MCU通过UART实现OTA在线升级流程
MCU通过UART实现OTA在线升级流程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。
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，跳转到对应中断源新的中断服务程序中，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：1) App程序必须在Bootloader程序之后的某个偏移量为x的地址开始。2) 必须将App程序的中断向量表相应的移动，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。1) 指示灯LED2/LED3/LED42) USART1(PA9/PA10)3) AT-START实验板软件资源1) tool_release● IAP_Programmer.exe，PC机tool，用于演示OTA升级流程2) 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。
OTA Demo 使用
本文档描述了两种常用的OTA应用demo，template app和dual app，后面章节会分别介绍。1) 打开Bootloader工程源程序，选择对应MCU型号的target编译后下载到实验板2) 打开IAP_Programmer.exe3) 选择正确的串口、APP下载地址和bin文档，点击Download下载，如下图4) 观察LED2/3/4闪烁，LED2闪烁-Bootloader工作，LED3闪烁-App1工作，LED4闪烁-App2工作图2. IAP demo上位机Template app OTA程序设置
地址分布
图3. Flash地址分配注：Bootloader区域最后一个扇区，用于存放防止升级过程出错（掉电等异常情况）的flag，用户编译修改Bootloader时，要保证不覆盖flag的地址。
执行流程
OTA分为Bootloader、App和Template三部分，应用在App中执行，Template仅作为新App固件数据的临时存放空间。程序执行整体流程框图如下：图4. 程序执行流程
Bootloader project 设置
1) Keil设置图5. Bootloader project中address 1在Keil设置2) Bootloader源程序修改ota.h文件中图6. Bootloader project中address 2在程序中设置
App project 设置
OTA demo提供了2个App程序供测试用，皆以address 2（0x800 4000）为起始地址。App1 LED3闪烁，App2 LED4闪烁。以App1为例，设计步骤如下：1) Keil工程设置图7. App project中address 2在Keil设置2) App1源程序设置图8. App project向量表偏移在程序中设置3) 编译生成bin文件通过User选项卡，设置编译后调用fromelf.exe，根据.axf文件生成.bin文件，用于OTA更新。通过以上3个步骤，我们就可以得到一个.bin的APP程序，通过Bootloader程序即可实现更新。4) 开启debug app code功能如果在设计App code过程中需要对App project进行单独调试，请按照以下操作。● 先下载Bootloader工程● 再调试App工程Dual app OTA与程序设置
地址分布
图9. Flash地址分配注：Bootloader区域最后2个扇区，用于存放App是否正常的flag，用户编译修改Bootloader时，要保证不覆盖flag的地址。
执行流程
OTA分为Bootloader、App1和App2三部分，应用在App1或App2中执行。程序执行整体流程框图如下：图10. 程序执行流程
Bootloader project设置
3) Keil设置图11. Bootloader project中address 1在Keil设置4) Bootloader源程序修改ota.h文件中图12. Bootloader project中address 2在程序中设置
App project设置
OTA demo提供了2个App程序供测试用，app_led3_toggle以0x800 4000为起始地址，app_led4_toggle以0x8080000为起始地址。App1 LED3闪烁，App2 LED4闪烁。以App1为例，设计步骤如下：5) Keil工程设置图13. App project中address 2在Keil设置6) App1源程序设置图14. App project向量表偏移在程序中设置7) 编译生成bin文件通过User选项卡，设置编译后调用fromelf.exe，根据.axf文件生成.bin文件，用于OTA更新。通过以上3个步骤，我们就可以得到一个.bin的APP程序，通过Bootloader程序即可实现更新。8) 开启debug App code功能如果在设计App code过程中需要对App project进行单独调试，请按照以下操作。● 先下载Bootloader工程● 再调试App工程Bootloader/App与上位机串口通信协议
程序与上位机通信，接收固件升级数据，上位机端和嵌入式端通信协议如下：1) 上位机通信协议图15. 上位机通信协议2) 嵌入式端下位机通信协议图16. 下位机通信协议注：ACK：0xCCDDNACK：0xEEFFData：0x31+Addr+数据+chenksum（1byte）Addr：4bytes，高位在前Kbytes，下载数据，不足2K内容填充0xFFChecksum：1byte，4bytes的Addr+2KBytes数据的校验和的低八位
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