在嵌入式开发中，远程固件升级（OTA, Over-The-Air）技术早已成为产品迭代和维护的关键能力。尤其是在 STM32 系列微控制器广泛应用的今天，构建一个稳定、通用、安全的 OTA 升级系统，是每个工程师都绕不过去的一关。

本项目基于开源 OTA 工程，完整实现了以下内容：

• Bootloader 启动逻辑及升级流程

• 固件打包机制（含安全校验）

• 上位机串口升级工具（YModem 协议）

• SPI/QSPI Flash 分区管理

• 多种异常处理机制：断电保护、CRC 校验失败、回滚机制等

本文重点介绍该系统的升级流程细节、Bootloader 模块结构与关键代码，以及如何使用配套打包和升级工具，实现一站式 OTA。

一、升级流程详解：Bootloader 主导 OTA 的全流程

1. 流程概述

STM32 OTA 的标准流程如下图所示：

整个流程设计注重鲁棒性与安全性，例如：

• 使用 Magic Code 校验包头，防止误识别

• 加入 CRC32 校验，确保固件传输完整性

• 支持中断恢复和自动回滚机制

• Bootloader 和 APP 分区独立，互不干扰

2. 进入升级模式的判定方式包括：

• 指定 Flash 中某个标志位

• 外部引脚（如按键）触发

• 上电后延时判断是否接收到上位机固件包头

• 上次升级失败自动回滚（故障回溯）

固件检测与处理机制

这种灵活的判断机制确保了在各种场景下都能正常触发升级，提升用户体验与维护效率。

二、Bootloader 结构设计与关键模块源码说明

 Bootloader 架构分层

整个 Bootloader 系统按以下模块划分：

 关键代码片段展示

启动判断逻辑：

void boot_entry(void) {    if (check_upgrade_flag() || button_pressed()) {
        enter_upgrade_mode();
    } else {
        jump_to_app();
    }
}

校验固件包头：

bool verify_firmware_header(firmware_header_t *hdr) {    if (hdr->magic != 0xDEADBEEF) return false;    if (!check_crc32(hdr)) return false;    return true;
}

跳转到 APP：

void jump_to_app(void) {    uint32_t app_addr = APP_START_ADDR;
    __disable_irq();
    __set_MSP(*(uint32_t*)app_addr);
    ((void (*)())(*(uint32_t*)(app_addr + 4)))();
}

通过上述模块组合，可以保证 Bootloader 精简、高效，并具备 OTA 所需的所有关键能力。

三、配套工具使用指南：打包器 & 固件上传助手

为实现无缝的 OTA 流程，我们提供了两套实用工具，支持命令行或 GUI 使用：

 1. 固件打包工具（Firmware_Packager）

该工具将普通 .bin 固件封装为 .fpk 固件包，自动生成校验字段，支持版本号管理。

打包命令示例：

Firmware_Packager.exe -i app.bin -o upgrade.fpk -v 1.0.3

固件包头结构（16 字节）：

支持多种扩展字段，如水印、签名、时间戳等。

 2. 固件上传工具（Firmware_Uploader）

通过串口（支持 USB 转串口）将 .fpk 固件上传至设备，采用 YModem-1K 协议，兼容性强、效率高。

上传命令示例：

Firmware_Uploader.exe -p COM4 -b 115200 -f upgrade.fpk

✅ 支持特性包括：

• 自动识别 Bootloader 是否响应

• 固件校验一致性提示

• 断点续传机制（可选）

• 支持串口速率 115200 / 230400 / 460800

 总结：STM32 OTA 升级不再难，实现只需三步！

本套 OTA 方案已实际运行于多个商业项目，具有以下优点：

•  结构清晰：Boot 与 APP 完全解耦，稳定性强

•  安全可靠：支持 CRC 校验、水印校验、固件头验证

•  可扩展性强：支持 SPI/QSPI Flash，支持加密扩展

• ️ 工具齐全：打包、传输一站式完成，极大提升效率

开源网址：mOTA: 一款专为32位MCU开发的OTA组件

关键词： STM32 OTA