OTA原理及实现

发布日期: 2023-07-02

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OTA升级已经不是什么新鲜事，现在大多数物联网终端设备，基本具备这个功能。
之前分享过一篇 OTA 升级原理的文章：嵌入式设备实现OTA升级的原理。
今天以 AT32 为例给大家分享一下 OTA 升级的详细流程。

概述

空中下载技术 OTA（Over-the-Air Technology）是用户自己的程序在运行过程中对 User Flash 的部分区域进行烧写，目的是为了在产品发布后可以方便地通过预留的通信口，对产品中的固件程序进行更新升级。

通常实现 OTA 功能时，即用户程序运行中作自身的更新操作，需要在设计固件程序时编写两个项目代码，第一个项目程序为 Bootloader 区域，第二个项目程序 App 代码为真正的功能代码，执行应用和升级。这两部分项目代码同时烧录在 User Flash 中。
图1. OTA代码执行流程

在上图所示流程中，MCU复位后，从 0x08000004 地址取出复位中断向量的地址，并跳转到复位中断服务程序，在运行完复位中断服务程序之后跳转到 Bootloader 的 main函数，如图标号①所示；
在执行完 Bootloader 以后（App 代码为图中 FLASH 灰底部分 App 程序的复位中断向量起始地址为 0x08000004+N+M），跳转至 App 程序的复位向量表，取出 App 程序的复位中断向量的地址，并跳转执行 App 程序的复位中断服务程序，随后跳转至 App 程序的main函数，如图标号②和③所示，同样 main 函数为一个死循环，并且注意到此时 AT32 的 FLASH，在不同位置上，共有两个中断向量表。
在 main 函数执行过程中，如果 CPU 得到一个中断请求，PC 指针仍强制跳转到地址0x08000004 中断向量表处，而不是 App 程序的中断向量表，如图标号④所示；
程序再根据我们设置的中断向量表偏移量，跳转到对应中断源的中断服务程序中，如图标号⑤所示；
在执行完中断服务程序后，程序返回 main 函数继续运行，如图标号⑥所示。
通过以上两个过程的分析，我们知道OTA程序必须满足两个要求：

App 程序必须在 Bootloader 程序之后的某个偏移量为 x 的地址开始。
必须将 App 程序的中断向量表进行相应的移动，移动的偏移量为 x。

AT32 USART OTA 快速使用方法

硬件资源

文档中是用 AT-START-AT32F403A 实验板的硬件条件为例，OTA demo 源代码还包括AT32 其他型号，用户只需编译对应型号工程烧录于 AT-START 实验板运行即可。

指示灯 LED2/LED3/LED4
USART1（PA9/PA10）
AT-START 实验板

软件资源

tool_release
- IAP_Programmer.exe，PC 机 tool，用于演示 OTA 升级流程
source_code
- Bootloader，Bootloader 源程序，运行 LED2 闪烁
- App_led3_toggle，App1 源程序，运行 LED3 闪烁
- App_led4_toggle，App2 源程序，运行 LED4 闪烁

注：工程基于keil v5建立，若用户需要在其他编译环境上使用，请参考对应 BSP 目录AT32F403A_407_Firmware_Library_V2.x.x\project\at_start_f403a\templates中各种编译环境（例如IAR6/7/8,keil 4/5,eclipse_gcc）进行对应修改即可。