可在线OTA升级的嵌入式系统设计方案

Posted 2023-02-21 zhou_chenz

什么是在线OTA升级

-         OTA是Over-the-Air的简写，空中下载技术的意思。

-         OTA在线升级在日常消费电子产品中很常见，比如手机，机顶盒等，通过网络，下载升级数据包，更新操作系统等底层固件进行系统更新升级。

-         在线升级系统对于批量化消费电子产品来说是相当重要的。因为销售给客户的电子产品，其中的软件系统可能有潜在的bug或者功能为实现不齐全，需要在售后进一步完善更新系统。一般都是通过网络远程给用户进行系统更新。

可在线OTA升级的嵌入式系统Flash存储区规划

-         要设计带有OTA在线升级功能的嵌入式系统，首先需要对系统的flash存储区进行分区规划。

-         一般带有OTA系统的分区规划如图1所示。

-         本系统的分区不包括升级失败的备份还原分区，本文只考虑升级成功的情况，升级失败还原只需再增加冗余分区与启动方案即可。

Figure 1带有OTA升级功能的嵌入式系统Flash存储器分区规划

-         在图1的flash分区规划中，uboot根据boot flag param分区里的数据，选择正常的应用系统Normal APP System启动还是从升级系统 Update System 启动。

-         Uboot可以用其它类型的boot代替，常规应用系统和升级系统的 OS kernel可以是Linux Kernel ，也可以是普通的 RTOS Kernel，实际设计的时候，要根据Flash存储空间的大小进行调整与优化，选择合适的OS Kernel 和 uboot进行系统的规划。

-         另外，OTA升级时，从网络上下载的一般是压缩的升级数据包(数据包包含OS Kernel 与 Rootfs)，需要单独一个分区用于存放压缩的升级数据包。

-         用户数据单独设置一个分区存放，以保证OTA升级更新之后，用户数据不会丢失。

嵌入式系统在线升级流程

1). Normal  APP系统与 Update 系统的启动选择

- 带有OTA升级的嵌入式系统，一般都有两个系统，一般是通过启动Update 系统，在运行Update系统的应用，擦出Normal  APP系统中的程序数据，再将OTA下载的新系统数据解压，重新写入Normal APP 系统所在的分区。

-  双系统的启动选择方式如图2所示。

- Uboot 通过读取 BootFlag Param 分区中的参数来选择一个系统启动。

Figure 2 uboot 通过判断boot flag param 分区中的参数选择启动一个系统

2). OTA在线升级的全过程

- 系统OTA在线升级的整个流程如图3所示。

- 整个OTA在线升级并不神秘，但是步骤还是多而繁琐，通过画出流程，我们才知道每一步到底做了什么。

Figure 3 系统OTA在线升级的整个流程