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嵌入式软件OTA升级，有哪几种Flash划分方式？

news 来源：原创 2025/8/26 10:31:01

第一次接触嵌入式软件OTA升级的时候，我整个人也是懵的。Flash划分？什么鬼？不是直接把新程序烧进去就完事了吗？

结果一上手才发现，这玩意没那么简单，尤其是Flash怎么分，如果Flash划分没弄好，升级失败，设备直接变砖，可能会被老板拎出去“祭天”。

我做过2,3款从产品，都有OTA功能，包括我们无际单片机特训营的项目6，也带OTA功能，用的是我们自研的云平台。

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可以通过后台-我的固件，添加Bin程序文件，然后服务器会自动下发到每一套设备。

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这个项目里OTA的升级方式，就是以前我们产品上用到方法，所以还是有点心得。

今天我来和大家聊聊嵌入式软件OTA升级中，Flash的几种主流划分方式。

看完这篇文章，你会彻底搞懂每种方式的原理、优缺点，以及在实际项目里该怎么选最适合你的方案。

1.Flash划分是啥？

咱们先聊聊基础概念。单片机里的Flash是个非易失性存储器，平时存着程序代码和一些关键数据。

OTA升级就是要远程更新这块Flash里的内容。而Flash划分，就是把这块内存分成几个区域，每个区域干啥都有明确分工，比如放Bootloader、当前程序或者升级包。划分得好，升级就稳；划分得不好，设备可能直接“报废”。

接下来，我会详细讲讲几种常见的Flash划分方式，包括原理、优缺点和适用场景，还会带点例子帮你理解。

1.1 常见的Flash划分方式

1.1.1 双区备份：简单粗暴的“双保险”

原理：双区备份是最直白的一种方式。把Flash分成两块，一个是当前运行的程序区，另一个是备份区或者升级区。升级时，新程序下载到备份区，检查没问题后，切换过去跑新程序。要是升级失败，还能切回老程序，相当于买了个保险。

优缺点：优点：简单好上手，升级失败也能救回来，安全性高。缺点：得占双倍Flash空间，资源不够的项目用不了。

适用场景： Flash空间多的时候，比如STM32F4这种，或者有外接Flash的系统。

怎么搞：拿STM32举例，假设Flash有512KB，可以分成两个256KB的区，一个存当前程序，一个存新程序。

Bootloader里设个标志位，告诉系统从哪个区启动。升级时，新程序下到备份区，校验OK后改标志位，重启就切过去了。要是失败，标志位不变，依然跑老程序。

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注意啥：得确保Bootloader能正确切换，别把中断向量表搞乱了，不然程序跑飞你都不知道去哪找。

1.1.2 增量更新原理：增量更新不像双区备份那么“豪”，它只传新旧程序的差异部分。设备收到差异包后，自己把这部分“补丁”打到当前程序上，生成新程序。就像你修衣服，只补破洞，不用整件重做。

优缺点：优点：升级包小，省带宽省空间。缺点：设备端得自己合并差异，CPU和内存压力大，实现也麻烦。

适用场景： Flash空间不够，但CPU和RAM还凑合的项目。

怎么搞：服务器端用工具（比如bsdiff）算出新旧程序的差异，生成个小升级包。

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设备收到后，跑个合并程序，把差异补到老程序上，生成新程序。

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这过程可能需要点临时空间，所以RAM得够用。

注意啥：合并过程得快，别让用户等太久。还有，差异包得校验，别补错了“洞”。

4.2.3 压缩差分原理：压缩差分是增量更新的升级版。不仅算差异，还把差异包压缩一下，传到设备后再解压、合并。比如本来10KB的差异包，压缩后可能只剩5KB。

优缺点：优点：升级包超小，特别适合带宽差的场景。缺点：设备端得解压再合并，计算量更大，复杂度也高，写这个算法比较头痛。

适用场景：带宽很烂（比如GPRS）或者存储空间紧张的项目。

怎么搞：服务器端用压缩算法（比如gzip）把差异包压得更小。设备端收到后，先解压，再按增量更新的步骤合并。

注意啥：解压和合并挺吃资源的，得确认设备CPU和RAM扛得住。

1.1.3 AB分区：无缝切换原理： AB分区有点像双区备份，但更灵活。Flash分成A区和B区，两个区轮流用。升级时，新程序下到空闲区，校验通过后切过去跑。要是失败，切回老区，基本不影响用户。

优缺点：优点：安全又流畅，升级体验好。缺点：还是得双倍Flash，资源占用多。

适用场景：对用户体验要求高的东西，比如智能音箱、智能手表这种消费品。

怎么搞： Bootloader里记着当前跑的是A还是B。升级时，新程序下到空闲区，校验OK后改状态，重启切换。失败就切回去，简单又稳。

注意啥：两个区得保持对等，别一边大一边小，不然浪费空间。

1.1.4 动态分区：灵活多变原理：动态分区不固定每个区的用途，而是根据需求随时调整。比如Flash分成Bootloader区、程序区和数据区，程序区大小可以根据程序实际需要变大变小。

优缺点：优点：超级灵活，适应性强。缺点：实现复杂，Bootloader得支持动态加载。

适用场景：程序大小老变，或者升级很频繁的项目。

怎么搞： Bootloader得有点“聪明”，能根据程序大小动态分配空间，可能得弄个简单文件系统。这需要更多代码和资源。

注意啥：得测试好，别分配错了，把Bootloader覆盖了就GG。

2.怎么选合适的方案？

选Flash划分方式，得看这几点：

Flash空间：多就用双区备份或AB分区，少就选增量更新或压缩差分。
CPU和RAM：增量更新和压缩差分吃资源，设备得撑得住。
带宽：差就用压缩差分，省流量。
升级频率：频繁就试试动态分区。
可靠性：要求高就选双区备份或AB分区。

没有完美的方案，只有合适的方案，具体看你的项目。

3. 踩坑指南

Bootloader别动：它是升级应用程序的程序，得保护好，别被覆盖，这个一被覆盖，彻底无法OTA了。
中断向量表：位置固定时（比如STM32），得重定向，不然程序跑不起来。
校验升级包：用CRC或者签名，确保没传错。
回滚机制：失败时能退回去，别让设备变砖。
用户体验：尽量后台升级，别让用户干等着。

希望这篇文章能帮你在OTA升级的路上少踩坑，选对Flash划分方式，让你的设备稳如老狗，客户满意度爆棚。

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