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ESP32的OTA升级详解：2. OTA低层组件app_update介绍

news 2025/7/11 13:53:40

一、app_update,esp_https_ota组件关系和区别

在ESP-IDF 框架中，app_update 和 esp_https_ota 都是与固件更新相关的组件。

1. app_update：底层分区操作和固件切换 API

定位：这是最底层、最核心的 OTA 功能库。
功能：
- 提供 API 来写入数据到特定的 OTA 应用分区 (esp_ota_write)。
- 提供 API 来设置下次启动时使用的引导分区 (esp_ota_set_boot_partition)。
- 提供 API 来获取当前运行的分区信息 (esp_ota_get_running_partition, esp_ota_get_next_update_partition)。
- 管理 OTA 分区表（查找分区、获取分区信息）。
- 处理固件校验。
作用：它是 OTA 更新的基础引擎。无论通过HTTP, HTTPS或自定义协议方式获取到新的固件二进制数据，最终都需要调用 app_update 提供的 API 将这些数据写入到 Flash 的 OTA 分区，并在验证后设置引导分区。
使用场景：当需要实现自定义的 OTA 传输协议时，例如通过 MQTT、CoAP、私有 TCP/UDP 协议、串口、蓝牙传输固件时，需要在代码中调用 app_update 的 API 来完成最终的固件写入和启动切换。

2. esp_https_ota：基于 HTTPS 的完整 OTA 更新客户端

定位：这是一个高级别、封装好的 OTA 客户端组件，专门用于通过 HTTPS 协议从远程服务器下载和安装固件更新。
功能：
- 建立到指定 HTTPS URL 的安全 TLS 连接。
- 执行 HTTP GET 请求下载固件。
- 处理 HTTP 响应状态码、Headers。
- 分块接收固件数据。
- 调用 app_update 的 API 将下载到的数据块写入正确的 OTA 分区。
- 在下载和写入完成后，自动设置新的引导分区。
- 提供基本的错误处理和状态回调。
优化：隐藏了 HTTPS 协议处理、网络通信、数据分块接收以及底层 app_update API 调用的所有复杂性。只需要提供一个 HTTPS URL 和必要的配置如证书，调用简单函数就能完成整个 OTA 更新流程。
依赖：它内部依赖 app_update 组件来完成实际的 Flash 写入操作。esp_https_ota 是构建在 app_update 基础之上的一个应用层组件。
使用场景：需要从HTTPS 的 Web 服务器进行 OTA 更新时，这是最简单、最推荐的方式。只需几行代码即可实现安全可靠的 OTA。

特性	app_update	esp_https_ota
层级	底层核心 (操作分区/Flash)	高层应用 (完整 HTTPS OTA 客户端)
主要职责	写分区、设引导区、管理分区信息	通过 HTTPS 下载固件并安装
网络通信	完全不处理	处理 HTTPS 协议栈 (依赖 esp_http_client, esp_tls)
TLS/SSL 安全	不涉及	核心功能，处理证书验证等
调用 appupdate	提供API给别人调用	内部调用 appupdate API 来写 Flash
固件来源	无限制	仅限于 HTTPS URL
复杂度	低 (只做 Flash 操作)	高 (封装了网络、协议、安全、Flash 操作)
使用场景	实现自定义传输协议的 OTA	实现标准 HTTPS 服务器的 OTA
开发者工作	需实现所有网络传输、协议解析逻辑	只需配置 URL/证书，调用 perform 函数

3. 总结

app_update 是“写 Flash 和切分区”的工具箱。
esp_https_ota 是一个“从 HTTPS 网址下载更新包并用 app_update 工具箱安装好”的自动化程序。

二、app_update的API解释用法

1. 获取应用描述信息

const esp_app_desc_t *esp_ota_get_app_description(void);

作用：返回当前运行应用的描述信息（如版本号、项目名称等）。
状态：已弃用，建议使用 esp_app_get_description。

2. 获取应用 ELF 文件的 SHA256 值

int esp_ota_get_app_elf_sha256(char* dst, size_t size);

作用：将当前运行应用的 ELF 文件的 SHA256 值（十六进制字符串）写入缓冲区。
状态：已弃用，建议使用 esp_app_get_elf_sha256。

3. 开始 OTA 更新会话

esp_err_t esp_ota_begin(const esp_partition_t* partition, size_t image_size, esp_ota_handle_t* out_handle);

作用：初始化 OTA 更新，擦除目标分区并返回操作句柄。
参数：
- partition：目标 OTA 分区。
- image_size：新固件大小（未知时用 OTA_SIZE_UNKNOWN）。
- out_handle：输出句柄，用于后续写入操作。
返回值：状态码（如 ESP_OK 表示成功）。

4. 持续的写入 OTA 数据

esp_err_t esp_ota_write(esp_ota_handle_t handle, const void* data, size_t size);

作用：将数据顺序写入 OTA 分区，在esp_ota_begin擦除之后调用，写入位置指针会自动增加。
参数：
- handle：esp_ota_begin 返回的句柄。
- data：待写入数据的缓冲区。
- size：数据大小。

5. 偏移量写入 OTA 数据

esp_err_t esp_ota_write_with_offset(esp_ota_handle_t handle, const void *data, size_t size, uint32_t offset);

作用：将数据写入分区的指定偏移位置，支持非连续写入。
参数：
- offset：分区内的写入偏移量。
- 适用场景：数据包乱序到达时使用。

6. 结束 OTA 更新并验证

esp_err_t esp_ota_end(esp_ota_handle_t handle);

作用：结束 OTA 会话，验证固件有效性，并释放资源。
注意：无论成功与否，句柄在此后均无效。

7. 中止 OTA 更新

esp_err_t esp_ota_abort(esp_ota_handle_t handle);

作用：中止 OTA 更新，释放句柄及相关资源。
适用场景：更新过程中发生错误需取消时。

8. 设置启动分区

esp_err_t esp_ota_set_boot_partition(const esp_partition_t* partition);

作用：设置下次启动时使用的分区，可以设置新固件所在分区。
注意：成功后需重启 (esp_restart) 生效。

9. 获取当前配置的启动分区

const esp_partition_t* esp_ota_get_boot_partition(void);

作用：返回当前配置的启动分区，不一定是当前运行的分区。
注意：可能与 esp_ota_get_running_partition 结果不同（如回滚时）。

10. 获取当前运行分区

const esp_partition_t* esp_ota_get_running_partition(void);

作用：返回当前正在运行的应用所在的分区。

11. 获取下一个更新分区

const esp_partition_t* esp_ota_get_next_update_partition(const esp_partition_t *start_from);

作用：返回下一个可用于 OTA 更新的分区（轮询逻辑）。
参数：start_from 指定起点分区（通常为当前运行分区）。
start_from: 查找的起始分区指针。如果为 NULL，则从第一个 OTA 分区开始查找。

假设有 4 个 OTA 分区：ota0, ota1, ota2, ota3，当前运行在 ota2 分区：

如果传入 start_from 为 NULL：
- 从 ota0 开始查找
- ota0 不是当前运行分区 → 返回 ota0
如果传入 start_from 为 ota2 分区指针：
- 从 ota2 开始查找下一个
- ota3 不是当前运行分区 → 返回 ota3
如果传入 start_from 为 ota3 分区指针：
- 从 ota3 开始查找下一个
- 循环回到 ota0
- ota0 不是当前运行分区 → 返回 ota0

例子：

// 获取下一个可用的OTA分区
const esp_partition_t *update_partition = esp_ota_get_next_update_partition(NULL);
if (update_partition == NULL) {ESP_LOGE(TAG, "No valid OTA partition found");return ESP_FAIL;
}// 开始OTA更新
esp_ota_handle_t update_handle;
esp_err_t err = esp_ota_begin(update_partition, OTA_SIZE_UNKNOWN, &update_handle);
if (err != ESP_OK) {ESP_LOGE(TAG, "OTA begin failed");return err;
}

12. 获取分区描述信息

esp_err_t esp_ota_get_partition_description(const esp_partition_t *partition, esp_app_desc_t *app_desc);

作用：读取指定分区的应用描述信息（版本号等）。
参数：partition 必须是应用分区。

13. 获取引导加载程序 (Bootloader) 描述

esp_err_t esp_ota_get_bootloader_description(const esp_partition_t *bootloader_partition, esp_bootloader_desc_t *desc);

作用：读取 Bootloader 的描述信息。
参数：bootloader_partition 可为 NULL（使用默认位置）。

14. 获取 OTA 分区数量

uint8_t esp_ota_get_app_partition_count(void);

作用：返回分区表中 OTA 应用分区的总数。

15. 标记应用为有效

esp_err_t esp_ota_mark_app_valid_cancel_rollback(void);

作用：确认当前应用运行正常，取消回滚标记。
调用时机：启动后首次验证应用正常时调用。

16. 回滚到之前版本并重启

esp_err_t esp_ota_mark_app_invalid_rollback_and_reboot(void);

作用：将当前应用标记为无效，回滚到之前版本并重启。
条件：需存在有效的回滚分区。
流程：
1. 该函数会将当前运行的应用程序标记为无效
2. 触发系统重启
3. 引导加载程序(bootloader)会选择上一个已知良好的OTA分区启动
4. 如果所有OTA分区都无效，才会回退到factory分区

17. 获取最后一个无效分区

const esp_partition_t* esp_ota_get_last_invalid_partition(void);

作用：返回状态为 INVALID 或 ABORTED 的最后一个分区。

18. 获取分区状态

esp_err_t esp_ota_get_state_partition(const esp_partition_t *partition, esp_ota_img_states_t *ota_state);

作用：查询指定分区的 OTA 状态（如 PENDING_VERIFY、VALID 等）。

19. 擦除上一次启动的分区

esp_err_t esp_ota_erase_last_boot_app_partition(void);

作用：擦除上一次启动的应用分区及关联的 OTA 数据。
条件：当前应用必须已被标记为 VALID。

20. 检查回滚可能性

bool esp_ota_check_rollback_is_possible(void);

作用：检查是否存在有效的回滚分区（除当前运行分区外）。
返回值：true 表示可回滚。

三、回滚到factory分区

下列场景时：
- 新固件启动后检测到严重错误时
- 安全验证失败时(如签名验证)
- 需要紧急回退到稳定版本时
使用 esp_ota_set_boot_partition() 直接指定factory分区，或者调用 esp_ota_mark_app_valid_cancel_rollback() 配合其他方法

// 直接指定factory分区
const esp_partition_t *factory = esp_partition_find_first(ESP_PARTITION_TYPE_APP, ESP_PARTITION_SUBTYPE_APP_FACTORY, NULL);
if (factory) {esp_ota_set_boot_partition(factory);esp_restart();
}