壯的通訊協(xié)議

本地升級時數(shù)據(jù)傳輸出錯的概率比較小，但遠程設計時就需要多考慮一些，比如前后兩包數(shù)據(jù)可能同時達到等。

因此，設計通訊協(xié)議時，就要更嚴謹，服務器發(fā)送的指令和數(shù)據(jù)都需要設備的確認回復。

同時，最好有一定的校驗信息。，比較?校驗和?，CRC校驗等。

程序備份設計

即使有上面的各種設計的保障，也不能保證升級過程不會失敗。最好能夠設計一個程序備份區(qū)，在程序升級失敗時運行備份區(qū)程序。

下面介紹一種簡單的遠程升級的步驟：

服務器發(fā)送升級請求指令。

設備回復收到請求升級指令。

服務器發(fā)送程序升級數(shù)據(jù)。（一般包含包頭、包號、總包數(shù)、分包的程序數(shù)據(jù)、校驗）

設備收到程序數(shù)據(jù)后，確認校驗無誤，存儲到程序緩存區(qū)，并按包號回復服務器，防止出現(xiàn)傳輸包錯亂。

服務器收到回復后再發(fā)送下一包數(shù)據(jù)，直至結束。

程序數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，服務器發(fā)送升級結束指令。

設備收到結束指令后，回復服務器。并在Flash指定位置寫入升級標志，重啟進入BOOT程序。

BOOT程序讀取升級標志，若需要升級，則讀取程序緩存區(qū)數(shù)據(jù)，寫入到Flash中。

升級完畢，跳轉到Flash指定地址運行。

審核編輯：湯梓紅

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