浅谈OTA升级原理及应用

只看该作者 · 2022-11-25 23:35

随着智能设备的普及，从手机系统手动升级到路由器自启动升级，甚至是汽车内的智能设备升级，那么固件升级到底是什么呢？通过什么原理来实现固件升级的呢？有哪些常见的固件升级方式？今天，咱们来一探究竟。

所谓固件升级，是指对底层的软件进行修改、替换从而使得硬件增加新功能或者更好的工作（修复和改善）。固件又叫做韧体，英文是firmware。

固件一般存储于设备中的电可擦除只读存储器EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)或FLASH芯片中，一般可由用户通过特定的刷新程序进行升级的程序。一般来说，担任着一个数码产品最基础、最底层工作的软件才可以称之为固件，比如计算机主板上的基本输入/输出系统BIOS（Basic Input/output System)，在以前其实更多的专业人士叫它固件。

通常这些硬件内所保存的程序是无法被用户直接读出或修改的。在以前，一般情况下是没有必要对固件进行升级操作的，即使在固件内发现了严重的Bug也必须由专业人员带着写好程序的芯片把原来机器上的更换下来。这是因为早期固件芯片一般采用了ROM设计，它的Firmware代码是在生产过程中固化的，用任何手段都无法修改。

随着技术的不断发展，修改固件以适应不断更新的硬件环境成了用户们的迫切要求，所以，可重复写入的可编程可擦除只读存储器EPROM（Erasable Programmable ROM)，EEPROM和flash出现了。这些芯片是可以重复刷写的，让固件得以修改和升级。

与此同时，随着无线通信技术和芯片技术的发展，固件升级的方式也越来越方便，从用传统的编程器刷入固件的方式来更新，拓展至通过外部的接口接线更新（如通过USB、SPI通信接口），以及通过无线方式升级（即OTA升级，如通过蓝牙、Wi-Fi等方式，不再需要手动连线）。

因此，方便快捷的OTA技术，来更新版本、优化体验、让产品保持先进性，成为了智能硬件产品的必要手段之一。

比如说

手机厂商通过OTA升级，将最新版的操作系统自动推送到客户的设备，而手动更新会通知用户有关可用升级的信息，用户可以接受或拒绝在其设备上下载和安装新的软件版本。与此类似的是汽车厂商通过OTA升级，将车辆的各项性能进行提升，而无须将车辆召回至门店，可以节省大量费用，用户可以通过远程升级提升车辆性能和体验。随着物联网在智能家电等消费电子产品上的应用，我们也能看到智能音箱、扫地机器人会自动更新功能，还是OTA技术在起作用。

在生活中，在使用这些智能产品的时候，有的需要我们手动确认才会自动升级，有的则会自动检测更新升级，这背后是什么原因呢？

原来是操作方式的不同

一种是后台式升级

即在进行升级的时候，接收新固件包的方式是在后台进行的，不会影响功能的正常执行。等到固件更新完成之后，再跳转到Bootloader中去用新的固件替换旧的固件，替换完成之后呢再跳转到App去执行。比如，现在的智能手机的在线更新就是后台式升级的方式。在你升级系统的时候，接收升级包的过程中，你还是可以正常使用的手机的，打电话、看视频、玩游戏等都不耽误，直到下载完成，你点击了开始更新之后，手机才进入更新状态，不让你操作，等更新完毕之后重启就又可以继续操作了。

另一种是非后台式式更新

即在进行升级的时候，接收固件时需要跳转到Bootloader，这个时候你不能在使用这个产品的任何功能，只能一直等着它接收并完成更新，完成之后你才能继续操作其他的功能。比如说有的智能音箱、扫地机器人，在你隔了很久没用再打开的时候，开机的话很可能会自动提示xxx在升级，请您耐心等待一会儿。

不管哪种操作方式，主要流程几乎如出一辙

制造升级包
下载升级包
验签升级包
固件更新

在实现这些流程的过程中，不仅需要全面考虑如何才能接收固件、如何保证固件的完整性和合法性、如何替换固件，还要固件向下兼容设计、版本管理、固件推送统计和分布，这些需要端+云+业务逻辑三方配合，也涉及到芯片、OS、连接和场景等多种方面，会大大增加OTA研发成本。因此，大部分企业会考虑借助第三方平台来完成OTA升级。

为了让智能设备高效、安全、稳定的实现升级，机智云推出OTA升级服务，支持多种定向升级策略，如按批次、按地域、按原固件版本等条件进行远程推送，解决智能设备出厂后的持续升级要求，优化产品性能，提升体验感。

企业只需通过机智云开发者中心，在线添加推送固件及规则，完成验证固件，确认开始推送，待推送完成，即可在线查询推送结果。还能根据流水号查看推送详情，在线进行版本推送管理，通过图表形式查看版本分布情况。