stm32 esp8266 ota升级-自建mqtt和文件服务器全量升级

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stm32 esp8266 ota升级-自建mqtt和文件服务器全量升级

本文通过自建mqtt和文件服务器，动态获取升级配置，然后进行全量升级。有部分代码截图示例。
1.mqtt升级消息包含version，file_name ,host,port等字段，程序可根据这些字段，动态配置固件名，升级服务器和端口号。
2.升级所用的bin文件，是每隔512字节进行crc16校验，并将校验值插入其后，进而保证了数据传输的稳定性。
通过挂表2天2夜循环升级测试，该实现方案，稳定可靠。

环境介绍

硬件

1. stm32F103系列flash 128K以上；
2. esp8266-01s

软件

qt bin文件处理工具：

用于生成crc校验后的bin文件，作为升级使用。

思路主要是对bin文件，每隔512字节进行crc16校验，并将两个字节的校验值，插入其后。

具体实现请参阅博文https://blog.csdn.net/a554521655/article/details/128455446

文件服务：

升级bin文件存储，http GET请求方式获取。

具体文件服务器搭建请参阅博文：https://blog.csdn.net/a554521655/article/details/128422637

mqtt服务器

用于mqtt消息管理和转发。

具体搭建（仅参考emqx部分即可），请参阅博文：https://blog.csdn.net/Apple_Coco/article/details/121500546

app 程序

mqtt消息订阅与发布，进行iot控制处理，如蜂鸣器、led、继电器等开发，温湿度传感器上报等，用户可根据自己产品在此app基础上进行改进。

升级处理：主要完成ota升级

BootLoader

引导启动app程序。有升级，则进行程序code拷贝，无升级，则正常启动；

OTA常见方案

请参考https://blog.csdn.net/zdavid_2018/article/details/109490846博文，感谢博主分享。

stm32程序运行

请参考https://www.elecfans.com/d/1802838.html，博文，感谢博主分享。

对于stm32初学开发者，需要会通过跳冒来配置自己需要的启动模式。

说明：一般我们使用JTAG或者SWD模式下载程序时，就是下载程序到内置的Flash里面，重启后也直接从这启动程序。

flash分区

采用全量升级方式，我们将flash分为4个区域，从低地址到高地址依次是 bootloader，env parameters，app A，app B

1. bootloader：程序引导区域，根据环境参数，决定启动哪个区域的用户程序；
2. env parameters：用于存储环境参数，主要有当前启动模式，启动是否正常，失败次数等；
3. app A：用于程序启动运行；
4. app B：用于bin文件下载接收；

#define PageSize		FLASH_PAGE_SIZE			//page大小
#define Stm32_BaseAddr			FLASH_BASE	//stm32运行首地址

#define BootLoader_Size 		0x2400U			//BootLoader大小 9K
#define Env_Size                0x400U      //环境变量大小  1K
#define Application_Size		0x9800U			//app大小 38K

#define BootLoader_addr			   Stm32_BaseAddr	//bootLoader的首地址
#define Env_addr			    (Stm32_BaseAddr+BootLoader_Size)	//env addr
#define Application_A_Addr		(Stm32_BaseAddr+BootLoader_Size+Env_Size)		//appA首地址
#define Application_B_Addr		(Stm32_BaseAddr+BootLoader_Size+Env_Size+Application_Size)	//appB首地址

全量升级整体逻辑

上传固件到文件服务器

首先，对bin文件Iot4g.bin进行处理（每隔512字节进行crc16校验，并将两个字节的校验值，插入其后）。这里使用作者自己开发qt bin文件处理工具进行处理，软件界面如下。处理完成，将生成Iot4g-crc.bin。

然后，将Iot4g-crc.bin 文件上传到服务器。

app程序中主动发送mqtt消息触发升级

stm32 支持mqtt消息订阅和发布功能，这里订阅和发布话题

pubtopicBuzzer:qytech/mqtt/981071898424177441124234033/data/buzzer
subtopicBuzzer:qytech/mqtt/981071898424177441124234033/cmd/buzzer
pubtopicUpgrade:qytech/mqtt/981071898424177441124234033/data/upgrade
subtopicUpgrade:qytech/mqtt/981071898424177441124234033/cmd/upgrade

mqtt升级消息格式定义如下：

{
"type": "upgrade_firmware",    //升级标识
"file_name": "Iot4g-crc.bin",  //升级文件名
"version": "smartV1.1",        //升级版本
"file_size": 708482,           //升级文件大小，这里未使用，文件大小通过get请求获取
"url": "/",                    //升级文件服务器中路径
"host": "alyou.langtaotech.cn",//升级服务器
"port": "51802",               //升级端口
"md5sum": ""                   //升级文件md5校验，未使用，这里对bin文件每隔512字节crc16校验
}

然后发送升级消息，进行升级

订阅话题qytech/mqtt/981071898424177441124234033/data/upgrade，会收到start upgrade提示。相应的升级成功和失败也会收到提示信息。

app程序中解析mqtt升级指令

解析收到的mqtt消息，提取出version，file_name ,host,port 等所需字段

通过获取的file_name ,host ,port 等信息，连接服务器，获取文件大小；

通过文件大小，计算分包下载所需包数，然后发送带Range字段的get请求进行bin文件分包下载

对接收的每包数据（这里是512+2字节crc16）的前512字节进行crc16计算，结果与包中后2字节对比，一致则写入flash中；

当所有整包数据接收完成后，处理最后不足整包的数据。思路与整包处理流程一致，这里不做说明。

BootLoader处理

判断是否需要升级，如果env_info.appIndex==app_B，则需要升级，否则正常启动；

升级串口提示信息

升级过程中

升级完成

升级成功后，reboot，BootLoader搬运程序到app A，然后启动

总结

自建mqtt和文件服务器，让大家自己掌握整个项目流程环节，不局限于某个平台。

bin文件crc校验处理，保证了数据传输的稳定性。
mqtt升级消息（version，file_name ,host,port等字段），程序可动态配置固件名，升级服务器和端口号，让升级更加灵活。