嵌入式 IAP 升级功能（#05）增量升级

發表於 2023-10-01 分類於开发笔记

全量升级由于要传输新版程序的完整镜像，因此升级时间通常较长，升级失败的概率也更大。那么能不能只传送差异数据呢？答案是可以。这种技术被称作增量升级/差量升级/差分升级。

常见的方案有：

bsdiff/bspatch + quicklz
hdifflite/hpatchlite + tinyuz

不过 bsdiff + quicklz 方案的内存开销太大，因此不建议使用。

全量升级 & 增量升级

增量升级确实降低了传输过程中的数据量，但也带来了版本管理复杂的问题，所以说不能因为有了增量升级，全量升级就不用了。

以往我们做全量升级的时候没有引入压缩技术，在移植 hdiff/hpatchlite 的时候我发现，hdiff 生成的差异文件不比原文件小多少，但是其可压缩性非常高，这样就得把解压算法也移植进来。既然解压算法都已经有了，不把增量升级也压缩一下，那岂不是很浪费？

全量升级	未经压缩的新版程序	（✘）
全量升级	经过压缩的新版程序	（✔）
增量升级	未经压缩的差异文件	（✘）
增量升级	经过压缩的差异文件	（✔）

升级包头

在线升级无非就是把新程序或者更新补丁发送给设备，设备收到后进行升级的过程。

为了保证升级能够顺利进行，除了新程序或者更新补丁外，我们还要向设备发送一些附加信息，这些附加信息通常被添加至升级文件的头部。

魔术数字	04B	全量升级 ('Q','L','S','J') 增量升级 ('Z','L','S','J')
包头长度	04B	支持变长包头 *
文件摘要	04B	从「文件长度」之后开始计算
文件长度	04B	从「文件长度」之后开始计算

产品型号	08B	产品一型 ('P','N','-','A','0','0','0','1') 产品二型 ('P','N','-','A','0','0','0','2')
设备地址	08B	通配地址 (0xFFFFFFFFFFFFFFFF) 单点地址 (0x1111111111111111)

新程序 LEN 值	04B	对旧程序进行摘要值校验或者对旧程序进行差分还原时某些可变字段必须以默认值进行处理
旧程序 LEN 值	04B
新程序 CRC 值	04B
旧程序 CRC 值	04B
新程序 MD5 值	16B
旧程序 MD5 值	16B
......
可以按需增加

变长包头的优势

升级包头我建议做成变长的，万一哪天包头长度不够用了，扩展后也能兼容现场的老设备。

升级文件

升级方案

未经压缩的全量升级 + 经过压缩的增量升级

经过压缩的全量升级 + 经过压缩的增量升级

升级流程

接收升级数据

flowchart TB
%%{init: { "flowchart": { "curve": "basis" } } }%%
Start(接收升级数据<br>开始)-->DoRecv[接收数据]-->IsHeadRecvDone{文件头接收完毕}
IsHeadRecvDone--否/继续接收-->DoRecv
IsHeadRecvDone--是-->IsHeadParsed{文件头已被处理}
IsHeadParsed--是---->DoWrite[将接收到的数据写入外存<br>如果为「压缩增量升级」则将数据写入〈升级数据存储区〉<br>如果为「压缩全量升级」则将数据写入〈升级数据存储区〉<br>如果为「原版全量升级」则将数据写入〈新版程序存储区〉<br>（如果小程序为旧版本则写入时偏移75字节）]-->IsFileRecvOver{文件传输完毕}
IsFileRecvOver--否/继续接收-->DoRecv2[继续接收数据]
IsFileRecvOver--是-->DoCheck[校验接收到的升级文件<br>如果为「压缩增量升级」则从〈升级数据存储区〉中读出数据并计算CRC值<br>如果为「压缩全量升级」则从〈升级数据存储区〉中读出数据并计算CRC值<br>如果为「原版全量升级」则从〈新版程序存储区〉中读出数据并计算CRC值<br>（如果小程序为旧版本则读取时偏移75字节）]-->IsCheckOK{校验是否通过}
IsCheckOK--否-->Over3(结束)
IsCheckOK--是-->DoWriteHead[将文件头中的某些数据写入外存的第一个扇区<br>（如果小程序为旧版本则将“新程序大小”加75字节）]-->DoWriteHeadFlag[将该扇区中的升级标识从0xFFFFFFFF改成0xAABBFFFF]-->IsA{增量升级}
IsA--是-->DoSetA[发起增量升级任务]-->Over4(结束)
IsA--否-->IsB{有压缩的<br>全量升级}
IsB--是-->DoSetB[发起全量升级任务]-->Over4(结束)
IsB--否-->IsC{无压缩的<br>全量升级}
IsC--是-->DoSetC[发起全量升级任务]-->Over4(结束)
IsC--否-->Over5(结束)
IsHeadParsed--否-->IsHeadOK{文件头格式正确}
IsHeadOK--否-->Over1(结束)
IsHeadOK--是-->IsDiffUpdate{是否为增量升级}
IsDiffUpdate--否/继续接收-->DoRecv
IsDiffUpdate--是-->IsCRCOK{文件头中的旧程序CRC与<br>当前程序的CRC是否一致}
IsCRCOK--（当前程序中的可变字段以默认值进行处理）<br><br>不一致-->Over2(结束)
IsCRCOK--是/继续接收-->DoRecv

执行升级任务

flowchart TB
%%{init: { "flowchart": { "curve": "basis" } } }%%
Start(执行升级任务<br>开始)-->IsUpdateFlag{升级文件接收完毕}
IsUpdateFlag--否-->IsUpdateFlag
IsUpdateFlag--是-->DoReadHead[从外存的第一个扇区中读取升级信息]-->IsReadSucc{读取成功}
IsReadSucc--否-->Over1(结束)
IsReadSucc--是-->IsUpdateFlagIsDownload{升级标识==0xAABBFFFF}
IsUpdateFlagIsDownload--否-->Over2(结束)
IsUpdateFlagIsDownload--是-->IsUpdateTypeIsZipDiff{是否为压缩增量升级}
IsUpdateTypeIsZipDiff--是-->DoUnDiff[执行差分还原操作]--如果小程序为旧版本<br>则写入时偏移75字节<br>当前程序中的可变字段以默认值进行处理--->DoCheckNewAppCRC
IsUpdateTypeIsZipDiff--否-->IsUpdateTypeIsZipFull{是否为压缩全量升级}
IsUpdateTypeIsZipFull--是-->DoUnZip[执行文件解压操作]--如果小程序为旧版本<br>则写入时偏移75字节--->DoCheckNewAppCRC
IsUpdateTypeIsZipFull--否-->IsUpdateTypeIsRawFull{是否为原版全量升级}
IsUpdateTypeIsRawFull--是-->DoNothing[无需执行任何操作]--->DoCheckNewAppCRC[校验新程序<br>对比文件头中的新程序CRC与<br>新程序存储区中的数据的CRC]
IsUpdateTypeIsRawFull--否-->Over3(结束)
DoCheckNewAppCRC--如果小程序为旧版本<br>则读取时偏移75字节--->IsCRCCheckOK{CRC是否一致}
IsCRCCheckOK--否-->Over4(结束)
IsCRCCheckOK--是-->DoChangeUpdateFlag[将外存中的升级标识从0xAABBFFFF改为0xAABBCCDD]-->IsChangeSucc{修改是否成功}
IsChangeSucc--否-->Over5(结束)
IsChangeSucc--是-->DoChangeInternalFlashUpdateFlag[将内部flash中的0xAABBCCDD改成0x0000CCDD]-->DoReset[一秒后重启进入引导程序]-->OverX(结束)