在嵌入式設備遠程升級（FOTA）中，文件系統直接升級與串口分段傳輸技術是實現高效、穩定升級的核心進階方案。文件系統直接升級通過精簡數據寫入路徑，降低存儲占用與操作延遲；串口分段升級則依托串口通道，將升級包拆分為小段進行傳輸與校驗，規避網絡波動影響。本文將從技術背景、實現原理到落地實踐，系統詳解兩種技術的實現邏輯與適配要點，助力開發者優化FOTA升級體驗。

FOTA（Firmware Over-The-Air）是固件遠程升級的簡稱，用于設備固件的遠程更新和維護。

LuatOS提供了靈活的FOTA升級方案，支持通過文件系統直接升級和串口分段升級，可以滿足不同場景下的固件更新需求；支持靈活的存儲位置配置，可以使用內部存儲或外部SPI Flash進行固件升級，同時提供了完整的升級流程控制和狀態查詢功能。

主要優勢包括：

遠程維護：無需現場操作即可完成設備固件更新；

故障修復：快速修復已部署設備的軟件缺陷；

功能升級：為設備增加新功能，提升產品價值；

成本節約：大幅降低設備維護和升級成本；

安全保障：支持完整性校驗，確保升級過程安全可靠。

本文將以低功耗模組Air780EPM系列開發板為例，分享FOTA應用示例要點。

一、升級包制作

LuatOS開發模式下，固件分為兩部分：

core：底層固件；

script：用戶腳本；

遠程升級時可以僅升級script，也可以同時升級core+script，這為迭代和維護提供了極大的便利。

關于全量升級和差分升級說明如下：

僅script腳本升級時：對于Air780EXX系列、Air8000系列、Air8101系列是全量升級。

core+script都升級時：對于Air780EXX系列、Air8000系列是差分升級；對于Air8101系列是全量升級。

升級包制作詳見：https://docs.openluat.com/air780epm/luatos/app/ota/fota_core/

▼ 全量升級包 ▼

僅script升級時，升級包制作說明如下：

如果只是新增一些自己的腳本邏輯，沒有更新底層，可以選擇僅腳本升級；

更新完自己腳本后，修改版本號，點擊生成量產文件，生成的量產文件中以.bin結尾的就是僅腳本升級的升級包。

▼ 差分升級包 ▼

core+script都升級時，升級包制作說明如下：

每一次core的升級都會帶來一些網絡上的優化（例如信號差時的網絡穩定性）以及一些bug修復，所以在發布新版本以后，用戶可以先測試下core對自己腳本有無明顯影響或性能提升，然后進行遠程FOTA。

對于含core升級的話需要制作差分包，原始版本生成一次量產文件，新版本生成一次量產文件。

針對這兩個量產文件，制作一個差分文件：點擊到Luatools的主界面，依次點擊下方圖中藍框所示意的地方。

特別注意：必須使用luatools_3.0.9及其以上版本，要不差分包升級的時候可能會出問題。

按下圖所示選擇舊版本以及新版本的固件，然后點擊開始執行即可；如果不想輸出的差分包在Luatools根目錄下，可以自行選擇一個輸出路徑；在你選擇的目錄下看，新生成的.bin文件就是升級差分包。

二、FOTA升級示例demo

本demo演示的核心功能為，基于Air780EPM的兩種FOTA升級方式：

文件系統直接升級：通過模組文件系統中的文件直接升級，代碼演示通過Luatools的燒錄文件系統功能將升級包文件直接燒錄到文件系統然后升級。

分段升級：通過串口將升級包文件分多個片段發送，每個片段接收并寫入，代碼演示使用USB虛擬串口分段寫入升級包升級。

適用場景：非標準數據傳輸 -> 串口、TCP、MQTT等自定義通道升級；流程精細控制 -> 需要自定義升級前后處理邏輯。

兩種FOTA升級測試要點如下：

▼ 文件系統直接升級 ▼

1）核心代碼實現

fota_file.lua核心測試代碼如下，完整demo詳見源碼倉庫最新文件。

2）文件系統升級操作步驟

參考實操教程搭建好演示硬件環境；

修改配置：在main.lua中取消require("fota_file") 的注釋，注釋掉require("fota_uart")；

制作升級包：按照第一章節，使用Luatools制作升級包；

燒錄文件：

使用Luatools燒錄內核固件和腳本代碼，通過"燒錄文件系統"功能將升級包文件燒錄到設備中；

自動升級：設備啟動后會自動檢測并執行升級流程。

注意："燒錄文件系統"功能使用

將制作好的升級包修改名字為update.bin，然后放到一個空文件夾中，在Luatools的"燒錄文件系統"功能欄中選中這個文件夾，點擊下載即可；燒錄成功后，update.bin會在文件系統根目錄下，路徑為"/update.bin"。

3）查看運行日志

開始升級，讀取文件系統目錄下的升級包文件/update.bin；

FOTA初始化 → 底層就緒 → 文件寫入 → MD5校驗通過；

升級完成，版本驗證成功；

設備自動重啟；

新版本1.0.1正常運行，新增日志確認升級成功。

如下圖示：文件系統FOTA升級完全成功，版本從1.0.0升級到1.0.1。

▼ 串口分段升級 ▼

1）核心代碼實現

fota_uart.lua核心測試代碼如下，完整demo詳見源碼倉庫最新文件。

2）串口升級操作步驟

參考實操教程搭建好演示硬件環境；

修改demo腳本代碼：確保main.lua中已注釋 require("fota_file")，取消require("fota_uart") 的注釋；

制作升級包：按照第一章節，使用Luatools制作升級包；將制作好的升級包放在main.py同級目錄下；

燒錄文件：Luatools燒錄內核固件和修改前的demo腳本代碼，燒錄成功后，自動開機運行；

通過串口升級：確認設備連接到電腦的串口（虛擬USB串口）；按一下板上的Powerkey鍵，然后運行Python腳本發送升級包；腳本會自動尋找設備虛擬串口，發送升級命令并傳輸fota_uart.bin文件；設備接收并驗證升級包，升級成功后會自動重啟。

3）查看運行日志

USB虛擬串口連接，收到#FOTA起始指令；

開始分段接收升級包，每次256字節，累計5751字節；

所有數據包寫入成功，MD5校驗通過；

升級完成，重啟；

重啟后新版本1.0.2運行，新增日志確認升級成功。

如下圖示：串口FOTA升級完全成功，版本從1.0.0升級到1.0.2。

今天的內容就分享到這里了~

審核編輯 黃宇