51核和ARM核单片机OTA实战解析（二）

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摘要

本篇文章主要是从代码实现角度去进行分析。

三、OTA代码分析

3.1 DATA FLASH空间使用

前面一篇文章已经说了DATA FLASH和EEPROM作用是一样的。

而在OTA过程中主要是存放一些OTA升级标志位。

明确data flash大小

#define DATA_BUFF_ADDR           0X000		        //Date Flash的起始位置#define DATA_BUFF_SIZE           (0x1ff - DATA_BUFF_ADDR + 1)	//Date Flash缓存区前512个字节

• 显式表达意图​：

  使用 (0x1ff - DATA_BUFF_ADDR + 1) 明确表示缓冲区大小是从起始地址 0x000 到结束地址 0x1ff 的连续空间。这种写法更直观地反映了内存布局的设计意图，便于其他开发者理解。

• ​适应地址变更​：

  若未来 DATA_BUFF_ADDR 的起始地址需要调整（例如改为 0x100），DATA_BUFF_SIZE 会自动重新计算大小，而无需手动修改 0x200。这种动态计算减少了硬编码带来的维护风险。

1、初始化的时候读取Data Flash里面存储的数据，

需要传入参数：起始地址、接收数组的其实地址、数组的长度，

使用库函数，读取Data Flash存储的数据，逐个地址去读取。

根据数据手册可以得知

FLASH 存储器包含程序存储器（APROM）与非易失数据存储器（Data FLASH）。程序存储器空间最大为 64KB，分为 128个扇区，每个扇区包含 512B。数据存储器（Data FLASH）空间最大为 1KB，分为 2 个扇区，每个扇区包含 512B。

通过存储器模块接口，可对存储器进行读取/写入/擦除操作。存储器允许字节读写，写入时间由片上定时器控制，在写入新数据之前需确保该地址中的数据已被擦除。写入和擦除电压是由片上电荷泵产生，此电荷泵额定工作电压在器件的电压范围内，用于进行字节操作。

Flash 存储器擦除操作仅支持扇区擦除，不支持字节擦除。在修改某个地址的数据之前，建议先将其他数据保存后，再擦除当前扇区，最后进行数据写入操作。

在写之前先要擦除，擦除操作模式（擦除操作的范围为：当前地址所在的整个扇区）； 这是该芯片的要求。

3.2 OTA整个流程

关于OTA思路有很多种，本文就先以这一种思路进行讲解，该方法可能比较繁琐，后续会逐渐优化该思路和方法，使用不同的程序实现思路，尽量做到解耦。本文这个仅做参考。

都是基于对FLASH存储器的控制

FLASH 存储器包含程序存储器（APROM）与非易失数据存储器（Data FLASH）。程序存储器空间最大为 64KB，分为 128个扇区，每个扇区包含 512B。数据存储器空间最大为 1KB，分为 2 个扇区，每个扇区包含 512B。

可通过相关特殊功能寄存器（SFR）对 FLASH 存储器进行存取操作以实现 IAP 功能，另外通过特殊功能寄存器（SFR）也可对程序空间进行 CRC 校验。用于访问 FLASH 空间的 SFR 寄存器如下：
⚫ MLOCK
⚫ MDATA
⚫ MADRL
⚫ MADRH
⚫ PCRCDL
⚫ PCRCDH
⚫ MCTRL

MLOCK 寄存器用于使能存储器操作，MDATA 寄存器形成一个字节用于保存要读/写的 8 位数据，MADRL/MADRH 寄存器存放被访问的 MDATA 单元的地址或 CRC 校验的地址，PCRCDL/PCRCDH 寄存器用于保持程序 CRC 的运行结果，MCTRL 寄存器用于存储器操作控制。

通过存储器模块接口，可对存储器进行读取/写入/擦除操作。存储器允许字节读写，写入时间由片上定时器控制，在写入新数据之前需确保该地址中的数据已被擦除。写入和擦除电压是由片上电荷泵产生，此电荷泵额定工作电压在器件的电压范围内，用于进行字节操作。

Flash 存储器擦除操作仅支持扇区擦除，不支持字节擦除。在修改某个地址的数据之前，建议先将其他数据保存后，再擦除当前扇区，最后进行数据写入操作。

芯片支持对程序空间代码进行 CRC 校验。

3.2 OTA参数初始化

这一部分的主要目的是验证DATA FLASH空间是否有效。

读取DATA_FLASH函数：IAP_ReadByte()；

参数：读取的基地址、数组存储读取数据、长度、区域(DATA_ADDRESS_BEGIN, u8IapData_Read, SUM_FLASH_LEN, FLASH_DATA)

这是因为DATA_FLASH和CODE_FLASH使用共同的FLASH读取库函数因此需要区分是那个FLASH。

其中CODE_FLASH又强制的区分为BOOT和APP区，其中BOOT用于实现OTA。

3.2 DATA FLASH写入数据

关于擦除、写入、读取实现说明：

1、首先擦除是按照扇区擦除，并且不管是擦除、写入还是读取操作之前一定是解锁，操作之后一定是加锁。并且还需要根据Demo中提示擦除后填充0xFF。原因如下​：注释提到需增加“循环写入256字节延时”，因Flash写入需时间完成内部电荷注入，连续操作可能导致总线阻塞或看门狗触发。

2、写入函数：IAP_WriteByte();

参数：写入的基地址、数组存储读取数据、长度、区域
(DATA_ADDRESS_BEGIN, u8IapData_Write, SUM_FLASH_LEN, FLASH_DATA)
写的过程也是按照字节写入，IAP_WriteOneByte(StartAddr + j, Area, *(WriteBuffer + j))；通过该函数实现，具体可以理解为：通过For循环j实现自增，又因为写入的是单个字节，因此数据之间的地址距离就是1，所以直接使用StartAddr + j就可以依次找到下一个地址，最后在将要存入数据传递进去。此外还需要注意的一点就是，我们在存的时候一定要存一个以后立马读取，逐个验证存入的有效性。最后我们是单个字节存入，因此每个字节的存都需要解锁和加锁。

擦除代码实现：需要注意的是擦除后需要立即写入“1”。

void IAP_Erase_All(u8 area)
{u16 i;u16 k = 0;u32 Begin_Addr = 0; if(area == APPROM_AREA) 																    // APP应用区{k = (APP_SIZE / ONE_PAGE_SIZE);Begin_Addr = APP_ADDRESS_BEGIN;area = FLASH_CODE;}else if(area == DATA_AREA)																	// DATA区，也即是存入标志位的区域{k = (DATA_SIZE / ONE_PAGE_SIZE);Begin_Addr = DATA_ADDRESS_BEGIN;area = FLASH_DATA;}FLASH_UnLock();                                             //先解锁for(i = 0 ; i < k ; i++) {		FLASH_Erase(area , i*ONE_PAGE_SIZE + Begin_Addr);         //确定擦除类型以及对应扇区的首地址     NWS20240103 需在此操作后，增加循环写入256字节延时if(area == FLASH_CODE)                                    // APP应用区{for(ii = 0;ii < 256; ii++){FLASH_Write(area,0xEFFF, 0xff);                       //ROM最后一个地址}}else if(area == FLASH_DATA)	                              // DATA_FLASH区，也即是存入标志位的区域{for(ii = 0;ii < 256; ii++){FLASH_Write(FLASH_DATA,0x3FF, 0xFF);                 //DATA区，最后一个地址,demo规定。}}		WDT_ClearWDT(); }FLASH_Lock();                                               //在上锁
}

擦除后立即写入的必要性​

• ​确保数据一致性​：Flash擦除会将目标区域恢复为全1（0xFF），而写入只能将1改为0。若擦除后不立即写入，残留的旧数据可能影响后续读取（如ECC校验错误或数据混淆）。

• ​避免意外干扰​：擦除后的Flash区域处于不稳定状态（尤其是NOR Flash），立即写入可减少因电压波动或干扰导致的数据异常风险。

​代码中的具体实现与潜在问题​

• ​擦除后填充0xFF的意图​：

  示例代码在擦除后循环写入0xFF（如FLASH_Write(area, 0x3FF, 0xff)），看似冗余（因擦除后已为全1），但实际可能出于以下目的：

  • ​验证擦除操作​：通过写入0xFF确认擦除成功（若擦除不完全，写入会失败）。

  • ​预置稳定状态​：某些Flash芯片（如NAND）擦除后可能存在位翻转，写入全1可强制稳定单元状态。

• ​延时需求​：注释提到需增加“循环写入256字节延时”，因Flash写入需时间完成内部电荷注入，连续操作可能导致总线阻塞或看门狗触发。

  for(i = 0 ;i< 256 ;i++)		//连续256 bytes的写等待Flash执行完成{			FLASH_Write(FLASH_DATA,0x3FF, 0xFF); //写地址使用最后的地址(任意地址都可以，建议用使用较少的地址)}		

这是官方例程给的Demo。目的是：连续256 bytes的写等待Flash执行完成。

接下来是写操作

uint8_t IAP_WriteByte(uint32_t StartAddr, uint8_t * WriteBuffer, uint16_t WriteSize, uint8_t Area)//写单字节IAP操作   20221026
{uint16_t i;uint8_t  j;uint8_t State = 0;FLASH_UnLock();	FLASH_Erase(Area, StartAddr); //NWS20240103 需在此操作后，增加循环写入256字节延时	for(i = 0; i < 256; i++){FLASH_Write(Area, 0x1FF , 0xFF);//写FLASH_DATA地址}for(j = 0; j < WriteSize; j++){State = f_DealOTA_IAP_WriteOneByte(StartAddr + j, Area, *(WriteBuffer + j));if(State == 0){break;		}}FLASH_Lock();	return State;	
}

在写之前还需要进行擦除操作，但是次次擦除操作就是就是使用512个字节 也就是扇区0，

然后写的时候是按照单个字节写的，使用循环的方法，依次遍历需要写入的地址，通过StartAddr + j 实现地址增加，然后将数据写入该地址。

uint8_t IAP_WriteOneByte(uint32_t Addr, uint8_t Area, uint8_t Data)
{   uint8_t WriteState = 0;FLASH_UnLock();FLASH_Write(Area, Addr, Data);if(FLASH_Read(Area,Addr) == Data){WriteState = 1;																				//写入准确}else{WriteState = 0;																				//写入有误}FLASH_Lock();	return WriteState;																			//返回写入状态
}

每次在操作前和操作后一定要注意解锁和加锁。

3.3 DATA FLASH读数据

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