STM32 W5500（http）使用IAP 实现OTA空中升级.pdf-资料库

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手把手教你如何实现自动固件更新 ——嵌入式篇常席正魏文龙我们在上期 “手把手教你如何实现自动固件更新——服务器篇”那篇文章中介绍了通过云服务器更新固件的方法，并着重介绍了服务器端的前期准备以及软件设计。这次小熊和大家分享下嵌入式端的软件设计。相对于服务器端的软件设计，嵌入式软件设计需要更为严谨，因为固件升级出错的后果会非常严重，因为这个功能一般使用在批量的设备上，而固件是控制系统的核心软件，因此固件更新出错的话，会造成设备大面积瘫痪。所以严重性不言而喻。本期我们来介绍一下客户端的具体实现过程，如图 1 所示，根据我们的自动固件更新协议，在与更新服务器建立连接后，服务器会要求客户端进行一系列验证，嵌入式设备在通过验证后，更新服务器会告知此嵌入式设备的最新固件信息，嵌入式设备根据这些信息下载并更新固件。

图 1 自动固件更新协议 “下载并更新固件”几个字囊括了我们所要执行的所有步骤。我们将按照以下步骤分别介绍。 1．下载准备--对 Flash 进行分区为了实现‘下载并更新固件’我们先要做一些准备工作，我们把 MCU 的 Flash 分为三个区分别为 BOOT 区，APP 区和 Backup 区，如图 2 所示

图 2 内存空间分配区域地址范围大小 ·作用 BOOT 区 0x08000000 ~ 0x08007FFF 32 KB 系统引导 APP 区 0x08008000 ~ 0x08023FFF 112 KB 主程序 Backup 区 0x08024000 ~ 0x0803FFFF 112 KB 存放更新的程序了解了空间分配之后，我们再来看一下我们这个演示中各部分的主要功能： 1. BOOT 区：  清空 APP 区，为新 APP 写入做准备；  把暂存在 Backup 区的新版本程序拷贝到 APP 区； 2. APP 区 APP 区是应用程序运行区域，实现正常的网络连接，并更新固件。  配置网络参数；  在线固件升级；

每次上电都会从 Boot 区引导，若判断上层 APP 区载入程序是否成功，成功则直接从 Boot 区跳转到 APP 区，正常运行主程序。 3. Backup 区  从服务器接收并备份需要更新的新 App，也就是固件存储区域。备注：由于Backup区的大小为112K，所以意味着APP的大小最大为 112K； 2. 程序流程设计我们完成了对 Flash 的分区规划后，就要设计我们程序的流程，图 3 是程序执行的流程图。图 3 嵌入式设备固件更新流程图每次启动嵌入式设备，均从首地址开始执行程序： 启动进入 BOOT 区，若 BOOT 检测 APP 区的不为空，则跳转到 APP 区的首地址执行主程序； APP 内的代码主要实现：

配置网络参数：配置 IP 地址，MAC 地址，建立网络连接。远程更新固件：客户端向服务器发送固件版本查询报文。条件符合设定则进入步骤 当 APP 将新版本的固件下载完成后，进入步骤 跳转到 BOOT 区，执行更新操作； BOOT 将 APP 区擦除，并将新 APP 从 Backup 区写入到 APP 区，写入完毕后擦除 Backup 区的固件； 重启，重新执行程序。我们将程序主要分为两个部分，分别为 BOOT 程序和 APP 程序。APP 程序即是我们的固件下载程序对应流程图的步，BOOT 程序既是固件更新程序对应流程图的步: 3. APP 程序设计（固件验证与下载） APP 代码程序初始化网络配置参数，实现嵌入式设备与服务器的正常连接，下载固件到 Backup 区，图 4 描述的为嵌入式设备与服务器的通信过程。

图 4 服务器-嵌入式设备通信过程示意图固件服务器-嵌入式设备的通信过程大致分为三步： 1. 连接：嵌入式设备分配 socket 并连接到服务器。 2. 通信：连接建立后。服务器在接收到来自嵌入式设备的请求后发送应答。 3. 关闭：请求/应答完成后关闭连接。我们 APP 区的函数主要做的就是下载固件，在程序里我们是通过 w5500_version()和 w5500_update()两个函数来实现的，w5500_version()用来验证当前的版本号与服务器上的版本号是否相同，如果当前版本号小于服务器上的版本号就进行更新。 01 void w5500_version(void) 02 { 03 uint8 recv_buffer[2048]; 04 uint8 version[10]; 05 switch (getSn_SR(W5500_UPDATE)) { 06 case SOCK_ESTABLISHED: 07 if (getSn_IR(W5500_UPDATE) & Sn_IR_CON) { 08 setSn_IR(W5500_UPDATE, Sn_IR_CON); 09 } 10 send(W5500_UPDATE,(const uint8 *)postH,sizeof(postH));//发送验证 11 Delay_ms(5000); 12 if ((len = getSn_RX_RSR(W5500_UPDATE)) > 0) { 13 len = recv(W5500_UPDATE, (uint8*)recv_buffer, len); //接收数据 14 if (strstr((char*)recv_buffer,"\"error\"")) { //报文内包含 error,就结束函数 15 printf("upload error\r\n"); 16 return; 17 } 18 printf("%s\r\n",recv_buffer);//打印服务器响应报文 19 mid((char*)recv_buffer,"\"version\":",",",(char*)version);//可以获取路径 20 /*********读取版本号************/ 21 if (strncmp(ver_num,version,7)<0) { 22 update_flag=1;

23 mid((char*)recv_buffer,"\"http://W5500.com/fw_update/upload/","\",",( char*)bin_name);//可以获取路径 24 snprintf(post_msg,sizeof(post_msg), 25 "POST /fw_update/upload/%s HTTP/1.1\r\n"\ 26 "Host:w5500.com\r\n"\ "Accept:image/gif,image/x-xbitmap,image/jpeg,image/pjpeg,*/*\r\n"\ 27 "Pragma:no-cache\r\n"\ 28 "Accept-Encoding: gzip,deflate\r\n"\ 29 "Connection:keep-alive\r\n"\ 30 "\r\n",bin_name); 31 printf("The version is %s\r\n",ver_num); 32 } else { 33 printf("The version is %s\r\n",version); 34 printf("The version is no need to update\r\n"); 35 return; 36 } 37 } 38 close(W5500_UPDATE); 39 break; 40 case SOCK_CLOSE_WAIT: 41 break; 42 case SOCK_CLOSED: 43 socket(W5500_UPDATE,Sn_MR_TCP,30000,Sn_MR_ND); 44 break; 45 case SOCK_INIT: 46 connect(W5500_UPDATE, server_ip ,server_port); 47 break; 48 } 49 } 上述函数中 W5500 先与固件服务器建立 TCP Socket 连接，然后通过 send 函数发送固件查询报文“postH”，该报文主要功能是把 W5500 的 MAC 地址发送给服务器。 01 char postH[]= { 02 "POST /fw_update/2.php HTTP1.1\r\n"\ 03 "Host:w5500.com\r\n"\ 04 "Accept:image/gif,image/x-xbitmap,image/jpeg,image/pjpeg,*/*\r\n"\ 05 "User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible;MSTE 5.5;Windows 98)\r\n"\ 06 "Content-Length:21\r\n"\ 07 "Content-Type:application/x-www-form-urlencoded\r\n"\ 08 "Cache-Control:no-Cache\r\n"\ 09 "Connection:close\r\n"\

10 "\r\n"\ 11 "mac=00:08:DC:11:12:13"\ 12 }; 服务器端会根据传送的 MAC 地址检查设备是否注册以及是否有相关类型的固件。如果验证不通过固件服务器就会向嵌入式设备发送 error 信息。如果验证通过服务器会向嵌入式设备回复如图 5 所示的报文，报文中包含最新的版本号、下载路径、固件大小、文件 Hash 校验值等 4 个关键信息：{“version”:”X.X.X”,”path”:”…”,”size”:”XX”,”hash”:”…”}，客户端收到这 4 个关键信息后，先提取版本号与当前版本号比较如果比当前版本号新则置位更新标志位并且拼接下载固件的报文。图 5 查询报文通过检查固件更新标志位，当发现此标志位置位后就运行 W5500_update()函数进行固件的下载，首先我们要为嵌入式设备分配一个 Socket W5500_UPDATE，这个 Socket 初始状态为 SOCK_CLOSED，我们通过调用函数 socket(W5500_UPDATE, Sn_MR_TCP,30000,Sn_MR_ND)，打开 Socket ， Socket 状态改变为 SOCK_INIT, 打开 Socket 后调用 connect(W5500_UPDATE,server_ip ,server_port)连接服务器，server_ip 和 server_port 分别为服务器的 IP 地址和端口号，连接建立之后 Socket 状态变为 SOCK_ESTABLISHED，在此状态下我们调用函数 Firmware_download()进行固件的下载，具体代码如下。 01 void Firmware_download(void)

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