ISP/OTA升级介绍，A/B分区升级，不同版本芯片不同处理方法

王***

STC, ISP/OTA升级介绍，A/B分区升级，不同版本芯片不同处理方法, 开源参考程序

ISP (In-System Programming) 即“在系统编程”，这是 STC 主导的技术
这是一种对芯片（如单片机、FPGA、存储器）进行程序烧录的技术。这里的“在系统”是指：芯片已经被焊接在电路板（PCB）上之后，不再需要将芯片取下来，而是直接通过预留的接口线（如 JTAG、SWD、UART、SPI 等）对芯片内部的程序进行写入或擦除。

OTA (Over-the-Air) 是一种通过无线通信网络（如 Wi-Fi、蓝牙、4G/5G、LoRa 等）接收数据包，对设备进行远程固件或软件更新的技术，但现在 大量的实际是有线升级的ISP也故意叫OTA。
通常来讲，OTA也会被用在系统升级的一种泛用定义上，因为蓝牙/WIFI等方式，最终还是通过接口线对单片机进行程序的重新烧写，所以在更新单片机程序这件事上来讲，ISP/OTA其实是差不多的定义


那么通常的更新程序手段有哪些呢？
一种是通过官方的下载程序升级的，使用USB转串口，或者USB直接下载，使用官方的ISP软件，走的是官方下载协议，内部程序中，是系统固化的BootLoader来处理，无需用户程序介入
还有一种就是通过蓝牙串口转发，配置好校验位和波特率后，也可以通过官方的ISP软件下载，这种其实也算OTA的一种定义场景


还有就是用户使用自己编写的BootLoader进行程序的更新，这个时候因为是完全由用户控制，所以自由度就比较大了，常见的数据接收手段都能用来更新程序。
例如Wifi/蓝牙/4G/红外线/SPI/IIC/CAN/LIN等众多方式，只要能完成数据通讯就可以进行程序的更新。

而A/B 分区（也称为 Dual-Bank 或双分区机制）是 OTA 升级中一种为了保证安全性和体验而采用的存储架构设计。

• 核心原理将设备的存储空间（Flash）划分为两个独立的区域，通常称为 A 区（主分区）和 B 区（备份分区）。这两个区域大小相同，都可以存放完整的系统固件。
  
  

• 状态一：设备当前正在运行 A 区的旧系统。
• 状态二：B 区处于闲置状态。
  
  

• 升级流程(1) 沉默下载：当 OTA 升级开始时，设备继续运行 A 区的系统，用户正常使用不受影响。同时，设备在后台悄悄将下载的新固件写入闲置的 B 区。(2) 校验与激活：写入完成后，系统会校验 B 区数据的完整性。校验通过后，系统修改启动标志位，告诉引导程序（Bootloader）下次从 B 区启动。(3) 重启切换：设备重启。引导程序读取标志位，直接加载 B 区的新系统。此时，原来的 A 区变成了闲置的备份分区，等待下一次升级使用
  
  

在普通单片机上的实现差异：由于很多单片机在写入 Flash 时无法同时读取指令（即无法运行程序），所以在单片机上实现 A/B 升级时，通常流程是：先将数据下载到缓存或外部存储，需要写入 Flash 时，程序统一跳转到用户编写的 Bootloader 中（此时 A/B 区都不运行），由 Bootloader 将新固件写入目标分区。如果更新中途出现断电或数据传输失败，Bootloader 会在下次启动时检测，自动跳转到未损坏的那个分区（如保留的 A 区），从而保证设备不“变砖”。


当然由于A/B分区所需空间是双倍大小，而程序有时候会不够用，所以还有一种更新方式是，只保留一个用户BootLoader和程序区。但是更新程序时，如果出现中断或者数据断开，则下次上电或者恢复后，程序仍然保留在BootLoader运行。保证程序区如果不完整则不会跳转过去执行，防止程序死机。
这种方式还可以搭配一个看门狗，发现程序死机的时候，可以通过看门狗纠正回到程序开始，然后进入BootLoader等待重新刷写（异常问题回到等待下载状态，不会继续卡死）




STC单片机如果想要实现普通的ISP/OTA更新，目前已经有了不少参考案例：
深圳国芯人工智能有限公司-在线升级
手机也能对AI8051U, ISP/OTA升级用户程序了，使用用户系统区实现 - ISP下载/做自己的ISP 国芯人工智能技术交流网站 - AI32位8051交流社区

但是如果想要实现A/B分区更新，目前需要分成两种单片机不同的处理方法
支持用户系统区的单片机：AI8051U，STC32G144K246及其后续支持划分用户系统区的单片机
不支持用户系统区的单片机：AI8/AI32系列，STC32G12K128及其不支持划分用户系统区，但是支持全部FLASH可划分为EEPROM操作的单片机

这里主要一个区别是，中断跳转不同和地址映射不同
在支持用户系统区的单片机中，由硬件处理中断跳转地址和程序地址偏移，直接将原有程序下载进去即可，无需更改工程设置，可以完全当成不改动程序，且可以用来切换两套程序的单片机
如果不支持这个特性，那么就需要手动设置BOOT和APP程序不同的程序，要手动处理中断跳转问题（因为中断跳转只能是固定地址，需要使用额外方法来判断究竟是谁要用），要设置中断地址偏移和程序地址偏移，相对来讲稍微麻烦一点

王***

这里针对传统 STC32 / STC8 系列，无用户系统区的单片机（但是可以操作全部FLASH空间）

提供一种BOOT和APP之间共享中断的方案，无需重定向中断向量表
且支持多个APP同时使用中断
ota程序升级.zip (101.24 KB, 下载次数: 8)

2026-1-24 17:55 上传

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BOOT程序：

#include <AI8H.H>

int cnt = 0;
int ota_cnt = 0;
void Timer0_Init(void);
unsigned int xdata ISR_Offset _at_ 0x400;         //偏移地址，定义在1k的xdata处
#define LDR_SIZE 0x1800

void All_Isr(void)
{
        cnt++;
}

void Timer0_Isr(void) interrupt 1
{
        ((void (code *)())(ISR_Offset))();
}

void main(void)
{
        P_SW2 |= 0x80;
        ISR_Offset = (unsigned int)All_Isr;//给定中断地址
        P4M0 = 0x00; P4M1 = 0x00; 
  P6M0 = 0x00; P6M1 = 0x00; 
        Timer0_Init();
        EA = 1;
        while(1)
        {
                if(cnt>=200)
                {
                        cnt = 0;
                        P40 = ~P40;
                        P60 = ~P60;
                        ota_cnt++;
                        if(ota_cnt>10)
                        {
                                ota_cnt = 0;
                                EA = 0;//跳转之前记得给中断关了，不然乱蹦跶
                                ((void (code *)())(LDR_SIZE))();
                        }
                }
        }
}


void Timer0_Init(void)                //1毫秒@24.000MHz
{
        AUXR |= 0x80;                        //定时器时钟1T模式
        TMOD &= 0xF0;                        //设置定时器模式
        TL0 = 0x40;                                //设置定时初始值
        TH0 = 0xA2;                                //设置定时初始值
        TF0 = 0;                                //清除TF0标志
        TR0 = 1;                                //定时器0开始计时
        ET0 = 1;                                //使能定时器0中断
}
复制代码

app程序：

#include <AI8H.H>

int cnt = 0;

void Timer0_Init(void);
unsigned int xdata ISR_Offset _at_ 0x400;         //偏移地址，定义在1k的xdata处

void All_Isr(void)
{
        cnt++;
}

void main(void)
{
        P_SW2 |= 0x80;
        ISR_Offset = (unsigned int)All_Isr;//给定中断地址
        P4M0 = 0x00; P4M1 = 0x00; 
  P6M0 = 0x00; P6M1 = 0x00; 
        Timer0_Init();
        EA = 1;
        while(1)
        {
                if(cnt>=50)
                {
                        cnt = 0;
                        P40 = ~P40;
                        P60 = ~P60;
                }
        }
}

void Timer0_Init(void)                //1毫秒@24.000MHz
{
        AUXR |= 0x80;                        //定时器时钟1T模式
        TMOD &= 0xF0;                        //设置定时器模式
        TL0 = 0x40;                                //设置定时初始值
        TH0 = 0xA2;                                //设置定时初始值
        TF0 = 0;                                //清除TF0标志
        TR0 = 1;                                //定时器0开始计时
        ET0 = 1;                                //使能定时器0中断
}
复制代码

程序主要使用xdata不断电情况下不变的特性，通过一个变量来存储不同的中断函数地址
然后在app内，不使用interrupt定义，而是使用普通函数写完成中断程序后，将此函数的地址赋值给这个共同约定好的变量，使其可以在BOOT的中断函数中被调用一次，以此达到可以不用重定向中断向量，多个APP可用中断函数的作用
APP程序的HEX文件处理方法可以参考：如何把自己的用户区ISP固件和自己的用户区AP固件进行合并供工厂量产使用 - ISP下载/做自己的ISP 国芯人工智能技术交流网站 - AI32位8051交流社区