在嵌入式設(shè)備遠(yuǎn)程升級(jí)（FOTA）中，文件系統(tǒng)直接升級(jí)與串口分段傳輸技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定升級(jí)的核心進(jìn)階方案。文件系統(tǒng)直接升級(jí)通過精簡數(shù)據(jù)寫入路徑，降低存儲(chǔ)占用與操作延遲；串口分段升級(jí)則依托串口通道，將升級(jí)包拆分為小段進(jìn)行傳輸與校驗(yàn)，規(guī)避網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)影響。本文將從技術(shù)背景、實(shí)現(xiàn)原理到落地實(shí)踐，系統(tǒng)詳解兩種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)邏輯與適配要點(diǎn)，助力開發(fā)者優(yōu)化FOTA升級(jí)體驗(yàn)。

FOTA（Firmware Over-The-Air）是固件遠(yuǎn)程升級(jí)的簡稱，用于設(shè)備固件的遠(yuǎn)程更新和維護(hù)。

LuatOS提供了靈活的FOTA升級(jí)方案，支持通過文件系統(tǒng)直接升級(jí)和串口分段升級(jí)，可以滿足不同場景下的固件更新需求；支持靈活的存儲(chǔ)位置配置，可以使用內(nèi)部存儲(chǔ)或外部SPI Flash進(jìn)行固件升級(jí)，同時(shí)提供了完整的升級(jí)流程控制和狀態(tài)查詢功能。

主要優(yōu)勢包括：

遠(yuǎn)程維護(hù)：無需現(xiàn)場操作即可完成設(shè)備固件更新；

故障修復(fù)：快速修復(fù)已部署設(shè)備的軟件缺陷；

功能升級(jí)：為設(shè)備增加新功能，提升產(chǎn)品價(jià)值；

成本節(jié)約：大幅降低設(shè)備維護(hù)和升級(jí)成本；

安全保障：支持完整性校驗(yàn)，確保升級(jí)過程安全可靠。

本文將以低功耗模組Air780EPM系列開發(fā)板為例，分享FOTA應(yīng)用示例要點(diǎn)。

一、升級(jí)包制作

LuatOS開發(fā)模式下，固件分為兩部分：

core：底層固件；

script：用戶腳本；

遠(yuǎn)程升級(jí)時(shí)可以僅升級(jí)script，也可以同時(shí)升級(jí)core+script，這為迭代和維護(hù)提供了極大的便利。

關(guān)于全量升級(jí)和差分升級(jí)說明如下：

僅script腳本升級(jí)時(shí)：對(duì)于Air780EXX系列、Air8000系列、Air8101系列是全量升級(jí)。

core+script都升級(jí)時(shí)：對(duì)于Air780EXX系列、Air8000系列是差分升級(jí)；對(duì)于Air8101系列是全量升級(jí)。

升級(jí)包制作詳見：https://docs.openluat.com/air780epm/luatos/app/ota/fota_core/

▼ 全量升級(jí)包 ▼

僅script升級(jí)時(shí)，升級(jí)包制作說明如下：

如果只是新增一些自己的腳本邏輯，沒有更新底層，可以選擇僅腳本升級(jí)；

更新完自己腳本后，修改版本號(hào)，點(diǎn)擊生成量產(chǎn)文件，生成的量產(chǎn)文件中以.bin結(jié)尾的就是僅腳本升級(jí)的升級(jí)包。

▼ 差分升級(jí)包 ▼

core+script都升級(jí)時(shí)，升級(jí)包制作說明如下：

每一次core的升級(jí)都會(huì)帶來一些網(wǎng)絡(luò)上的優(yōu)化（例如信號(hào)差時(shí)的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性）以及一些bug修復(fù)，所以在發(fā)布新版本以后，用戶可以先測試下core對(duì)自己腳本有無明顯影響或性能提升，然后進(jìn)行遠(yuǎn)程FOTA。

對(duì)于含core升級(jí)的話需要制作差分包，原始版本生成一次量產(chǎn)文件，新版本生成一次量產(chǎn)文件。

針對(duì)這兩個(gè)量產(chǎn)文件，制作一個(gè)差分文件：點(diǎn)擊到Luatools的主界面，依次點(diǎn)擊下方圖中藍(lán)框所示意的地方。

特別注意：必須使用luatools_3.0.9及其以上版本，要不差分包升級(jí)的時(shí)候可能會(huì)出問題。

按下圖所示選擇舊版本以及新版本的固件，然后點(diǎn)擊開始執(zhí)行即可；如果不想輸出的差分包在Luatools根目錄下，可以自行選擇一個(gè)輸出路徑；在你選擇的目錄下看，新生成的.bin文件就是升級(jí)差分包。

二、FOTA升級(jí)示例demo

本demo演示的核心功能為，基于Air780EPM的兩種FOTA升級(jí)方式：

文件系統(tǒng)直接升級(jí)：通過模組文件系統(tǒng)中的文件直接升級(jí)，代碼演示通過Luatools的燒錄文件系統(tǒng)功能將升級(jí)包文件直接燒錄到文件系統(tǒng)然后升級(jí)。

分段升級(jí)：通過串口將升級(jí)包文件分多個(gè)片段發(fā)送，每個(gè)片段接收并寫入，代碼演示使用USB虛擬串口分段寫入升級(jí)包升級(jí)。

適用場景：非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸 -> 串口、TCP、MQTT等自定義通道升級(jí)；流程精細(xì)控制 -> 需要自定義升級(jí)前后處理邏輯。

兩種FOTA升級(jí)測試要點(diǎn)如下：

▼ 文件系統(tǒng)直接升級(jí) ▼

1）核心代碼實(shí)現(xiàn)

fota_file.lua核心測試代碼如下，完整demo詳見源碼倉庫最新文件。

2）文件系統(tǒng)升級(jí)操作步驟

參考實(shí)操教程搭建好演示硬件環(huán)境；

修改配置：在main.lua中取消require("fota_file") 的注釋，注釋掉require("fota_uart")；

制作升級(jí)包：按照第一章節(jié)，使用Luatools制作升級(jí)包；

燒錄文件：

使用Luatools燒錄內(nèi)核固件和腳本代碼，通過"燒錄文件系統(tǒng)"功能將升級(jí)包文件燒錄到設(shè)備中；

自動(dòng)升級(jí)：設(shè)備啟動(dòng)后會(huì)自動(dòng)檢測并執(zhí)行升級(jí)流程。

注意："燒錄文件系統(tǒng)"功能使用

將制作好的升級(jí)包修改名字為update.bin，然后放到一個(gè)空文件夾中，在Luatools的"燒錄文件系統(tǒng)"功能欄中選中這個(gè)文件夾，點(diǎn)擊下載即可；燒錄成功后，update.bin會(huì)在文件系統(tǒng)根目錄下，路徑為"/update.bin"。

3）查看運(yùn)行日志

開始升級(jí)，讀取文件系統(tǒng)目錄下的升級(jí)包文件/update.bin；

FOTA初始化 → 底層就緒 → 文件寫入 → MD5校驗(yàn)通過；

升級(jí)完成，版本驗(yàn)證成功；

設(shè)備自動(dòng)重啟；

新版本1.0.1正常運(yùn)行，新增日志確認(rèn)升級(jí)成功。

如下圖示：文件系統(tǒng)FOTA升級(jí)完全成功，版本從1.0.0升級(jí)到1.0.1。

▼ 串口分段升級(jí) ▼

1）核心代碼實(shí)現(xiàn)

fota_uart.lua核心測試代碼如下，完整demo詳見源碼倉庫最新文件。

2）串口升級(jí)操作步驟

參考實(shí)操教程搭建好演示硬件環(huán)境；

修改demo腳本代碼：確保main.lua中已注釋 require("fota_file")，取消require("fota_uart") 的注釋；

制作升級(jí)包：按照第一章節(jié)，使用Luatools制作升級(jí)包；將制作好的升級(jí)包放在main.py同級(jí)目錄下；

燒錄文件：Luatools燒錄內(nèi)核固件和修改前的demo腳本代碼，燒錄成功后，自動(dòng)開機(jī)運(yùn)行；

通過串口升級(jí)：確認(rèn)設(shè)備連接到電腦的串口（虛擬USB串口）；按一下板上的Powerkey鍵，然后運(yùn)行Python腳本發(fā)送升級(jí)包；腳本會(huì)自動(dòng)尋找設(shè)備虛擬串口，發(fā)送升級(jí)命令并傳輸fota_uart.bin文件；設(shè)備接收并驗(yàn)證升級(jí)包，升級(jí)成功后會(huì)自動(dòng)重啟。

3）查看運(yùn)行日志

USB虛擬串口連接，收到#FOTA起始指令；

開始分段接收升級(jí)包，每次256字節(jié)，累計(jì)5751字節(jié)；

所有數(shù)據(jù)包寫入成功，MD5校驗(yàn)通過；

升級(jí)完成，重啟；

重啟后新版本1.0.2運(yùn)行，新增日志確認(rèn)升級(jí)成功。

如下圖示：串口FOTA升級(jí)完全成功，版本從1.0.0升級(jí)到1.0.2。

今天的內(nèi)容就分享到這里了~

審核編輯 黃宇