教你简单设计远程升级单片机程序

在物联网应用中，远程IAP升级MCU的程序是一项非常有用的功能。当设备出现程序问题或者需要更新程序时，只需在服务器上对设备进行升级，而无需再由专门的人员去现场进行升级，从而大大地节省了人力和物力。单片机是把中央处理器、存储器、定时/计数器、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。  

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要想实现远程升级，首先应实现以下几个基本功能：    

1、Flash读写：不管是本地IAP，还是远程IAP，这都是最基本的功能。    

2、无线通讯：可通过WIFI、4G、以太网等多种方式来实现，根据实际项目需求选择。    

3、通讯协议：常用的通讯协议有TCP、HTTP、FTP、MQTT等。其中，HTTP、FTP和MQTT都属于应用层协议，都是基于TCP（传输层）来实现的。当然，我们也可以自己基于TCP编写简单的通讯协议来实现。   

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远程IAP与本地IAP的设计思路是一致的，都需要设计BOOT程序和APP程序。但也有一些需要注意的地方，主要是远程升级需要考虑网络延迟，甚至网络中断的问题。    

下面，具体介绍一下这些问题。     

1、设计程序缓存区：在内部或外部存储器开辟一块区域，用于存储分包接收到的程序数据。等到全部数据接收完毕后，再一次性写入到Flash进行升级。    

这样做有两个好处：一是，直接升级时间可能会比较长，影响用户正常使用，而增加缓存区设计可以大大减少升级时间；二是，直接升级时，如果网络出现问题，可能导致设备无法正常启动变砖，而增加缓存区设计后，即使升级数据传输失败，也不影响设备的正常使用。    

2、健壮的通讯协议：本地升级时数据传输出错的概率比较小，但远程设计时就需要多考虑一些，比如前后两包数据可能同时达到等。因此，设计通讯协议时，就要更严谨，服务器发送的指令和数据都需要设备的确认回复。    

3、程序备份设计：即使有上面的各种设计的保障，也不能保证升级过程不会失败。最好能够设计一个程序备份区，在程序升级失败时运行备份区程序。   

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最后，介绍一种简单的远程升级的步骤：  

1、服务器发送升级请求指令；  

2、设备回复收到请求升级指令；  

3、服务器发送程序升级数据，一般包含包头、包号、总包数、分包的程序数据、校验；  

4、设备收到程序数据后，确认校验无误，存储到程序缓存区，并按包号回复服务器，防止出现传输包错乱；  

5、服务器收到回复后，再发送下一包数据，直至结束；  

6、程序数据发送完成后，服务器发送升级结束指令；  

7、设备收到结束指令后，回复服务器，并在Flash指定位置写入升级标志，重启进入BOOT程序；  

8、BOOT程序读取升级标志，若需要升级，则读取程序缓存区数据，写入到Flash中；  

9、升级完毕，跳转到Flash指定地址运行。

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