量产级别代码，单片机通过WiFI进行OTA固件升级

在物联网设备快速迭代和远程维护需求日益增长的今天，OTA（Over-the-Air）远程升级技术已成为智能硬件开发中不可或缺的一部分。

OTA升级，指通过无线通信方式（如Wi-Fi、蓝牙、NB-IoT等）将新固件发送到设备，实现远程软件更新。它有以下几个显著优势：

• 无需现场维护：节省人工成本，提高维护效率

• 产品生命周期内灵活迭代：快速修复BUG、添加功能

• 提高用户体验：实时响应用户反馈

本文将详细介绍如何基于涂鸦 IoT 平台，在STM32F103C8T6这款经典单片机上实现 OTA 升级，助力你的产品实现远程升级，运维起来更加。

当然，不止于涂鸦平台，原理都一样，可以在任何支持的平台上实现，包括MCU，其它型号的MCU也都大同小异。

核心思想非常简单，我们把整个FLASH分成4部分，bootloader，APP1，APP2，FLAG。

bootloader是一个独立的固件，在启动后负责检查FLAG区域的升级标志位以确定是否有新的固件需要升级，如果有就跳到升级部分，将APP2的部分copy到APP1，copy完之后再清空FLAG区域的升级标志，然后重启，就会运行新的APP1也就是升级后的程序了。

这里如果升级到一半断电了，下次重启还是会重新copy一次APP2到APP1，因为升级标志位还没被清空，所以这里不用担心升级的时候断电导致无法重启。

bootloader在启动的时候，如果FLAG区域的升级标志位没有置位，那就直接启动APP1就可以了。

大概原理就是这样，下面我们结合代码看下：

  if(ReadFlashTest(UPFLAG) == 0x55555555)  //0x55555555
  {
     update_firmware(APP1ADDR,APP2ADDR);
     EarseFlash_1K(UPFLAG);
     WriteFlash(UPFLAG,UPFlagBuffer,4);
     printf("APP复制中\r\n");
     NVIC_SystemReset();
  }
  else 
  {
     Jump2APP(APP1ADDR);
  }

从APP2复制到APP1，先读一页，然后擦除，再写：

void update_firmware(uint32_t SourceAddress,uint32_t TargetAddress)
{
  //先读  后擦除  后写  
  uint16_t i;
  volatile uint32_t nK ;
  nK = (TargetAddress - SourceAddress)/1024;
  for(i = 0;i < nK;i++)
  {
    memset(cBuffer,0xff,sizeof(cBuffer));
    ReadFlash(TargetAddress+i*0x0400,cBuffer,1024); 
    EarseFlash_1K(SourceAddress+i*0x0400);
    WriteFlash(SourceAddress+i*0x0400,cBuffer,1024); 
  }
}

Jump2APP函数通过验证应用程序地址、设置堆栈指针以及跳转到应用程序的入口点，促进从引导加载程序到应用程序代码的转换。

void Jump2APP(uint32_t app_address)
{
  volatile uint32_t JumpAPPaddr;
if (((*(uint32_t*)app_address) &0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
  {
    JumpAPPaddr = *(volatile uint32_t*)(app_address + 4);
    jump2app = (APP_FUNC) JumpAPPaddr;
    printf("APP跳转地址：%x\r\n",app_address);
    __set_MSP(*(__IO uint32_t*) app_address);
    jump2app();
  }
else{
    printf("输入地址不合法\r\n");
  }
}

volatile uint32_t JumpAPPaddr; 声明一个变量，用于存储应用程序的入口点地址（重置处理程序的地址）。volatile关键字确保编译器不会优化对此变量的访问，因为它将从内存中读取。

if ((((uint32_t)app_address) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000) 在 STM32 向量表中，第一个字（位于app_address处）是初始堆栈指针（MSP，即主堆栈指针）。检查掩码值是否指示堆栈指针位于 SRAM 中。如果为真，则该地址被视为有效，因为合法应用程序的堆栈指针应该位于 SRAM 中。

JumpAPPaddr = (volatile uint32_t)(app_address + 4); app_address + 4指向向量表中的第二个字，该字保存重置处理程序（应用程序的入口点）的地址。

jump2app = (APP_FUNC) JumpAPPaddr; 将程序地址转换为函数指针。

__set_MSP((__IO uint32_t) app_address); __set_MSP是一个 CMSIS 函数，它使用从app_address （应用程序的初始堆栈指针）读取的值更新 MSP 寄存器。

jump2app(); 调用函数指针jump2app，实际上将控制权转移到应用程序的入口点。这将启动应用程序代码的执行。

bootloader部分的设置，IROM1的起始地址为0x8000000，大小为0x2000。

bootloader部分就介绍到这里。

下面介绍APP部分。

用户的代码逻辑都在APP部分，APP部分需要额外设置的比较简单，我们只需要在代码启动后重新设置一下应用程序的向量表地址。

    __set_FAULTMASK(1);
    SCB->VTOR = FLASH_BASE | APP1;  
    __set_FAULTMASK(0);

在引导加载程序跳转到应用程序后执行（例如，通过Jump2APP）。它确保应用程序将 Cortex-M CPU 配置为其自己的向量表，设置前关闭中断，确保向量表重定位不会被中断。

这里中断向量表的起始地址就是0x08002000了。

这里需要注意的是，应用程序的下载地址需要设置为0x8002000，大小为0x6C00。

在Keil中，需要配置下编译选项fromelf.exe --bin -o "$L@L.bin" "#L"，以生成bin文件。

bin文件不同于hex文件，hex文件中包含烧录地址，bin文件中不含，所以我们可以指定bin文件的烧录地址。这样，在烧录的时候，就可以直接烧录APP到0x08002000了。

也就是开始需要先烧录bootloader文件，再烧录app文件，后续量产的时候，看可以把bootloader文件与app文件合并成一个文件进行烧录。

关于如何合并，我们之前发过一篇文章可以参考。

MCU OTA方案中，BootLoader与APP如何合并？（点击阅读）

APP1运行的时候，如果检测到服务器有新的版本号，就开始执行升级指令，就会将新版本的bin文件，分包向APP1发送，APP1接收到之后，就原封不动的将其存储到APP2区域，最后一包接收完之后，就将FLAG区域的升级标志位设置为相应的标志数据，然后重启，就回到上面的升级流程了。

#ifdef SUPPORT_MCU_FIRM_UPDATE
        case UPDATE_START_CMD:                                //升级开始
            //获取升级包大小全局变量
            firm_flag = PACKAGE_SIZE;
            if(firm_flag == 0) {
                firm_size = 256;
            }elseif(firm_flag == 1) {
                firm_size = 512;
            }elseif(firm_flag == 2) { 
                firm_size = 1024;
            }

            firm_length = wifi_data_process_buf[offset + DATA_START];
            firm_length <<= 8;
            firm_length |= wifi_data_process_buf[offset + DATA_START + 1];
            firm_length <<= 8;
            firm_length |= wifi_data_process_buf[offset + DATA_START + 2];
            firm_length <<= 8;
            firm_length |= wifi_data_process_buf[offset + DATA_START + 3];
            
            upgrade_package_choose(PACKAGE_SIZE);
            firm_update_flag = UPDATE_START_CMD;
        break;
    
        case UPDATE_TRANS_CMD:                                //升级传输
            if(firm_update_flag == UPDATE_START_CMD)
            {
                //停止一切数据上报
                stop_update_flag = ENABLE;
      
                total_len = (wifi_data_process_buf[offset + LENGTH_HIGH] << 8) | wifi_data_process_buf[offset + LENGTH_LOW];
      
                dp_len = wifi_data_process_buf[offset + DATA_START];
                dp_len <<= 8;
                dp_len |= wifi_data_process_buf[offset + DATA_START + 1];
                dp_len <<= 8;
                dp_len |= wifi_data_process_buf[offset + DATA_START + 2];
                dp_len <<= 8;
                dp_len |= wifi_data_process_buf[offset + DATA_START + 3];
      
                firmware_addr = (unsigned char *)wifi_data_process_buf;
                firmware_addr += (offset + DATA_START + 4);
      
                if((total_len == 4) && (dp_len == firm_length))
                {
                    //最后一包
                    ret = mcu_firm_update_handle(firmware_addr,dp_len,0);
                    firm_update_flag = 0;
                }
                elseif((total_len - 4) <= firm_size)
                {
                    ret = mcu_firm_update_handle(firmware_addr,dp_len,total_len - 4);
                }
                else
                {
                    firm_update_flag = 0;
                    ret = ERROR;
                }
      
                if(ret == SUCCESS)
                {
                    wifi_uart_write_frame(UPDATE_TRANS_CMD, MCU_SEND_VER, 0);
                }
                //恢复一切数据上报
                stop_update_flag = DISABLE;    
            }
        break;
#endif     

基本原理就是这样，关于STM32一些启动过程原理与涂鸦的SDK逻辑，本文不做详细的介绍，大家自行看一下就都懂了。

以上OTA代码逻辑，在实际产品中，已经量产并持续在使用，有需要的小伙伴可以参考，欢迎大家在评论区与老宇哥进行交流。

代码源文件全部工程：

通过网盘分享的文件：tuya-OTA-lightDemo1.0.0.rar

链接: https://pan.baidu.com/s/1z0EaHj3iRFYIGCbngpY5hg?pwd=8k17 提取码: 8k17

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