[网络篇]ESP8266-NonOS学习笔记(十二)之FOTA无线固件更新升级

其实FOTA(Firmware Over-The-Air)技术，已经是一个相对比较成熟的技术了，不管是硬件还是软件都已经很完善了，就比如我们的手机系统更新，带的手环或者智能手表的更新，又或者是智能音响的升级，相信大家现在在各种电子产品中都会见到固件更新，这种固件更新大家都可以理解为是FOTA，只不过叫法不是很统一。那么它有什么地方值得我们学习呢？其实最重要的一点就是，假如我们是做的真正的产品，当你卖出去了很多产品，但是这时候你发现产品有Bug，那怎么办呢？这时候就需要我们通过FOTA来对产品进行固件升级，这样就可以完美的解决掉Bug了，那么假如没有FOTA技术，难不成退货？难不成去用户家里升级？这都是不现实的。

呃呃，闲话少说，我们还是开始正题，FOTA其实就是在乐鑫给的Demo中有，但是很多人都不是很注重乐鑫给的Demo，或者官方给的文档，遇到问题的时候总是在寻求他人的帮助，但是这些问题自己多读几遍文档啥的都可以完全解决，再者说别人说的也不一定正确，所以还是建议大家多读文档，多看官方给的Demo。

那么先给大家一个本篇文章必看的文档链接，看一下官方对FOTA更权威的讲解，而不是听我这～

https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/99c-esp8266_fota_upgrade_cn.pdf​

大家可以跟着第二章利用乐鑫的云平台进行一次FOTA升级测试，当然这一种方式比较繁琐的，工程也比较大，阅读起来还是有一定的难度，那么大家就可以再看一下第三章的升级原理，仔细阅读一下，你就可以自己写了～

我们先来看一下Flash布局，帮助我们更好的理解，这里为了方便和大家一起分析，就把文档中重要的部分截图展示，还是建议大家去仔细阅读一下的：

可以看到图中，我用红框圈出来了两部分，这两部分就是FOTA当中我们的初始化固件(user1.bin)和升级固件(user2.bin)在flash中的存储位置，也就是说user2.bin是我们通过FOTA无线热更新升级的，但是这里面最重要的一个部分我并没有圈出来，大家猜一下是哪一部分呢？相信大家肯定都知道，那就是最前面的boot信息部分，也就是我们常说的bootloader部分，那么这一部分到底有什么作用呢？

是的，这问题明显文档中也提到了，它的作用就是决定运行user1.bin部分还是user2.bin部分，你把整个user2.bin的固件升级完成了，但是一重启还是运行user1.bin部分，那是不是就没啥用了呢？所以第一次烧写的时候千万不要忘记烧写boot_Vxxx.bin。

在前面我讲大家可以跟着第二章利用乐鑫的云平台进行一次测试，那么我们自己做不利用乐鑫的云平台，是不是需要一个服务器呢？回答：是的。假如没有呢？那我们还有很多方式可以实现，比如本地搭建，缺点是只能局域网内升级，说白了，我们只需要将固件放在一个可以通过url访问的位置，并且可以下载就可以完成我们的FOTA升级了。

这一点乐鑫也有提我们利用自定义服务器的要求：

如果你对web这块比较熟悉，那么就可以很容易的实现了，不熟悉也没关系，我们还有万能的python，利用python的web框架，我们就可以很简单的实现一个web server了，那么这里我们写一个最简单的，只提供下载固件的API就可以了，最核心的功能实现了就可以，话不多说，看代码？

import os
from werkzeug.utils import secure_filename
from flask import Flask,request,send_from_directory

 
app = Flask(__name__)

@app.route('/api/download_firmware',methods=['GET'])
def download():
    filename = request.args.get('firmware_bin')

    print("
")
    print("[IAMLIUBO] file name: " + filename)
    print("[IAMLIUBO] file size: " + str(os.path.getsize('bin/upgrade/'+filename)))
    print("
")

    if os.path.isfile(os.path.join('bin/upgrade', filename)):
        return send_from_directory('bin/upgrade',filename,as_attachment=True)

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0',debug=True)

这里我们只实现了一个最简单的web server，并且对外提供固件下载功能，这个脚本直接放在工程目录下运行就可以了，FOTA生成的固件都在“bin/upgrade”文件夹下，所以你只要正确编译好了固件是不会有问题的，需要说明的是Flask框架默认端口是5000。

那么我们再来看一下设备端的代码，其实非常简单，这些代码是我从乐鑫给的Demo中分离出来的，没有用的全部删掉了，先上代码给大家看一下：

LOCAL void ICACHE_FLASH_ATTR
tcp_client_connect_cb(void *arg)
{
    struct espconn *pespconn = arg;
    struct upgrade_server_info *server = NULL;

    INFO("[IAMLIUBO] tcp client connect cb
");
    if (wifi_get_opmode() ==  STATIONAP_MODE ) {
        wifi_set_opmode(STATION_MODE);
    }

    espconn_regist_recvcb(pespconn, tcp_client_recv_cb);
    espconn_regist_sentcb(pespconn, tcp_client_sent_cb);

    server = (struct upgrade_server_info *)os_zalloc(sizeof(struct upgrade_server_info));

    server->upgrade_version[15] = '';

    INFO("[IMALIUBO] fota upgarde start
");
    fota_upgrade_begin(pespconn, server);
}
LOCAL void ICACHE_FLASH_ATTR
fota_upgrade_rsp(void *arg)
{
    struct upgrade_server_info *server = arg;
    struct espconn *pespconn = server->pespconn;

    if (server->upgrade_flag == true) {
        INFO("[IAMLIUBO] fota upgarde successfully
");
        system_upgrade_reboot();
    } else {
        INFO("[IAMLIUBO] fota upgrade failed
");
    }

    os_free(server->url);
    server->url = NULL;
    os_free(server);
    server = NULL;
}


LOCAL void ICACHE_FLASH_ATTR
fota_upgrade_begin(struct espconn *pespconn, struct upgrade_server_info *server)
{
    uint8 user_bin[30] = {0};

    server->pespconn = pespconn;

    os_memcpy(server->ip, pespconn->proto.tcp->remote_ip, 4);

    server->port = OTA_SERVER_PORT;


    server->check_cb = fota_upgrade_rsp;
    server->check_times = 120000;

    if (server->url == NULL) {
        server->url = (uint8 *)os_zalloc(512);
    }

    if (system_upgrade_userbin_check() == UPGRADE_FW_BIN1) {
        os_memcpy(user_bin, "user2.4096.new.6.bin", 21);
    } else if (system_upgrade_userbin_check() == UPGRADE_FW_BIN2) {
        os_memcpy(user_bin, "user1.4096.new.6.bin", 21);
    }

    os_sprintf(server->url, "GET /api/download_firmware?firmware_bin=%s HTTP/1.0
Host: "IPSTR":%d
"pheadbuffer"",
               user_bin,IP2STR(server->ip));
    
    INFO("[IAMLIUBO] %s
",server->url);


    if (system_upgrade_start(server) == false) {
        INFO("[IAMLIUBO] upgrade is already started
");
    }
}


void ICACHE_FLASH_ATTR
fota_init(void)
{
    user_conn.proto.tcp = &user_tcp;
    user_conn.type = ESPCONN_TCP;
    user_conn.state = ESPCONN_NONE;

    uint32 ota_server_ip = ipaddr_addr(OTA_SERVER_IP);
    
    os_memcpy(user_conn.proto.tcp->remote_ip, &ota_server_ip, 4);
    user_conn.proto.tcp->local_port = espconn_port();

    user_conn.proto.tcp->remote_port = OTA_SERVER_PORT;

    espconn_regist_connectcb(&user_conn, tcp_client_connect_cb);
    espconn_regist_reconcb(&user_conn, tcp_client_recon_cb);

    espconn_connect(&user_conn);
}

主要的就这几个函数吧，第一步是初始化，就是我们先跟服务器建立TCP连接，可能有人会问为什么还要建立TCP连接呢？这就涉及到网络知识了，大家可以自行百度学习一下哦~建立TCP连接成功后我们就开始升级了，可以看到我们在连接成功回调函数里调用了fota_upgrade_begin()函数，在这里我们还声明了一个结构体，用于保存升级信息，包括服务器IP，端口，升级前版本信息，此次升级版本信息，固件的URL地址等等，不过我们这里只是简单的去实现，所以很多并没有用到，但这不影响我们使用。

开始升级后，我们需要先检查当前的userbin，然后去拼装我们的URL，如果你有别的版本命名方式，就需要根据自己的命名方式去拼装URL了。

    if (system_upgrade_userbin_check() == UPGRADE_FW_BIN1) {
        os_memcpy(user_bin, "user2.4096.new.6.bin", 21);
    } else if (system_upgrade_userbin_check() == UPGRADE_FW_BIN2) {
        os_memcpy(user_bin, "user1.4096.new.6.bin", 21);
    }

    os_sprintf(server->url, "GET /api/download_firmware?firmware_bin=%s HTTP/1.0
Host: "IPSTR":%d
"pheadbuffer"",
               user_bin,IP2STR(server->ip));

升级完成后，应该做什么呢？当然是重启了，我们在回调函数中检查升级是否成功，如果成功，我们就重启运行新的固件：

    if (server->upgrade_flag == true) {
        INFO("[IAMLIUBO] fota upgarde successfully
");
        system_upgrade_reboot();
    } else {
        INFO("[IAMLIUBO] fota upgrade failed
");
    }

至此，就完成了，是不是很简单呢？大家可以直接拉取我的例程运行，如果你不做改动，你会发现会不停的在两个固件中互相拉取重启运行，而且你也可以不用用串口下载程序了，直接通过FOTA下载程序，简单方便又快捷~

快来测试一下吧，附上Github仓库地址：

https://github.com/imliubo/makingfunxyz-esp8266​

欢迎大家去我的仓库点个star，有问题或者Bug可以提交issues，我看到后会第一时间回复，如果您对我的代码有改进意见，也欢迎fork后提交PR，我会及时采纳大家的意见。