[網絡篇]ESP8266-NonOS學習筆記(十二)之FOTA無線固件更新升級

其實FOTA(Firmware Over-The-Air)技術，已經是一個相對比較成熟的技術了，不管是硬件還是軟件都已經很完善了，就比如我們的手機系統更新，帶的手環或者智能手表的更新，又或者是智能音響的升級，相信大家現在在各種電子產品中都會見到固件更新，這種固件更新大家都可以理解為是FOTA，只不過叫法不是很統一。那么它有什么地方值得我們學習呢？其實最重要的一點就是，假如我們是做的真正的產品，當你賣出去了很多產品，但是這時候你發現產品有Bug，那怎么辦呢？這時候就需要我們通過FOTA來對產品進行固件升級，這樣就可以完美的解決掉Bug了，那么假如沒有FOTA技術，難不成退貨？難不成去用戶家里升級？這都是不現實的。

呃呃，閑話少說，我們還是開始正題，FOTA其實就是在樂鑫給的Demo中有，但是很多人都不是很注重樂鑫給的Demo，或者官方給的文檔，遇到問題的時候總是在尋求他人的幫助，但是這些問題自己多讀幾遍文檔啥的都可以完全解決，再者說別人說的也不一定正確，所以還是建議大家多讀文檔，多看官方給的Demo。

那么先給大家一個本篇文章必看的文檔鏈接，看一下官方對FOTA更權威的講解，而不是聽我這～

https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/99c-esp8266_fota_upgrade_cn.pdf​

大家可以跟着第二章利用樂鑫的雲平台進行一次FOTA升級測試，當然這一種方式比較繁瑣的，工程也比較大，閱讀起來還是有一定的難度，那么大家就可以再看一下第三章的升級原理，仔細閱讀一下，你就可以自己寫了～

我們先來看一下Flash布局，幫助我們更好的理解，這里為了方便和大家一起分析，就把文檔中重要的部分截圖展示，還是建議大家去仔細閱讀一下的：

可以看到圖中，我用紅框圈出來了兩部分，這兩部分就是FOTA當中我們的初始化固件(user1.bin)和升級固件(user2.bin)在flash中的存儲位置，也就是說user2.bin是我們通過FOTA無線熱更新升級的，但是這里面最重要的一個部分我並沒有圈出來，大家猜一下是哪一部分呢？相信大家肯定都知道，那就是最前面的boot信息部分，也就是我們常說的bootloader部分，那么這一部分到底有什么作用呢？

是的，這問題明顯文檔中也提到了，它的作用就是決定運行user1.bin部分還是user2.bin部分，你把整個user2.bin的固件升級完成了，但是一重啟還是運行user1.bin部分，那是不是就沒啥用了呢？所以第一次燒寫的時候千萬不要忘記燒寫boot_Vxxx.bin。

在前面我講大家可以跟着第二章利用樂鑫的雲平台進行一次測試，那么我們自己做不利用樂鑫的雲平台，是不是需要一個服務器呢？回答：是的。假如沒有呢？那我們還有很多方式可以實現，比如本地搭建，缺點是只能局域網內升級，說白了，我們只需要將固件放在一個可以通過url訪問的位置，並且可以下載就可以完成我們的FOTA升級了。

這一點樂鑫也有提我們利用自定義服務器的要求：

如果你對web這塊比較熟悉，那么就可以很容易的實現了，不熟悉也沒關系，我們還有萬能的python，利用python的web框架，我們就可以很簡單的實現一個web server了，那么這里我們寫一個最簡單的，只提供下載固件的API就可以了，最核心的功能實現了就可以，話不多說，看代碼？

import os
from werkzeug.utils import secure_filename
from flask import Flask,request,send_from_directory

 
app = Flask(__name__)

@app.route('/api/download_firmware',methods=['GET'])
def download():
    filename = request.args.get('firmware_bin')

    print("\n")
    print("[IAMLIUBO] file name: " + filename)
    print("[IAMLIUBO] file size: " + str(os.path.getsize('bin/upgrade/'+filename)))
    print("\n")

    if os.path.isfile(os.path.join('bin/upgrade', filename)):
        return send_from_directory('bin/upgrade',filename,as_attachment=True)

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0',debug=True)

 

這里我們只實現了一個最簡單的web server，並且對外提供固件下載功能，這個腳本直接放在工程目錄下運行就可以了，FOTA生成的固件都在“bin/upgrade”文件夾下，所以你只要正確編譯好了固件是不會有問題的，需要說明的是Flask框架默認端口是5000。

那么我們再來看一下設備端的代碼，其實非常簡單，這些代碼是我從樂鑫給的Demo中分離出來的，沒有用的全部刪掉了，先上代碼給大家看一下：

LOCAL void ICACHE_FLASH_ATTR
tcp_client_connect_cb(void *arg)
{
    struct espconn *pespconn = arg;
    struct upgrade_server_info *server = NULL;

    INFO("[IAMLIUBO] tcp client connect cb\n");
    if (wifi_get_opmode() ==  STATIONAP_MODE ) {
        wifi_set_opmode(STATION_MODE);
    }

    espconn_regist_recvcb(pespconn, tcp_client_recv_cb);
    espconn_regist_sentcb(pespconn, tcp_client_sent_cb);

    server = (struct upgrade_server_info *)os_zalloc(sizeof(struct upgrade_server_info));

    server->upgrade_version[15] = '\0';

    INFO("[IMALIUBO] fota upgarde start\r\n");
    fota_upgrade_begin(pespconn, server);
}
LOCAL void ICACHE_FLASH_ATTR
fota_upgrade_rsp(void *arg)
{
    struct upgrade_server_info *server = arg;
    struct espconn *pespconn = server->pespconn;

    if (server->upgrade_flag == true) {
        INFO("[IAMLIUBO] fota upgarde successfully\n");
        system_upgrade_reboot();
    } else {
        INFO("[IAMLIUBO] fota upgrade failed\n");
    }

    os_free(server->url);
    server->url = NULL;
    os_free(server);
    server = NULL;
}


LOCAL void ICACHE_FLASH_ATTR
fota_upgrade_begin(struct espconn *pespconn, struct upgrade_server_info *server)
{
    uint8 user_bin[30] = {0};

    server->pespconn = pespconn;

    os_memcpy(server->ip, pespconn->proto.tcp->remote_ip, 4);

    server->port = OTA_SERVER_PORT;


    server->check_cb = fota_upgrade_rsp;
    server->check_times = 120000;

    if (server->url == NULL) {
        server->url = (uint8 *)os_zalloc(512);
    }

    if (system_upgrade_userbin_check() == UPGRADE_FW_BIN1) {
        os_memcpy(user_bin, "user2.4096.new.6.bin", 21);
    } else if (system_upgrade_userbin_check() == UPGRADE_FW_BIN2) {
        os_memcpy(user_bin, "user1.4096.new.6.bin", 21);
    }

    os_sprintf(server->url, "GET /api/download_firmware?firmware_bin=%s HTTP/1.0\r\nHost: "IPSTR":%d\r\n"pheadbuffer"",
               user_bin,IP2STR(server->ip));
    
    INFO("[IAMLIUBO] %s\n",server->url);


    if (system_upgrade_start(server) == false) {
        INFO("[IAMLIUBO] upgrade is already started\n");
    }
}


void ICACHE_FLASH_ATTR
fota_init(void)
{
    user_conn.proto.tcp = &user_tcp;
    user_conn.type = ESPCONN_TCP;
    user_conn.state = ESPCONN_NONE;

    uint32 ota_server_ip = ipaddr_addr(OTA_SERVER_IP);
    
    os_memcpy(user_conn.proto.tcp->remote_ip, &ota_server_ip, 4);
    user_conn.proto.tcp->local_port = espconn_port();

    user_conn.proto.tcp->remote_port = OTA_SERVER_PORT;

    espconn_regist_connectcb(&user_conn, tcp_client_connect_cb);
    espconn_regist_reconcb(&user_conn, tcp_client_recon_cb);

    espconn_connect(&user_conn);
}

 

主要的就這幾個函數吧，第一步是初始化，就是我們先跟服務器建立TCP連接，可能有人會問為什么還要建立TCP連接呢？這就涉及到網絡知識了，大家可以自行百度學習一下哦~建立TCP連接成功后我們就開始升級了，可以看到我們在連接成功回調函數里調用了fota_upgrade_begin()函數，在這里我們還聲明了一個結構體，用於保存升級信息，包括服務器IP，端口，升級前版本信息，此次升級版本信息，固件的URL地址等等，不過我們這里只是簡單的去實現，所以很多並沒有用到，但這不影響我們使用。

開始升級后，我們需要先檢查當前的userbin，然后去拼裝我們的URL，如果你有別的版本命名方式，就需要根據自己的命名方式去拼裝URL了。

    if (system_upgrade_userbin_check() == UPGRADE_FW_BIN1) {
        os_memcpy(user_bin, "user2.4096.new.6.bin", 21);
    } else if (system_upgrade_userbin_check() == UPGRADE_FW_BIN2) {
        os_memcpy(user_bin, "user1.4096.new.6.bin", 21);
    }

    os_sprintf(server->url, "GET /api/download_firmware?firmware_bin=%s HTTP/1.0\r\nHost: "IPSTR":%d\r\n"pheadbuffer"",
               user_bin,IP2STR(server->ip));

升級完成后，應該做什么呢？當然是重啟了，我們在回調函數中檢查升級是否成功，如果成功，我們就重啟運行新的固件：

    if (server->upgrade_flag == true) {
        INFO("[IAMLIUBO] fota upgarde successfully\n");
        system_upgrade_reboot();
    } else {
        INFO("[IAMLIUBO] fota upgrade failed\n");
    }

至此，就完成了，是不是很簡單呢？大家可以直接拉取我的例程運行，如果你不做改動，你會發現會不停的在兩個固件中互相拉取重啟運行，而且你也可以不用用串口下載程序了，直接通過FOTA下載程序，簡單方便又快捷~

快來測試一下吧，附上Github倉庫地址：

https://github.com/imliubo/makingfunxyz-esp8266​

歡迎大家去我的倉庫點個star，有問題或者Bug可以提交issues，我看到后會第一時間回復，如果您對我的代碼有改進意見，也歡迎fork后提交PR，我會及時采納大家的意見。