MCU -- OTA （概念）-526互联

一、A/B面OTA分类

二、A/B面OTA流程

三、A/B面OTA实现

四、A/B面OTA优缺点

一、A/B面OTA分类

双系统切换方案：使用两个独立的MCU芯片，每个芯片负责一个面（A面和B面）的固件运行。在升级时，先将待升级的固件下载到未运行的那一面对应的芯片上，并执行切换操作。这种方案需要双份硬件资源，但实现简单可靠；
双分区切换方案：使用单个MCU芯片，将存储空间划分为两个分区，分别用于存放A面和B面的固件。在升级时，将待升级的固件下载到未运行的分区，并在重启后切换分区。这种方案相对于双系统切换方案节省硬件成本，但需要较高的存储器和固件管理能力；
双镜像切换方案：使用单个MCU芯片，将存储空间划分为两个独立的镜像，分别用于存放A面和B面的固件。在升级时，将待升级的固件下载到未运行的镜像中，并通过引导程序切换到新的镜像。这种方案可以在固件运行期间完成切换，具有较高的实时性和可靠性；
双流程切换方案：使用单个MCU芯片，将固件设计为两个独立的流程，分别对应A面和B面。在升级时，将待升级的固件下载到未运行的流程中，并通过切换信号或事件触发切换到新的流程。这种方案适用于需要更细粒度控制和灵活切换的场景；
双引导程序切换方案：将存储空间划分为两个部分，分别用于存放A面和B面的引导程序。在升级时，将待升级的固件下载到未运行的引导程序中，并通过重启或软复位操作切换到新的引导程序。这种方案具有较低的系统开销和实现难度。

二、A/B面OTA流程

双系统切换方案
```
开始 -> 检查当前运行的系统
      └─> 如果是A面系统，则下载B面固件
      └─> 如果是B面系统，则下载A面固件
下载固件 -> 校验固件完整性和合法性
         └─> 如果校验失败，则重新下载固件
         └─> 如果校验通过，则保存固件到合适的存储介质
切换系统 -> 执行系统切换操作
确认切换 -> 验证切换是否成功
结束
```
在这个流程中，首先检查当前运行的系统是A面还是B面。然后根据当前的系统，下载对应面的固件。下载完成后，对固件进行校验，确保其完整性和合法性。如果校验失败，则重新进行固件下载。校验通过后，将固件保存到适当的存储介质中（例如Flash存储器）。接下来执行系统切换操作，将新固件加载到相应的系统中。最后确认切换是否成功。若切换成功，流程结束；若切换失败，则需要重新进行固件下载和切换操作。
双分区切换方案
```
开始 -> 检查当前运行的分区
      └─> 如果当前运行的是A面分区，则下载B面固件到B面分区
      └─> 如果当前运行的是B面分区，则下载A面固件到A面分区
下载固件 -> 校验固件完整性和合法性
         └─> 如果校验失败，则重新下载固件
         └─> 如果校验通过，则更新对应分区的固件
切换分区 -> 设置下一次启动时要运行的分区
确认切换 -> 验证切换是否成功
结束
```
在这个流程中，首先检查当前运行的分区是A面还是B面。然后根据当前的分区，下载对应面的固件到相应的分区中。下载完成后，对固件进行校验，确保其完整性和合法性。如果校验失败，则重新进行固件下载。校验通过后，更新对应分区的固件。接下来，设置下一次启动时要运行的分区。最后确认切换是否成功。若切换成功，流程结束；若切换失败，则需要重新进行固件下载和切换操作。
双镜像切换方案
```
开始 -> 检查当前运行的镜像
      └─> 如果当前运行的是A面镜像，则下载B面固件到B面镜像
      └─> 如果当前运行的是B面镜像，则下载A面固件到A面镜像
下载固件 -> 校验固件完整性和合法性
         └─> 如果校验失败，则重新下载固件
         └─> 如果校验通过，则在合适的存储介质中保存固件
切换镜像 -> 设置下一次启动时要运行的镜像
确认切换 -> 验证切换是否成功
结束
```
在这个流程中，首先检查当前运行的镜像是A面还是B面。然后根据当前的镜像，下载对应面的固件到相应的镜像中。下载完成后，对固件进行校验，确保其完整性和合法性。如果校验失败，则重新进行固件下载。校验通过后，将固件保存到适当的存储介质中（例如Flash存储器）。接下来，设置下一次启动时要运行的镜像。最后确认切换是否成功。若切换成功，流程结束；若切换失败，则需要重新进行固件下载和切换操作。
双流程切换方案
```
开始 -> 检查当前运行的流程
      └─> 如果当前运行的是流程A，则下载流程B相关的代码和资源
      └─> 如果当前运行的是流程B，则下载流程A相关的代码和资源
下载代码和资源 -> 校验代码和资源完整性和合法性
              └─> 如果校验失败，则重新下载代码和资源
              └─> 如果校验通过，则更新对应流程的代码和资源
切换流程 -> 设置下一次启动时要运行的流程
确认切换 -> 验证切换是否成功
结束
```
在这个流程中，首先检查当前运行的流程是A还是B。然后根据当前的流程，下载对应流程的代码和资源。下载完成后，对代码和资源进行校验，确保其完整性和合法性。如果校验失败，则重新进行代码和资源下载。校验通过后，更新对应流程的代码和资源。接下来，设置下一次启动时要运行的流程。最后确认切换是否成功。若切换成功，流程结束；若切换失败，则需要重新进行代码和资源下载和切换操作。
双引导程序切换方案
```
开始 -> 检查当前运行的引导程序
      └─> 如果当前运行的是引导程序A，则下载引导程序B的映像文件
      └─> 如果当前运行的是引导程序B，则下载引导程序A的映像文件
下载映像文件 -> 校验映像文件完整性和合法性
             └─> 如果校验失败，则重新下载映像文件
             └─> 如果校验通过，则在合适的存储介质中保存映像文件
切换引导程序 -> 设置下一次启动时要运行的引导程序
确认切换 -> 验证切换是否成功
结束
```
在这个流程中，首先检查当前运行的引导程序是A还是B。然后根据当前的引导程序，下载对应的引导程序的映像文件。下载完成后，对映像文件进行校验，确保其完整性和合法性。如果校验失败，则重新进行映像文件下载。校验通过后，将映像文件保存到适当的存储介质中（例如硬盘或闪存）。接下来，设置下一次启动时要运行的引导程序。最后确认切换是否成功。若切换成功，流程结束；若切换失败，则需要重新进行映像文件下载和切换操作。

三、A/B面OTA实现

双系统切换方案

// A面MCU代码

// 定义A面固件的功能函数
void executeFirmwareA() {
    // TODO: 实现A面固件的功能逻辑
}

int main() {
    // 检测是否需要升级A面固件
    if (isFirmwareUpdateNeededForA()) {
        // 下载待升级的固件到A面MCU
        downloadFirmwareForA();
        
        // 执行固件切换操作，切换到A面固件
        switchToFirmwareA();
    }
    
    // 执行A面固件的功能
    executeFirmwareA();
    
    // 正常运行其他逻辑...
}

// B面MCU代码

// 定义B面固件的功能函数
void executeFirmwareB() {
    // TODO: 实现B面固件的功能逻辑
}

int main() {
    // 检测是否需要升级B面固件
    if (isFirmwareUpdateNeededForB()) {
        // 下载待升级的固件到B面MCU
        downloadFirmwareForB();
        
        // 执行固件切换操作，切换到B面固件
        switchToFirmwareB();
    }
    
    // 执行B面固件的功能
    executeFirmwareB();
    
    // 正常运行其他逻辑...
}

在实际应用中，需要根据具体的MCU芯片和开发环境进行相应的配置和编程。代码示例中的"isFirmwareUpdateNeededForA()"、"downloadFirmwareForA()"、"switchToFirmwareA()"、"isFirmwareUpdateNeededForB()"、"downloadFirmwareForB()"、"switchToFirmwareB()"等函数需要根据具体需求实现，用于检测是否需要升级固件、下载固件到MCU芯片并执行固件切换操作。同时，根据实际需求，还可以添加其他必要的功能和逻辑代码。

双分区切换方案

// 定义A面固件的功能函数
void executeFirmwareA() {
    // TODO: 实现A面固件的功能逻辑
}

// 定义B面固件的功能函数
void executeFirmwareB() {
    // TODO: 实现B面固件的功能逻辑
}

int main() {
    // 检测当前运行的固件分区
    int activePartition = getActivePartition();
    
    // 根据当前分区选择执行对应的固件
    if (activePartition == 0) {
        executeFirmwareA();
    } else {
        executeFirmwareB();
    }
    
    // 正常运行其他逻辑...
}

// 获取当前活动的固件分区
int getActivePartition() {
    // TODO: 从存储器中读取当前活动的分区标识
    
    // 假设分区标识为0或1
    return readPartitionFlag();
}

在实际应用中，需要根据具体的MCU芯片和存储器配置来实现双分区切换方案。代码示例中的"executeFirmwareA()"和"executeFirmwareB()"分别表示A面和B面固件的功能函数，可以根据实际需求进行相应的实现。函数"getActivePartition()"用于获取当前活动的固件分区，可以根据存储器中的分区标识进行判断。

另外，在固件升级时，需要注意更新非活动分区的固件，并在合适的时机切换活动的固件分区。具体的固件管理、切换和升级逻辑需要根据实际需求进行完善和调试。

双镜像切换方案

// 定义镜像A的功能函数
void executeImageA() {
    // TODO: 实现镜像A的功能逻辑
}

// 定义镜像B的功能函数
void executeImageB() {
    // TODO: 实现镜像B的功能逻辑
}

int main() {
    // 检测当前运行的镜像
    int activeImage = getActiveImage();
    
    // 根据当前镜像选择执行对应的功能
    if (activeImage == 0) {
        executeImageA();
    } else {
        executeImageB();
    }
    
    // 正常运行其他逻辑...
}

// 获取当前活动的镜像
int getActiveImage() {
    // TODO: 从存储器中读取当前活动的镜像标识
    
    // 假设镜像标识为0或1
    return readImageFlag();
}

在实际应用中，需要根据具体的MCU芯片和存储器配置来实现双镜像切换方案。代码示例中的"executeImageA()"和"executeImageB()"分别表示镜像A和镜像B的功能函数，可以根据实际需求进行相应的实现。函数"getActiveImage()"用于获取当前活动的镜像，可以根据存储器中的镜像标识进行判断。

同时，在镜像更新时，需要将新镜像加载到存储器中，并在合适的时机切换活动的镜像。具体的镜像管理、切换和更新逻辑需要根据实际需求进行完善和调试。

双流程切换方案

// 定义流程A的函数
void executeProcessA() {
    // TODO: 实现流程A的功能逻辑
}

// 定义流程B的函数
void executeProcessB() {
    // TODO: 实现流程B的功能逻辑
}

int main() {
    // 检测当前运行的流程
    int activeProcess = getActiveProcess();
    
    // 根据当前流程选择执行对应的流程
    if (activeProcess == 0) {
        executeProcessA();
    } else {
        executeProcessB();
    }
    
    // 正常运行其他逻辑...
}

// 获取当前活动的流程
int getActiveProcess() {
    // TODO: 从存储器中读取当前活动的流程标识
    
    // 假设流程标识为0或1
    return readProcessFlag();
}

在实际应用中，需要根据具体的MCU芯片和存储器配置来实现双流程切换方案。代码示例中的"executeProcessA()"和"executeProcessB()"分别表示流程A和流程B的功能函数，可以根据实际需求进行相应的实现。函数"getActiveProcess()"用于获取当前活动的流程，可以根据存储器中的流程标识进行判断。

同时，在流程切换时，需要判断当前流程的完成状态，并在合适的时机切换到下一个流程。具体的流程管理和切换逻辑需要根据实际需求进行完善和调试。

双引导程序切换方案

// 定义引导程序A的函数
void executeBootloaderA() {
    // TODO: 实现引导程序A的功能逻辑
}

// 定义引导程序B的函数
void executeBootloaderB() {
    // TODO: 实现引导程序B的功能逻辑
}

int main() {
    // 检测当前运行的引导程序
    int activeBootloader = getActiveBootloader();
    
    // 根据当前引导程序选择执行对应的引导逻辑
    if (activeBootloader == 0) {
        executeBootloaderA();
    } else {
        executeBootloaderB();
    }
    
    // 正常运行其他逻辑...
}

// 获取当前活动的引导程序
int getActiveBootloader() {
    // TODO: 从存储器中读取当前活动的引导程序标识
    
    // 假设引导程序标识为0或1
    return readBootloaderFlag();
}

在实际应用中，需要根据具体的MCU芯片和存储器配置来实现双引导程序切换方案。代码示例中的"executeBootloaderA()"和"executeBootloaderB()"分别表示引导程序A和引导程序B的功能函数，可以根据实际需求进行相应的实现。函数"getActiveBootloader()"用于获取当前活动的引导程序，可以根据存储器中的引导程序标识进行判断。

同时，在引导程序切换时，需要根据特定条件或者外部触发来切换到另一个引导程序，例如按下某个特定的按键、通过通信接口接收到特定指令等。具体的引导程序管理和切换逻辑需要根据实际需求进行完善和调试。

四、A/B面OTA优缺点

OTA分类	优点	缺点
双系统切换方案	实现简单可靠，硬件资源独立，故障隔离能力强	需要双份硬件资源，增加了成本和体积
双分区切换方案	硬件成本相对较低，利用单个MCU的存储空间进行分区划分	固件管理复杂，对存储器需求较高
双镜像切换方案	切换过程实时性较好，具备一定的容错能力	存储空间需求较高，需要额外的引导程序来管理镜像切换
双流程切换方案	可以实现较细粒度的控制和灵活的切换	设计和开发难度较高，对MCU的资源要求较高
双引导程序切换方案	系统开销较低，切换效率较高	需要引导程序支持切换操作，对MCU的启动流程有一定要求