關于MCU固件更新和下載，在上大學的時候老師并沒有詳細的去講解，只是知道程序xxx.c編譯后生成xxx.hex或者xxx.bin，然后將對應的xxx.hex和xxx.bin下載到MCU上，然后五花八門的程序就開始運行了，還有就是程序在正常運行中，通過遠程獲取更新包，然后更新程序，而程序只有一個部分更新，而不影響其它的部分。這就是所謂的軟件升級。
工作后，對于學習技術知識，不要僅停留在表面上，而是要深入的去分析實現(xiàn)原理，程序是怎么下載到MCU的？我們的軟件又是怎么更新而又不會影響其它部分的，這一節(jié)，我們將借助一個簡單的文件操作例子，來闡述最基本的原理。
首先，我們編寫一段程序，來創(chuàng)建一個1.bin的文件，并在這個文件中寫入數(shù)據(jù)1,2,3,4,5,6,7,8,9,10，例程如下：
test.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main(void)
{
int fd = -1 ;
char buffer[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
fd = open("1.bin",O_RDWR | O_CREAT);
if(fd < -1)
{
printf("open file fair\n");
return -1 ;
}
write(fd,buffer,10);
close(fd);
return 0 ;
}
現(xiàn)在，我們希望，改變1.bin里面某個地址的值，而不影響其它的數(shù)據(jù)，在下面的程序中，我們改變offset=5這個地址，將該地址的值修改為16，例程如下：
test1.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main(void)
{
int i ;
int fd = -1 ;
char buffer[11] = {0};
int data = 16 ;
//1、打開1.bin這個文件
fd = open("1.bin",O_RDWR);
if(fd < -1)
{
printf("open file fair\n");
return -1 ;
}
//讀出1.bin中的內容
read(fd,buffer,11);
for(i = 0 ; i < 10 ; i++)
{
printf("buffer[%d]:%d\n",i,buffer[i]);
}
printf("xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx讀原始數(shù)據(jù)完畢xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx\n");
//2、將1.bin從0地址開始偏移到地址5
lseek(fd,5,SEEK_SET);
//3、將data=16這個值寫到1.bin這個文件的偏移地址5
write(fd,&data,1);
//4、清buffer
memset(buffer,0,11);
//5、將地址偏移重新改到地址0
lseek(fd,0,SEEK_SET);
//6、讀出修改后1.bin中的內容
read(fd,buffer,11);
for(i = 0 ; i < 10 ; i++)
{
printf("buffer[%d]:%d\n",i,buffer[i]);
}
printf("xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx讀改寫后的數(shù)據(jù)完畢xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx\n");
//7、關閉文件描述符
close(fd);
return 0 ;
}
在這個程序中，我們先讀取原先1.bin中的數(shù)據(jù)，接著通過lseek函數(shù)將文件偏移到offset=5的地址，然后使用write，將data=16這個數(shù)據(jù)寫入到offset=5這個地址，改寫這個地址的數(shù)據(jù)，接下來調用lseek將偏移地址改寫回從0開始，再讀出改寫后的所有數(shù)據(jù)，效果如下：
很明顯，第二個寫入改變offset=5這個地址的數(shù)據(jù)的程序并沒有影響其它數(shù)據(jù)，而是以覆蓋的形式直接改寫了偏移地址的數(shù)據(jù)。
舉這個簡單的例子能說明什么呢？這跟我們程序最終的更新原理其實是一樣的，我們再寫一個程序：
test2.c:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main(void)
{
int i ;
int fd = -1 ;
char buffer[] = {2,1,4,2,3,1,4,8,9,6};
char buffer1[11];
fd = open("1.bin",O_RDWR | O_CREAT);
if(fd < -1)
{
printf("open file fair\n");
return -1 ;
}
//偏移到地址0
lseek(fd,0,SEEK_SET);
//寫入10個數(shù)據(jù)
write(fd,buffer,10);
//偏移到地址0
lseek(fd,0,SEEK_SET);
//讀出1.bin中的內容
read(fd,buffer1,11);
for(i = 0 ; i < 10 ; i++)
{
printf("buffer1[%d]:%d\n",i,buffer1[i]);
}
close(fd);
return 0 ;
}
運行結果：
從這里我們可以得知，數(shù)據(jù)從偏移地址0到偏移地址9都被修改了，這也就是我們MCU固件更新的原理。
無論是固件更新還是軟件升級原理都是差不多的，最后就是簡單的將二進制數(shù)據(jù)覆蓋對應的地址區(qū)域，在這里，我舉的這個例子僅僅只是為了闡述最基本原理，然而MCU固件下載，程序更新其中不乏還是有很多復雜的流程，比如先將要更新的數(shù)據(jù)拷貝到一個和主程序不相干的區(qū)域，在這里我們簡單叫做備份區(qū)吧，這個區(qū)域需要從MCU去分出幾個區(qū)，然后來指定對應區(qū)域存儲的數(shù)據(jù)，有些MCU內存比較小，還需要外掛一些存儲芯片，常見的有NAND FLASH,SPI FLASH,NOR FLASH等等，然后在備份區(qū)將數(shù)據(jù)覆蓋到原始區(qū)域，最后再刪除備份區(qū)域的數(shù)據(jù)，我們在下一節(jié)中，將整理一個MCU的固件下載以及軟件升級的原理。
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