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前言

在物联网应用中，经常遇到要求快速部署的情况，这样就要求设备能支持OTA功能，为了减少升级包体积，最好的办法就是采用差分包升级，这篇文章主要介绍这些功能最重要的部分之一bootloader。

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演示项目

演示项目地址

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一、bsdiff简介

bsdiff是一个优秀的开源差分算法，目前被用在很多场景，它是基于二进制的增量更新算法，当然也可以用于MCU系统中。

二、bootloader主要功能

• 这个bootloader的主要功能是按照下载的升级包类型升级应用程序，然后跳转到应用程序区运行。
• 支持非压缩的固件。
• 支持lzma压缩后的固件，解压大概需要30K的SRAM空间，如果需要其他压缩方式，可自行改造。
• 支持bsdiff差分升级包，可极大减少升级包体积。
• 所有升级包均附加64字节包头，用来保存升级包名称，长度，校验等信息，类似u-boot镜像头。
• 目前支持STM32F103VE和VG芯片。

三、FLASH分区

• 目前所有数据均保存在芯片内部Flash，Flash分为4个分区。
  • 分区1为bootloader分区，固定32K - 64字节，这最后64字节用来保存应用程序镜像头。
  • 分区2为应用程序区，镜像起始地址为0x08007FC0，程序入口地址为0x08008000。
  • 分区3用来保存下载的升级包，差分升级时还用来保存解码出来的新固件。
  • 分区4位于Flash的最后4K，用来保存一些升级信息。
• 当前bootloader支持2种分区参数，一种512K，一种1024K，具体可参见flash.h文件。
• 如果需要将数据保存在外部Flash，可自行改造。

四、使用方法

1. 首先需要使用到2个工具，分别是mkuzimage和make_udiff，前者用来生成非压缩固件或者lzma压缩固件，后者用来生成差分升级包。

   • 非压缩固件
     mkuzimage -i image.bin -o uimage.bin

   • LZMA方式压缩固件
     mkuzimage -C lzma -i image.bin -o uzimage.bin

   • 差分固件
     make_udiff -o old.bin -n new.bin -p patch.bin

2. 将升级包（uimage.bin，uzimage.bin，patch.bin，3种的任意1种即可）通过某种通信方式（串口，网口，4G等）下载到分区3，这部分需要在应用中实现。也可以在bootloader命令行下使用ymodem串口下载，具体下述。

3. 最后更新位于分区4的升级标志（分区4偏移地址0，值为0xAA55），这一步建议在应用程序中完成。也可在bootloader命令行下，输入iap-start命令，更新这个标志。

4. 复位，bootloader会自动解析升级包类型，然后升级。

五、使用ymodem协议下载固件及补丁包

1. 下载应用程序到分区2
   • 分区2固件由bootloader直接引导，所以必须使用mkuzimage生成非压缩固件，然后下载，在超级终端输入命令：
     #ymodem app
   • 超级终端窗口收到CCC时，用YMODEM发送文件。

• 下载成功后，设备会自动重启，并引导到应用程序运行。

2. 下载升级包到分区3
   • 升级包支持上文提到的3种类型，下载时可任选一种，在超级终端输入命令：
     #ymodem patch
   • 超级终端窗口收到CCC时，用YMODEM发送文件。
   • 下载成功后，设备会自动重启，并自动升级到新版本程序。

六、项目地址

https://gitee.com/eming/bootloader_stm32f103_hd  
https://gitee.com/eming/make_udiff  
https://gitee.com/eming/mkuzimage  

不想自己编译的可以直接下载编译好的版本。

七、感谢

这个项目使用了很多源于网络的开源代码，例如bsdiff，lzma，atomlib等，在此表示感谢。