灵动微MM32 芯片串口升级OTA功能开发3. 串口指令解析
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灵动微MM32 芯片串口升级OTA功能开发3. 串口指令解析
一、创建一个上位机demo
1. 准备环境
本示例用Python写的一个上位机软件，使用python3.11，需要安装依赖的库：
pip install PyQt6 pyserial
上位机运行截图：
2. 上位机架构
上位机采用分层架构，将代码分为以下模块：
┌─────────────────┐
│ UI 界面层 │ ← 用户交互
├─────────────────┤
│ OTA业务逻辑层 │ ← OTAClient: 实现握手、擦除、下载等业务
├─────────────────┤
│ 基础通信层 │ ← OTAComm: 协议帧构造、发送/接收
├─────────────────┤
│ 协议工具层 │ ← ota_protocol: CRC计算、常量定义
├─────────────────┤
│ 串口管理层 │ ← SerialPort: 串口底层操作
└─────────────────┘
项目架构：
xundh-bootloader-desk/
├── main.py # 程序入口
├── ui_mainwindow.py # UI界面层
├── ota_client.py # OTA业务逻辑层 ⭐
├── ota_comm.py # 基础通信层
├── ota_protocol.py # 协议工具层
└── serial_manager.py # 串口管理层
分层说明：
- UI层: 负责界面显示和用户交互
- 业务逻辑层 (
ota_client.py): 实现OTA升级的业务流程 - 通信层 (
ota_comm.py): 负责协议帧构造、发送/接收数据 - 协议层 (
ota_protocol.py): 提供协议常量、CRC计算等工具函数 - 串口层 (
serial_manager.py): 封装串口底层操作
UI部分使用 PyQt6，主要代码由AI生成，不作为本项目重点部分。
2.1 OTAClient 类详解
OTAClient 是OTA升级的核心业务逻辑类，负责与Bootloader的通信协议。
类定义
class OTAClient:
"""
OTA 客户端实现，负责 OTA 业务逻辑。
底层通信由 OTAComm 类负责，此类只关注 OTA 协议层面的业务逻辑。
"""
2.2 初始化方法
def __init__(self, port: str, bin_path: str, baudrate: int = 115200):
self.bin_path = bin_path
self.comm = OTAComm(port, baudrate) # 创建底层通信对象
设计说明：
OTAClient内部持有OTAComm对象，负责底层串口通信- 采用组合模式，将通信功能委托给专门的通信类
- 业务逻辑与底层通信解耦，便于测试和维护
2.3 握手方法 send_handshake()
def send_handshake(self, log: LogCallback, total_timeout: float = 60.0, retry_interval: float = 0.2) -> bool:
"""持续发送握手包直到收到应答或达到总超时时间（1分钟）"""
工作流程：
-
构造握手包
packet = self.comm.build_frame( cmd=CMD_HANDSHAKE, # 命令码: 0x10 cmd_type=TYPE_CONTROL, # 类型: 控制指令 addr=0x00000000, # 地址: 0 data=b"", # 数据: 空 ) -
持续发送并等待应答
- 每次发送后等待2秒应答
- 未收到应答时，等待0.2秒后重试
- 持续1分钟，直到收到应答或超时
-
超时处理
- 1分钟内未收到应答，输出错误提示
- 提示检查串口连接、主控状态、波特率等
2.4 上位机发送握手包完整代码
def send_handshake(self, log: LogCallback, total_timeout: float = 60.0, retry_interval: float = 0.2) -> bool:
"""
持续发送握手包直到收到应答或达到总超时时间（1分钟）。
以固定间隔（默认200ms）不停发送，直到超时或收到回应。
Args:
log: 日志回调函数
total_timeout: 总超时时间（秒），默认60秒（1分钟）
retry_interval: 重试间隔（秒），默认0.2秒（200ms）
Returns:
True 如果握手成功，False 如果失败
"""
if not self.comm.is_open():
raise RuntimeError("串口未打开")
# 构造握手包
packet = self.comm.build_frame(
cmd=CMD_HANDSHAKE,
cmd_type=TYPE_CONTROL,
addr=0x00000000,
data=b"",
)
log(f"开始发送握手包（间隔 {retry_interval*1000:.0f}ms，总超时 {total_timeout:.0f}秒）...")
import time as time_module
start_time = time_module.time()
attempt = 0
# 持续发送握手包，直到收到应答或达到总超时时间
while (time_module.time() - start_time) < total_timeout:
# 检查停止请求
if self._stop_requested:
log("收到停止请求，停止握手...")
return False
attempt += 1
elapsed = time_module.time() - start_time
# 只在第一次发送时打印，后续静默发送
# if attempt == 1:
log(f"已发送握手包 (第 {attempt} 次): {packet.hex(' ').upper()}")
# 发送数据包（不等待应答，立即继续）
if not self.comm.is_open():
raise RuntimeError("串口未打开")
sent = self.comm.serial.send(packet) # type: ignore
# 快速检查是否有应答（短暂等待）
response = None
check_start = time_module.time()
while (time_module.time() - check_start) < 0.05: # 每次只等待50ms检查应答
# 检查停止请求
if self._stop_requested:
log("收到停止请求，停止握手...")
return False
if QT_AVAILABLE:
QApplication.processEvents()
data = self.comm.serial.receive_available() # type: ignore
if len(data) > 0:
# 检查是否是协议帧（以 0x5A5A 开头）
if data.startswith(bytes([0x5A, 0x5A])):
response = data
break
else:
# 可能是文本日志，打印但不中断
try:
text = data.decode('ascii', errors='replace')
text_clean = ''.join(c if 32 <= ord(c) < 127 or c in '\r\n' else '' for c in text)
if text_clean.strip():
log(f"[主控] {text_clean.strip()}")
except:
pass
time.sleep(0.01) # 10ms检查间隔
# 如果收到应答，返回成功
if response is not None:
log(f"收到握手应答 ({len(response)} 字节): {response.hex(' ').upper()}")
log("握手成功！")
# TODO: 解析应答包，检查状态
return True
# 检查是否已超时
if (time_module.time() - start_time) >= total_timeout:
break
# 处理UI事件，避免界面卡死
if QT_AVAILABLE:
QApplication.processEvents()
# 等待间隔后继续发送
time.sleep(retry_interval)
# 超时提示
elapsed_total = time_module.time() - start_time
log(f"❌ 握手失败：已发送 {attempt} 次，等待 {elapsed_total:.1f}秒，仍未收到主控回复")
log(f" 请检查：")
log(f" 1. 串口连接是否正常")
log(f" 2. 主控是否已上电并进入bootloader模式")
log(f" 3. 波特率是否正确（115200）")
return False
握手包示例：
5A 5A 00 FF 00 0A 10 01 00 00 00 00 00 00 00 00 F2 AD
主控回复示例：
5A 5A 00 FF 00 0A 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 19 8E
二、主控接收握手包处理
boot_loader在前节基础上修改架构：
- boot_jump.c
- boot_ota_cmd_handler.c
- boot_ota_handshake.c
- boot_ota_protocol.c
- boot_ota_state.c
- boot_uart.c
- boot_utils.c
- main.c
1. 指令解析
boot_ota_cmd_handler 文件负责对串口指令的解析分流。
2. 握手数据处理
/**
* @brief 等待并处理握手包（完整接收、验证和回应）
* @param timeout_ms 超时时间（毫秒）
* @return true 成功接收并回应握手包，false 超时或失败
*/
bool OTA_Handshake_WaitAndRespond(uint32_t timeout_ms)
{
u32 elapsed_ms = 0;
bool frame_received = false;
/* 初始化协议解析器 */
OTA_Protocol_Init();
// BSP_LOG_Print("B"); /* 调试标记 */
/* 在超时时间内循环接收 */
while (elapsed_ms < timeout_ms) {
/* 持续接收数据，直到没有更多数据或接收到完整帧 */
bool frame_received_inner = false;
/* 快速连续处理所有可用数据，避免数据丢失 */
uint32_t no_data_count = 0;
while (no_data_count < 10) { /* 连续10次没有数据才退出，确保数据包完整接收 */
if (BSP_UART_DataAvailable()) {
no_data_count = 0; /* 有数据，重置计数 */
/* 接收并解析协议帧 */
if (OTA_Protocol_ReceiveFrame()) {
/* 接收到完整帧，标记并退出接收循环 */
frame_received_inner = true;
break; /* 退出内层接收循环，准备处理帧 */
}
} else {
no_data_count++; /* 没有数据，计数加1 */
/* 短暂延时，等待数据到达（避免CPU占用过高） */
volatile uint32_t delay = 100;
while (delay--);
}
}
/* 如果收到完整帧，在这里处理（此时不在接收循环中，可以安全发送） */
if (frame_received_inner) {
OTA_CommandPacket_t cmd_packet;
if (OTA_Protocol_GetCommandPacket(&cmd_packet)) {
/* 检查是否为握手命令 */
if (cmd_packet.cmd == OTA_CMD_HANDSHAKE) {
/* 处理握手命令并发送应答 */
if (OTA_CmdHandler_HandleHandshake(&cmd_packet)) {
frame_received = true;
break; /* 成功处理，退出外层循环 */
}
}
}
/* 重置协议解析器，准备接收下一帧 */
OTA_Protocol_Reset();
}
/* 延时1ms后继续检测 */
BootUtils_DelayMs(1);
elapsed_ms += 1;
}
return frame_received;
}
三、测试
首先打开上位机，点击开始升级。
主控上电，收到握手包，完成握手过程 。
上位机的日志：
下一节实现擦除应用区、接收固件的功能。
DAMO开发者矩阵，由阿里巴巴达摩院和中国互联网协会联合发起，致力于探讨最前沿的技术趋势与应用成果，搭建高质量的交流与分享平台，推动技术创新与产业应用链接，围绕“人工智能与新型计算”构建开放共享的开发者生态。
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