更小更快更省流量的差分升级

摘要：你的远程升级还在升级整个APP?快来试试差分升级，立功科技基于AMetal SDK提供了一套完整的差分升级算法，升级固件更小、下载速度更快、大大降低网络不稳定造成传输失败概率，同时更节省内存。

一、差分包原理

在讲差分升级之前，先简单介绍一下差分升级的原理和概念，差分升级是将新老固件具有差异的部分剥离出来，例如固件从V1.1.0升级到V1.1.1，两个固件相比只修改了1K的内容，如下图红色部分为不同部分，将该部分剥离出来生成差分包Diff_V1.1.0~V1.11，通过云端将差分包推送到设备端，设备端接收完成之后，先解压差分包，再通过差分恢复算法，根据差分包中的数据标志，将新老固件进行融合，变成新的固件，从而完成升级。

图 1 差分原理

这种升级方式的优点是升级固件更小、下载速度也更快，也更加节省内存空间，相对于整包升级方式，缺点是依赖特定固件，例如该差分包为V1.1.0固件升级到V1.1.1固件的差分包Diff_V1.1.0~V1.1.1，该差分包只能用于升级版本号是V1.1.0固件的设备，其他版本号固件的设备不能用它升级，流程控制上要求比较严格，整包的升级则不依赖特殊固件，随时可以升级。

图 2 差分升级

二、差分升级架构

立功科技基于AMetal SDK软件平台，设计了一套完整的差分升级的算法。以基于华大HC32L196芯片设计差分升级为例，该芯片Flash为256K(0x000_0000~0x0003_FFFF)，首先需要对Flash进行划分，主要划分为4个部分：BootLoader区、应用区、download区、参数区，BootLoader区用于引导升级，应用区为升级后的应用程序，download区为下载差分包存储区间，参数区用于存储特定参数。各区大小按照实际使用情况，进行合理划分。

图 3 flash划分

三、差分升级流程

首先介绍BootLoader执行的流程，如下图所示，芯片上电或复位之后，首先开始运行BootLoader的代码，之后检测按键，按键作为升级的提示，如按键按下，准备升级，进入接收固件状态，如接收到固件，对固件进行校验，校验通过后，置位跳转标志位，如校验未通过，重新进入接收固件状态。检测到跳转标志位之后，检查应用程序是否有效，有效进入应用程序运行，无效进入接收固件状态。如果没有按键按下，检查是否有升级标志，有则解析download区的新固件，通过解压缩算法和解差分算法，修改覆盖旧固件，设置跳转标志，检查应用程序是否有效，有效则运行应用程序。

图 4 升级流程

相信到这不少读者已经清楚升级的原理和升级的过程是怎么回事了，下面介绍一下差分固件的生成。

四、差分包制作

如开篇所述，差分文件是将新老固件进行对比，然后将有差异的部分取出，作为升级的固件。那么如何才能达到最小的差分固件呢?首先我们需要了解用于升级的MCU的Flash的最小擦除单位是多少，是512字节、1K、2K还是4K?这个与芯片相关，理论上划分得越细，最后的生成文件也就会越小。

以HC32L196芯片为例，设置最小的分块单位为1K，将新老两份固件都按1K去划分，划分多少块按两份固件中最大的一个决定，不足的那个后面补0，例如新的固件35.3K，老固件34K，那么最终按新固件大小划分，即按1K划分，将两份固件划分为36块，划分之后，两个固件对应序号的块分别进行比较，将新固件不同于老固件的块进行标记和压缩，最后将所有不同的块压缩为一个包，即差分升级包，到此差分升级包制作完成。AMetal SDK中提供了一个专门用于制作差分包的上位机工具，借助该工具可简单完成差分文件的制作。

图 5 差分固件格式