ESP8266 OTA之Arduino IDE更新

OTA - Over the air update of the firmware 即 空中固件更新。这是乐鑫SDK中极为之Cool的功能!

平时做Arduino 或者 ESP8266的开发都要很苦逼地用USB插着板子,如果用ESP-01的话还得接FDTI232的转换板,我是不知道是我的机器有问题还是驱动程序的问题,经常在iMac上插拔转接线的话连接ESP8266的串口就会丢失,不重新启动机器是没有办法再更新ESP8266的固件,总之我很讨厌那根USB的数据线,无线总比有线的好!

上面这种只是在实验室环境下的情况,还有另一种最实际的应用:当我们的将实验环境中的ESP8266做成产品并交付到客户手上之时应该如何来更新产品中的ESP8266的固件呢?难到要用户拿到服务中心来更新?如果是这样那这个产品一是失败之作,而且也一定做不下去的,至少我们现在还没有遇到过这么坑爹的产品吧。这个时候OTA所能发挥的作用就非常大了,通过无线网络对固件进行重新的分发与更新是WIFI智能产品的一个最基本也是最重要的功能。

如果使用NodeMCU Lua 的话是没有这个功能的,NodeMCU的GitHub上这个问题被放在ISSUSE中很久了,至今还没有办法解决。但我曾找过一些相关的文献资料但也并不是很完美: ESP8266 OTA LUA with WEB UI MANAGEMENT / Nodemcu firmware

但如果你是用Arduino Core For ESP8266 的话这就是小菜一碟了。首先我们得先从理论入手,了解一下OTA的本质是什么它又是怎么样工作的。我们都知道,当使用串口线来更新ESP8266固件时是通过ESP8266中的SerialBootLoader来的进行引导与写入的,这是一种默认方式。OTA则是“绕过”了SerialBootLoader而通过WIFI向ESP8266中的"WIFI Boot Loader"进行通信,由WIFI Boot Loader 来引导无线固件写入更新。当然这个WIFI Boot Loader 就需要我们自已先通过串行线预先写入到的ESP8266中。换句话说,我们得在代码内嵌入用于OTA的 WIFI Boot Loader 。

悻然,这个过程并不需要我们来写,因为Arduino For ESP8266 已经为我们配置一个系列极棒的示例代码,其中就有OTA的WIFI Boot Loader 代码,只是它并不是叫这个名称而已。

好了理论很重要,但不如实践!我们直接动手,先试试将ESP8266做成可以支持OTA。

打开Arduino IDE 从示例菜单里面打开一个叫"BasicOTA" 项(这个名称是不是很LOW)

BasicOTA

具体代码如下所示:

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266mDNS.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <ArduinoOTA.h>

const char* ssid = "..........";
const char* password = "..........";

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Booting");
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) {
    Serial.println("Connection Failed! Rebooting...");
    delay(5000);
    ESP.restart();
  }

  // Port defaults to 8266
  // ArduinoOTA.setPort(8266);

  // Hostname defaults to esp8266-[ChipID]
  // ArduinoOTA.setHostname("myesp8266");

  // No authentication by default
  // ArduinoOTA.setPassword((const char *)"123");

  ArduinoOTA.onStart([]() {
    Serial.println("Start");
  });
  ArduinoOTA.onEnd([]() {
    Serial.println("\nEnd");
  });
  ArduinoOTA.onProgress([](unsigned int progress, unsigned int total) {
    Serial.printf("Progress: %u%%\r", (progress / (total / 100)));
  });
  ArduinoOTA.onError([](ota_error_t error) {
    Serial.printf("Error[%u]: ", error);
    if (error == OTA_AUTH_ERROR) Serial.println("Auth Failed");
    else if (error == OTA_BEGIN_ERROR) Serial.println("Begin Failed");
    else if (error == OTA_CONNECT_ERROR) Serial.println("Connect Failed");
    else if (error == OTA_RECEIVE_ERROR) Serial.println("Receive Failed");
    else if (error == OTA_END_ERROR) Serial.println("End Failed");
  });
  ArduinoOTA.begin();
  Serial.println("Ready");
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop() {
  ArduinoOTA.handle();
}

然后我们将SSPI和Password两个变量设定为你现在所接连的WIFI名称与密码:

const char* ssid = "你的WIFI连接名称";
const char* password = "你的WIFI密码";

然后果决地写入到你的ESP8266中。写入成功后,打开串口监视器你会看到如下的内容:

注意

  1. 你一定要打开串口监视器,否则下一步的内容你将会啥也看不到。
  2. 关闭Arduino IDE 然后重新打开。

然后在工具菜单的端口项中你会发现多了一个 "esp8266-xxxxx 192.168.1.130" 的菜单项,选中它

然后,想看一下效果的话将Setup函数中的打印信息改一下,改成 "Read for OTA",拔掉串口线,用外部电源接上ESP8266并启动它,等上20来秒后,在Arduino IDE上点击上传,盯着你的ESP8266看就会发现它的内置LED在烧写时狂闪,一切就大功告成了!

现在我们对上述的OTA代码进行一下分析就会发现它的实现逻辑其实非常的简单,主要是以下这么几步:

  1. 连接WIFI
  2. 配置 ArduinoOTA 对象的事件函数
  3. 启动 ArduinoOTA 服务 ArduinoOTA.begin()
  4. loop() 函数将处理权交由 ArduinoOTA.handle()

清楚这个代码逻辑后,我们就可以按照实现的开发需要对其进行更改。例如可以加入一个标志位 flag,用于标识当前运行状态

  1. flag = 0 普通工作模式
  2. flag = 1 刷机模式

然后通过硬件(按钮)或者软件(如MQTT或其它通信协议)方式来控制这个标志位以控制ESP8266的运行模式:

void loop() {
  if (flag ==0 ) {
    // 正常工作状态的代码
  } else {
    ArduinoOTA.handle();
 }
}

这样我们就可以随时通过WIFI对ESP8266的固件进行更新了。

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