在嵌入式设备FOTA升级中，传统全量升级模式面临存储资源占用高、网络波动易中断等挑战。文件系统直写通过绕过中间缓存直接写入文件系统节点，减少内存消耗与操作延迟；串口分段传输则依托串口稳定特性，将升级包拆分为小段进行传输与逐段校验，规避弱网风险。本文将从技术原理、实现流程到适配场景，深度解析两种进阶技术的协同机制，为开发者提供FOTA升级的深度实践指南。
FOTA（Firmware Over-The-Air）是固件远程升级的简称，用于设备固件的远程更新和维护。
LuatOS提供了灵活的FOTA升级方案，支持通过文件系统直接升级和串口分段升级，可以满足不同场景下的固件更新需求；支持灵活的存储位置配置，可以使用内部存储或外部SPI Flash进行固件升级，同时提供了完整的升级流程控制和状态查询功能。
主要优势包括：
远程维护：无需现场操作即可完成设备固件更新；
故障修复：快速修复已部署设备的软件缺陷；
功能升级：为设备增加新功能，提升产品价值；
成本节约：大幅降低设备维护和升级成本；
安全保障：支持完整性校验，确保升级过程安全可靠。
本文将以低功耗模组Air780EPM系列开发板为例，分享FOTA应用示例要点。
一、升级包制作
LuatOS开发模式下，固件分为两部分：
core：底层固件；
script：用户脚本；
远程升级时可以仅升级script，也可以同时升级core+script，这为迭代和维护提供了极大的便利。
关于全量升级和差分升级说明如下：
仅script脚本升级时：对于Air780EXX系列、Air8000系列、Air8101系列是全量升级。
core+script都升级时：对于Air780EXX系列、Air8000系列是差分升级；对于Air8101系列是全量升级。
▼ 全量升级包 ▼
仅script升级时，升级包制作说明如下：
如果只是新增一些自己的脚本逻辑，没有更新底层，可以选择仅脚本升级；
更新完自己脚本后，修改版本号，点击生成量产文件，生成的量产文件中以.bin结尾的就是仅脚本升级的升级包。
▼ 差分升级包 ▼
core+script都升级时，升级包制作说明如下：
每一次core的升级都会带来一些网络上的优化（例如信号差时的网络稳定性）以及一些bug修复，所以在发布新版本以后，用户可以先测试下core对自己脚本有无明显影响或性能提升，然后进行远程FOTA。
对于含core升级的话需要制作差分包，原始版本生成一次量产文件，新版本生成一次量产文件。
针对这两个量产文件，制作一个差分文件：点击到Luatools的主界面，依次点击下方图中蓝框所示意的地方。
特别注意：必须使用luatools_3.0.9及其以上版本，要不差分包升级的时候可能会出问题。
按下图所示选择旧版本以及新版本的固件，然后点击开始执行即可；如果不想输出的差分包在Luatools根目录下，可以自行选择一个输出路径；在你选择的目录下看，新生成的.bin文件就是升级差分包。
二、FOTA升级示例demo
本demo演示的核心功能为，基于Air780EPM的两种FOTA升级方式：
文件系统直接升级：通过模组文件系统中的文件直接升级，代码演示通过Luatools的烧录文件系统功能将升级包文件直接烧录到文件系统然后升级。
分段升级：通过串口将升级包文件分多个片段发送，每个片段接收并写入，代码演示使用USB虚拟串口分段写入升级包升级。
适用场景：非标准数据传输 -> 串口、TCP、MQTT等自定义通道升级；流程精细控制 -> 需要自定义升级前后处理逻辑。
两种FOTA升级测试要点如下：
▼ 文件系统直接升级 ▼
1）核心代码实现
fota_file.lua核心测试代码如下，完整demo详见源码仓库最新文件。
2）文件系统升级操作步骤
参考实操教程搭建好演示硬件环境；
修改配置：在main.lua中取消require("fota_file") 的注释，注释掉require("fota_uart")；
制作升级包：按照第一章节，使用Luatools制作升级包；
烧录文件：
使用Luatools烧录内核固件和脚本代码，通过"烧录文件系统"功能将升级包文件烧录到设备中；
自动升级：设备启动后会自动检测并执行升级流程。
注意："烧录文件系统"功能使用
将制作好的升级包修改名字为update.bin，然后放到一个空文件夹中，在Luatools的"烧录文件系统"功能栏中选中这个文件夹，点击下载即可；烧录成功后，update.bin会在文件系统根目录下，路径为"/update.bin"。
3）查看运行日志
开始升级，读取文件系统目录下的升级包文件/update.bin；
FOTA初始化 → 底层就绪 → 文件写入 → MD5校验通过；
升级完成，版本验证成功；
设备自动重启；
新版本1.0.1正常运行，新增日志确认升级成功。
如下图示：文件系统FOTA升级完全成功，版本从1.0.0升级到1.0.1。
▼ 串口分段升级 ▼
1）核心代码实现
fota_uart.lua核心测试代码如下，完整demo详见源码仓库最新文件。
2）串口升级操作步骤
参考实操教程搭建好演示硬件环境；
修改demo脚本代码：确保main.lua中已注释 require("fota_file")，取消require("fota_uart") 的注释；
制作升级包：按照第一章节，使用Luatools制作升级包；将制作好的升级包放在main.py同级目录下；
烧录文件：Luatools烧录内核固件和修改前的demo脚本代码，烧录成功后，自动开机运行；
通过串口升级：确认设备连接到电脑的串口（虚拟USB串口）；按一下板上的Powerkey键，然后运行Python脚本发送升级包；脚本会自动寻找设备虚拟串口，发送升级命令并传输fota_uart.bin文件；设备接收并验证升级包，升级成功后会自动重启。
3）查看运行日志
USB虚拟串口连接，收到#FOTA起始指令；
开始分段接收升级包，每次256字节，累计5751字节；
所有数据包写入成功，MD5校验通过；
升级完成，重启；
重启后新版本1.0.2运行，新增日志确认升级成功。
如下图示：串口FOTA升级完全成功，版本从1.0.0升级到1.0.2。
今天的内容就分享到这里了~
