CN108446130A - Ota升级方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的OTA升级方法，包括：Host端发送启动OTA指令到Slave端，Slave端设置可擦写的存储空间以及缓冲区并向Host端返回ACK；Host端启动OTA固件传输，Host端将OTA固件分割为多个数据包并向Slave端逐一发送，Slave端将所述数据包写入所述存储空间并将存储空间内的数据与原固件的相对应数据比较，如果存储空间内的数据与原固件的相对应数据不同，则利用存储空间内的数据替换原固件的相对应数据，如果存储空间内的数据与原固件的相对应数据相同或存储空间内的数据替换原固件的相对应数据完毕，则将所述存储空间内的数据擦除。本发明的技术方案在缩减OTA占用介质空间的基础上可以实现OTA升级功能。

Description

OTA升级方法
技术领域
本发明公开涉及互联网技术领域，特别涉及一种OTA升级方法。
背景技术
OTA(Over-the-Air Technology，空间下载技术)升级是Android系统提供的标准软件升级方式，是通过移动通信(GSM或CDMA)的空中接口对SIM卡数据及应用进行远程管理的技术。空中接口可以采用WAP、GPRS、CDMA1X及短消息技术。OTA技术的应用，使得移动通信不仅可以提供语音和数据服务，而且还能提供新业务下载。
OTA方案是采用在现有系统固件基础上添加代码实现，为保证出现升级失败、中途断电等异常情况时系统能够恢复，均采用了要求存储介质大于两倍当前固件大小的方式，即在不修改现有固件的基础上将待升级的固件保存在系统的空闲空间中，下载完成后替换原本的固件，该解决方案需要存储介质容量是正常固件大小的两倍以上才能够实现，极度浪费了资源。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在缩减OTA占用介质空间的基础上实现同等功能的OTA升级方法。
本发明的OTA升级方法，包括：
Host端发送启动OTA指令到Slave端，Slave端设置可擦写的存储空间以及缓冲区并向Host端返回ACK；
Host端收到Slave端返回的ACK后，启动OTA固件传输，Host端将OTA固件分割为多个数据包并向Slave端逐一发送，Slave端每接收一数据包或一组数据包，即将所述数据包写入所述存储空间并将存储空间内的数据与原固件的相对应数据比较，如果存储空间内的数据与原固件的相对应数据不同，则利用存储空间内的数据替换原固件的相对应数据，如果存储空间内的数据与原固件的相对应数据相同或存储空间内的数据替换原固件的相对应数据完毕，则将所述存储空间内的数据擦除，之后继续接受后续数据包，并重复上述储存、比较、擦写步骤，直至OTA固件的多个数据包全部传输完毕；
当OTA固件的多个数据包全部传输完毕，Host端发送结束指令到Slave端；
Slave端与Host端断开连接。
本发明的OTA升级方法，其中，Host端发送结束指令到Slave端之后，Slave端与Host端断开连接之前还包括：
Slave端检查接收到的数据包与OTA固件一致，则设置OTA固件的标志，同时Host端发送成功的确认帧到Slave端，如果接收到的数据包与OTA固件不一致，Host端发送失败的确认帧到Slave端，以使Slave端重新启动OTA升级。
本发明的OTA升级方法，其中，所述Host端发送启动OTA指令到Slave端，Slave端设置可擦写的存储空间以及缓冲区并向Host端返回ACK还包括：Slave端检查OTA固件大小，确保不超过Slave端的可用空间，同时清除原有固件的有效标志位，以使升级异常后系统自检时重新进入OTA固件。
本发明的OTA升级方法，其中，将所述数据包写入所述存储空间时，利用所述缓冲区缓冲要写入所述存储空间的数据，包括：将所述数据包写入缓冲区，当缓冲区内的数据量与所述存储空间的容量相匹配时，将缓冲区内的数据写入所述存储空间。
本发明的OTA升级方法，其中，Host端发送启动OTA指令到Slave端之前，还包括：
启动Slave端；
初始化Slave端硬件环境；
检查Boot引脚是否置高，检查软启动OTA标志是否置位，检查固件是否无效；
关闭除串口外的全部中断；
重置堆栈指针，加载内存管理；
加载精简OTA蓝牙协议栈并初始化；
等待Host端连接和升级。
本发明的技术方案在缩减OTA占用介质空间的基础上可以实现OTA升级功能。
附图说明
图1为本发明的OTA升级方法的准备阶段的步骤框图；
图2为本发明的OTA升级方法的传输升级阶段的步骤示意图。
具体实施方式
本发明的OTA升级方法，包括：
Host端发送启动OTA指令到Slave端，Slave端设置可擦写的存储空间以及缓冲区并向Host端返回ACK；
Host端收到Slave端返回的ACK后，启动OTA固件传输，Host端将OTA固件分割为多个数据包并向Slave端逐一发送，Slave端每接收一数据包或一组数据包，即将所述数据包写入所述存储空间并将存储空间内的数据与原固件的相对应数据比较，如果存储空间内的数据与原固件的相对应数据不同，则利用存储空间内的数据替换原固件的相对应数据，如果存储空间内的数据与原固件的相对应数据相同或存储空间内的数据替换原固件的相对应数据完毕，则将所述存储空间内的数据擦除，之后继续接受后续数据包，并重复上述储存、比较、擦写步骤，直至OTA固件的多个数据包全部传输完毕；
当OTA固件的多个数据包全部传输完毕，Host端发送结束指令到Slave端；
Slave端与Host端断开连接。
本发明的OTA升级方法，其中，Host端发送结束指令到Slave端之后，Slave端与Host端断开连接之前还包括：
Slave端检查接收到的数据包与OTA固件一致，则设置OTA固件的标志，同时Host端发送成功的确认帧到Slave端，如果接收到的数据包与OTA固件不一致，Host端发送失败的确认帧到Slave端，以使Slave端重新启动OTA升级。
本发明的OTA升级方法，其中，所述Host端发送启动OTA指令到Slave端，Slave端设置可擦写的存储空间以及缓冲区并向Host端返回ACK还包括：Slave端检查OTA固件大小，确保不超过Slave端的可用空间，同时清除原有固件的有效标志位，以使升级异常后系统自检时重新进入OTA固件。
本发明的OTA升级方法，其中，将所述数据包写入所述存储空间时，利用所述缓冲区缓冲要写入所述存储空间的数据，包括：将所述数据包写入缓冲区，当缓冲区内的数据量与所述存储空间的容量相匹配时，将缓冲区内的数据写入所述存储空间。
本发明的OTA升级方法，其中，Host端发送启动OTA指令到Slave端之前，还包括：
启动Slave端；
初始化Slave端硬件环境；
检查Boot引脚是否置高，检查软启动OTA标志是否置位，检查固件是否无效；
关闭除串口外的全部中断；
重置堆栈指针，加载内存管理；
加载精简OTA蓝牙协议栈并初始化；
等待Host端连接和升级。
本发明的技术方案能够工作在介质空间较小的平台中，相对仅增加部分介质的空间即能够完成OTA，并保证异常情况出现时系统仍能够正常升级使用。
本发明的技术方案充分利用了嵌入式ARM平台的特征，对于原有的系统固件仅需简单修改即可和OTA固件完美衔接。
本发明的技术方案是使用精简的蓝牙Stack(堆栈)实现了Bootloader的功能，包括OTA下的固件引导、固件升级、固件配置信息读写。
如图1、图2所示，本发明的OTA升级方法的实施例，包括两大步骤：准备阶段和传输升级阶段。
准备阶段包括：
启动Slave端；
初始化Slave端硬件环境；
检查Boot引脚是否置高，检查软启动OTA标志是否置位，检查固件是否无效，如果三项有一项为否则Slave端不进行OTA升级，Slave端正常加载和启动原固件，如果三项全部为是则Slave端进行OTA升级。
Slave端正常加载和启动原固件步骤包括：
跳入正常固件加载入口；
复位寄存器初始值；
根据入口地址重定向中断向量表；
正常加载和启动原固件。
Slave端进行OTA升级的步骤如下：
关闭除串口外的全部中断；
重置堆栈指针，加载内存管理；
加载精简OTA蓝牙协议栈并初始化；
等待Host端连接和升级。
加载精简OTA蓝牙协议栈并初始化主要包括堆栈指针(SP)、内存的解压赋值，GPIO的初始化，修改PLL倍频参数提高系统主时钟。
如图2所示，传输升级阶段(Host端连接和升级)包括：
Host端发送启动OTA指令到Slave端，Slave端设置可擦写的存储空间以及缓冲区并向Host端返回ACK，Slave端检查OTA固件大小，确保不超过Slave端的可用空间，同时清除原有固件的有效标志位，以使升级异常后系统自检时重新进入OTA固件；
Host端收到Slave端返回的ACK后，启动OTA固件传输，Host端将OTA固件分割为多个数据包并向Slave端逐一发送，Slave端每接收一数据包或一组数据包，即将所述数据包写入缓冲区，当缓冲区内的数据量与所述存储空间的容量相匹配时，将缓冲区内的数据写入所述存储空间，即将所述数据包写入所述存储空间并将存储空间内的数据与原固件的相对应数据比较，如果存储空间内的数据与原固件的相对应数据不同，则利用存储空间内的数据替换原固件的相对应数据，如果存储空间内的数据与原固件的相对应数据相同或存储空间内的数据替换原固件的相对应数据完毕，则将所述存储空间内的数据擦除，之后继续接受后续数据包，并重复上述储存、比较、擦写步骤，直至OTA固件的多个数据包全部传输完毕；
当OTA固件的多个数据包全部传输完毕，Host端发送结束指令到Slave端；
Slave端检查接收到的数据包与OTA固件一致，则设置OTA固件的有效标志量，同时Host端发送成功的确认帧到Slave端，如果接收到的数据包与OTA固件不一致，Host端发送失败的确认帧到Slave端，以使Slave端重新启动OTA升级，即Slave端接收到Host发送的End指令后，检查实际接收到的Firmware数据同Start指令中标示的是否一致，一致则置位Firmware有效位返回ACK(result＝success)并输出提示升级完成(模块端提示输出可选，Host端必须提示用户)，不一致则ACK返回错误码，重新进行升级；
Slave端与Host端断开连接。
Slave端检查接收到的数据包与OTA固件一致采用校验和的方式：因嵌入式平台CPU的和兴运算能力有限，为提高加载速度，避免固件Size过大、计算校验和时间过长导致的启动时间增长，结合处理器对Flash的读写特点，设计并采用“典型位置校验”方式，即对可擦写的存储空间(Flash)内容按块或者扇区分为若干“子段”，对每个“字段”取前4个字节以及最后4个字节进行校验和计算。该方法牺牲了数据的绝对完整性，能够大幅降低计算时间。设每子段为N字节，降低时间消耗倍数为:N/8。
有效标志量：有效标志量主要用于判断固件是否已经被OTA完整的Download到Flash中，避免OTA升级过程中出现的异常掉电等造成的升级终止。
为保证基于GATT数据传输和处理的完整性(解决在数据传输过程中Host端数据发送超过本地设备处理速率造成的数据阻塞和遗失以及异常数据的突发)需添加ACK回复确认机制，为实现最大效率的传输引入信封(Credit，即Host端在Slave端无ACK回复的情况下可发送的最大包数量)概念，实测在Credit＝7(数量由Slave端视存储空间定义，Host端读取)的情况下，该模式能够将传输速率从1Kbytes/s提升至6Kbytes/s。Slave端对达到Credit的数据包向Host回复新的可用Credit数量。
OTA固件和正常固件的合并包括下列步骤：
加载OTA固件并将其写入最终烧录文件的起始位置(即保证OTA固件在系统启动时被首先加载)；
加载正常固件，并视烧录程序的文件格式(*.bin|*.hex等)，推送其至指定的入口地址处，以保证OTA能够正常的加载，对于Bin文件对未涉及到的Flash位置直接补0xFF；对于Hex文件，经过解析后分析其Flash分布状态(计算地址偏移字段标示的内容)对新的固件(OTA固件+正常应用固件)进行地址重分配，即正常固件的加载地址需整体进行偏移，偏移起始代码至最终的加载入口所在地址，后续依次排列。
本发明的技术方案在缩减OTA占用介质空间的基础上可以实现OTA升级功能。例如：某一固件运行的所需空间为100k，这样当进行OTA升级时，必须留出200k的空间，这样不影响此固件正常运行的条件下，利用这200k的空间下载并储存更新之后的新固件，然后将新固件与原有固件比较，如果需要替换，则将新固件替换原有固件，完成OTA，OTA之后留出的200k腾空。这样对于这一固件来说，需要随时预留200k空间。而利用本发明的技术方案，对于此固件，只需要预留大约20k的升级空间，这样对于节省flash空间有较大意义，因为若要预留200k空间，必须配置256k的ROM以及32k的RAM，如果利用本发明的技术方案，对于此固件，配置128k的ROM完全可以满足，而RAM也相应的减少一半，由此大大节省空间，大幅度降低成本。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种OTA升级方法，其特征在于，包括：
Host端发送启动OTA指令到Slave端，Slave端设置可擦写的存储空间以及缓冲区并向Host端返回ACK；
Host端收到Slave端返回的ACK后，启动OTA固件传输，Host端将OTA固件分割为多个数据包并向Slave端逐一发送，Slave端每接收一数据包或一组数据包，即将所述数据包写入所述存储空间并将存储空间内的数据与原固件的相对应数据比较，如果存储空间内的数据与原固件的相对应数据不同，则利用存储空间内的数据替换原固件的相对应数据，如果存储空间内的数据与原固件的相对应数据相同或存储空间内的数据替换原固件的相对应数据完毕，则将所述存储空间内的数据擦除，之后继续接受后续数据包，并重复上述储存、比较、擦写步骤，直至OTA固件的多个数据包全部传输完毕；
当OTA固件的多个数据包全部传输完毕，Host端发送结束指令到Slave端；
Slave端与Host端断开连接。
2.如权利要求1所述的OTA升级方法，其特征在于，Host端发送结束指令到Slave端之后，Slave端与Host端断开连接之前还包括：
Slave端检查接收到的数据包与OTA固件一致，则设置OTA固件的标志，同时Host端发送成功的确认帧到Slave端，如果接收到的数据包与OTA固件不一致，Host端发送失败的确认帧到Slave端，以使Slave端重新启动OTA升级。
3.如权利要求2所述的OTA升级方法，其特征在于，所述Host端发送启动OTA指令到Slave端，Slave端设置可擦写的存储空间以及缓冲区并向Host端返回ACK还包括：Slave端检查OTA固件大小，确保不超过Slave端的可用空间，同时清除原有固件的有效标志位，以使升级异常后系统自检时重新进入OTA固件。
4.如权利要求3所述的OTA升级方法，其特征在于，将所述数据包写入所述存储空间时，利用所述缓冲区缓冲要写入所述存储空间的数据，包括：将所述数据包写入缓冲区，当缓冲区内的数据量与所述存储空间的容量相匹配时，将缓冲区内的数据写入所述存储空间。
5.如权利要求1所述的OTA升级方法，其特征在于，Host端发送启动OTA指令到Slave端之前，还包括：
启动Slave端；
初始化Slave端硬件环境；
检查Boot引脚是否置高，检查软启动OTA标志是否置位，检查固件是否无效；
关闭除串口外的全部中断；
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