隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備智能化的發(fā)展，OTA 升級已經(jīng)成為了業(yè)界公認(rèn)的基礎(chǔ)能力，而 OTA 在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程中需要依賴于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的硬件方案。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備主流的硬件方案為：

1. 直接基于通訊芯片 / 模塊開發(fā)的方案，用戶升級的主要目標(biāo)是通訊芯片 / 模塊。艾拉比在設(shè)備端有基于 UA+UC 的方式提供端云一體化的 OTA 解決方案。

2. 通過 MCU/DSP/MPU 等應(yīng)用處理器 / 控制器和各類通訊模塊開發(fā)的方案，用戶升級的主要目標(biāo)是這些應(yīng)用處理器 / 控制器，通訊模塊更多是透傳管道。

其中，MCU 作為主控處理器在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域占著非常高的份額，廣泛分布在智能家居、三表、工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。在 MCU 的 OTA 升級方式上，部分客戶實(shí)現(xiàn)方式為整包升級，甚至很多 MCU 產(chǎn)品是裸跑，并且是不升級的，當(dāng)然這也和產(chǎn)品形態(tài)、功能特性、行業(yè)等相關(guān)。而差分升級相較于傳統(tǒng)的的整包升級方式，有資源需求低、升級功耗低、升級時(shí)間短及下載流量少等諸多優(yōu)勢，越來越多的成為物聯(lián)網(wǎng)升級的優(yōu)選方案。舉個(gè)例子，某客戶 MCU 的 Flash 配置為 64KB，自身 APP 固件為 50KB，此時(shí)如果需要實(shí)現(xiàn) OTA 升級，大多客戶選擇的方案是：

1. 外掛一顆 64KB 或者 128KB 的 Flash

2. 選擇一顆 128KB Flash 資源的 MCU

而如果通過差分 OTA 升級，則在 64KB Flash 的 MCU 上直接可以實(shí)現(xiàn)，再加入 5KB 左右的差分升級算法后，還能剩余 9KB 左右空間來存儲幾 KB 的差分升級包，不增加硬件成本就可以實(shí)現(xiàn) OTA 升級。

1

差分升級的實(shí)現(xiàn)方案

差分升級大多是通過在升級程序(Bootloader 為主)中增加差分升級算法來實(shí)現(xiàn)，算法需要占用一些本地 Flash 和 RAM 資源。

差分升級又叫增量升級，顧名思義就是通過差分算法將源版本與目標(biāo)版本之間差異的部分提取出來制作成差分包，然后在設(shè)備通過還原算法將差異部分在源版本上進(jìn)行還原從而升級成目標(biāo)版本的過程。差分升級方案不僅可以節(jié)省 MCU 內(nèi)部的資源空間、還可以節(jié)省下載流程及下載和升級過程中的功耗。從另一個(gè)角度說，通過將差分部分下發(fā)到設(shè)備保證了版本的安全性。

在過去幾年，艾拉比一直致力于將差分升級賦能給更多行業(yè)客戶，比較主流的差分算法集成的方式是通過 SDK 的形式提供差分升級能力，客戶需要將差分升級 SDK 集成到設(shè)備 Bootloader 中，有一定的集成開發(fā)量。這種方式的好處是客戶可以自己根據(jù) API 進(jìn)行定制開發(fā)一些功能，但是 MCU 的碎片化導(dǎo)致這種集成開發(fā)方式成本較高，客戶集成使用也相對有些要求，適配和測試周期也比較長，因此艾拉比基于大量 MCU 系統(tǒng)的認(rèn)識、以及對 OTA 的理解推出一種更簡便，更易用的，相對標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)化方案。

2

MCU 差分升級的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)方案 UB 產(chǎn)品
UB(Upgrade Bootloader)產(chǎn)品是艾拉比基于 MCU 推出的獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)化 bootloader 產(chǎn)品，內(nèi)部集成了艾拉比最新的差分升級算法，燒錄即可以使用，無需開發(fā)即可實(shí)現(xiàn)差分升級。

UB 通過將差分升級算法在編譯 bootloader 階段集成進(jìn)去，而這個(gè)編譯和開發(fā) bootloader 的過程，艾拉比直接提供一種圖形化、零開發(fā)的云端制作工具來完成，從而使得 MCU 的產(chǎn)品可以用最簡單的方式實(shí)現(xiàn)差分升級能力。

相較于整包升級大大節(jié)省了 Flash 資源，甚至可以省去外掛 Flash 或者更換更大資源 MCU 的物料成本。作為一款標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，艾拉比提供的在線制作工具可根據(jù)用戶產(chǎn)品的硬件配置一鍵生成 UB，省去了繁瑣且碎片化的 OTA 適配成本，助力產(chǎn)品快速上市。此外，UB 在確保 OTA 的安全性上還有很多考量。比如采用一芯一碼技術(shù)，根據(jù) MCU 內(nèi)出廠不可更改的唯一 ID，生成唯一安全激活碼，確保設(shè)備差分功能的唯一性和升級過程的安全性。UB 中集成的異常保護(hù)支持了防掉電 / 誤操作等防變磚機(jī)制，確保升級萬無一失。

UB 的生成過程十分簡便，用戶根據(jù)選定的 MCU 型號和基本信息，通過界面化工具按步驟操作直接生成。操作流程如下：配置 mcu 的硬件信息 ->配置 mcu 的分區(qū)信息 ->一鍵生成 UB。

目前艾拉比已經(jīng)適配了 ST 主流的 MCU 型號。

3

UB 的使用場景
1）作為 Bootloader 的使用場景
該場景用戶無需再額外開發(fā)一個(gè) Bootloader，直接使用 UB 來引導(dǎo)啟動程序，當(dāng)有版本需要升級時(shí)跳轉(zhuǎn)至升級流程，由 UB 來控制跳轉(zhuǎn)。

2）作為獨(dú)立子系統(tǒng)的使用場景
該場景用戶已經(jīng)根據(jù)需求制作出一個(gè) Bootloader，那么可以將 UB 作為一個(gè)獨(dú)立的升級子系統(tǒng)或者是二級 Bootloader，當(dāng) MCU 需要升級時(shí)由 Bootloader 跳轉(zhuǎn)至 UB 來進(jìn)行升級。

4

UB 的成功案例—NB IOT 燃?xì)獗?/p>

我們結(jié)合表計(jì)行業(yè)的成功案例看一下 UB 如何在整表產(chǎn)品中使用：案例中需要升級的是 MCU 上的主控程序。

STM32 MCU 燒錄艾拉比 OTA UB ,一方面可以作為 Bootloader 來引導(dǎo)系統(tǒng)啟動，另一方面可以實(shí)現(xiàn)差分升級。差分升級包的獲取方式有兩種情況，一種通過 NB 模塊從平臺獲??；一種通過近場的紅外模塊將差分升級包傳輸至設(shè)備。

1）通過 NB 模塊從平臺獲取
此種方式需要在應(yīng)用層集成平臺連接組件,其中對網(wǎng)絡(luò)調(diào)用通過 NB-IOT 模塊的 AT 指令完成，NB-IOT 模塊只進(jìn)行數(shù)據(jù)透傳實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。NB-IOT 表計(jì)包含應(yīng)用和歷史數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)等區(qū)域，升級過程只升級應(yīng)用區(qū)域，數(shù)據(jù)區(qū)不做任何改變。

2）通過近場模塊傳輸
在艾拉比在線差分平臺制作完差分包后下載至本地。然后通過手持紅外設(shè)備將差分包傳輸至表記中來實(shí)現(xiàn)升級，避免拆表等工作。

審核編輯 黃昊宇