瑞萨电子MCU无感OTA升级功能介绍-电子发烧友网

引言

在工业控制、电机驱动乃至物联网边缘节点中，固件在线升级（OTA）已成为产品生命周期管理的标配。然而传统OTA往往伴随停机、风险与低效。瑞萨电子MCU中的Dual‑Bank闪存架构为工程师带来了几乎“零感知”的升级体验。本文以RX26T为例，拆解无感OTA的实现思路、代码框架与实测情况，帮助开发者在自家项目中快速落地。

一、MCU传统Flash架构与OTA挑战

1.1.单Bank Flash架构

大部分传统MCU使用的是单一Bank Flash设计：

应用程序存放在一片连续的Code Flash区域内

CPU取指（Fetch）和Flash擦写/编程使用同一个物理通道

这就导致了一个先天矛盾：

Flash进入擦除/写入模式时，不能读取指令，这会CPU无法正常执行代码，更不要说响应中断请求

传统的解决方案：

把代码拷贝到RAM区域执行，包括擦写Flash的代码以及需要在Flash处于擦除和编程期间正常执行的其他代码，如下图所示：

1.2.OTA中的具体问题

在OTA场景下，这种单Bank架构会带来一系列挑战：

问题

影响

需要停机升级

业务中断（比如停止电机运行），系统不可用或者性能受限（大部分中断需要间歇关闭）

升级过程遇到意外断电风险

一旦擦写过程中断电，MCU固件受损，有可能会变砖

缺乏回退机制

新固件有BUG，

无法快速恢复旧版本，

只能重刷

这种架构下，即使想做OTA，也必须设计复杂的 Bootloader流程、校验机制，还要小心翼翼控制电源和升级时机，总体开发成本高、可靠性低。

二、瑞萨的无感OTA解决方案

2.1.为什么需要Dual-Bank？

如果能让MCU有两个独立的程序区，一个边跑应用，一个边刷固件，中间互不干扰，升级自然就可以做到：

不中断现有业务

把新固件写好后，一键切换启动区

即使升级失败，也能自动回到老固件

这正是Dual-Bank闪存架构带来的革命性变化。

2.2.Dual-Bank方案简介

瑞萨电子在RX系列、RL78系列、RA系列等MCU 中，均提供了支持Dual-Bank架构设计的型号，可适配工业、汽车、物联网等多种应用场景。

在本篇中，我们以RX26T为例进行详细说明：

RX26T内 512 KB Code Flash被物理划分为 Bank 0/1，各256 KB

Bank 0正常运行应用，Bank 1在后台擦除/写入新固件

升级完成后，通过切换Bank方式修改启动设置，软复位切换到新固件

如升级中断或失败，可以灵活切换回退到原有 Bank启动，保障设备持续运行

这一机制让MCU升级过程真正做到"无感知"，极大提升了系统可维护性和用户体验。

三、RX26T无感OTA实验环境搭建

3.1.硬件环境

MCK-RX26T开发套件

USB转UART工具，用于PC传输更新的固件

逻辑分析仪抓取关键测试波形

3.2.软件环境

IDE：E2Studio2023-07（23.7.0）

编译器：CC-RX V3.06

BSP以及相关外设驱动包：

3.3.Flash驱动配置

为了正常使用Dual-Bank功能，需要在Flash组件中使用以下配置，使用BGO模式，并且让自编程库运行在Code Flash中，无需拷贝到RAM中运行。

3.4.Flash操作关键代码说明

Dual-Bank架构可以支持Flash的操作库在后台运行，可以定义一个回调函数注册，这样当Flash完成擦除和写入命令时，就直接进入后台操作，不会阻塞主循环和中断。

擦除时--->只需发起一次整体擦除，后台等待标志位完成

写入时--->每接收一块数据，发起一次写入，后台等待标志完成，循环直至所有数据写入完毕

主要代码示例如下：

A、Flash回调函数

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voidu_cb_function(void*event)
{
flash_int_cb_args_t *ready_event =event;
switch(ready_event->event)
{
caseFLASH_INT_EVENT_ERASE_COMPLETE:
    ERASE_COMPLETE_f =1;
caseFLASH_INT_EVENT_WRITE_COMPLETE:
    WRITE_COMPLETE_f =1;
caseFLASH_INT_EVENT_TOGGLE_BANK:
break;
default:
break;
}
}

B、Flash初始化

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e_fwup_err_tmy_flash_open_function(void)
{
if(FLASH_SUCCESS !=R_FLASH_Open())
{
return(FWUP_ERR_FLASH);
}
#if(FLASH_BGO_MODE == 1)
flash_interrupt_config_tcb_func_info;
cb_func_info.pcallback = u_cb_function;
cb_func_info.int_priority =1;
if(FLASH_SUCCESS !=R_FLASH_Control(FLASH_CMD_SET_BGO_CALLBACK,(void*)&cb_func_info))
{
return(FWUP_ERR_FLASH);
}
#endif/* (FLASH_BGO_MODE == 1) */
return(FWUP_SUCCESS);
}
}

C、Flash擦除操作

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staticvoidfwup_erase_step(void)
{
 if(!g_erase_started)
  {
    ERASE_COMPLETE_f =0;
   R_FLASH_Erase(FLASH_CF_BLOCK_22,22);
    g_erase_started =true;
  }
 else
  {
   if(!g_erase_done)
    {
     if(ERASE_COMPLETE_f ==1)
      {
        ERASE_COMPLETE_f =0;
        g_erase_done =true;
        g_write_addr =BANK_LO_ADDR;
        g_write_offset =0;
        g_total_writes_completed =0;
        g_fwup_state =FWUP_STATE_WRITE;
      }
    }
  }
}

D、Flash写入操作

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staticvoidfwup_write_step(void)
{
 if(g_write_offset >= TOTAL_DATA_SIZE)
  {
    g_fwup_state = FWUP_STATE_DONE;
   return;
  }
 if(!g_write_in_progress && FWUP_UART_RTS)
  {
   uint8_t*buf =malloc(g_write_chunk_size);
   if(!buf)return;
   uint32_tchunk = (s_flash_buf.cnt >= g_write_chunk_size) ? g_write_chunk_size : s_flash_buf.cnt;
   memcpy(buf, s_flash_buf.buf, chunk);
   if(chunk < g_write_chunk_size) memset(&buf[chunk], 0xFF, g_write_chunk_size - chunk);
        WRITE_COMPLETE_f = 0;
        R_FLASH_Write((uint32_t)buf, g_write_addr, g_write_chunk_size);
        free(buf);
        g_write_in_progress = true;
    }
    elseif (g_write_in_progress && WRITE_COMPLETE_f)
    {
        WRITE_COMPLETE_f = 0;
        g_write_in_progress = false;
        g_total_writes_completed++;
        g_write_addr += g_write_chunk_size;
        g_write_offset += g_write_chunk_size;
        if (s_flash_buf.cnt > g_write_chunk_size)
    {
      s_flash_buf.cnt -= g_write_chunk_size;
     memmove(s_flash_buf.buf, &s_flash_buf.buf[g_write_chunk_size], s_flash_buf.cnt);
    }
   elses_flash_buf.cnt =0;
    FWUP_UART_RTS =false;
  }
}

3.5.无感OTA流程示意图

四、RX26T无感OTA实验测试结果

4.1.逻辑分析仪测试波形

加入测试代码

在主循环100us定时翻转IO口

中断10us定时翻转IO口

在擦除函数进入前后加入翻转IO口

在写入函数进入前后加入翻转IO口

通过波形可以看到整体对中断基本无影响，主循环在写操作中间偶尔会有短时间的延时，实测25us左右，为Flash库进入BGO操作之前的准备时间。

4.2.电机驱动实测

为了进一步验证实际性能，把电机驱动也加入到代码中来，设计2个软件版本，其中：

版本1.1.1上电后，启动电机，并控制转速到2000RPM，打印信息

版本6.0.0上电后，启动电机，并控制转速到500RPM，打印信息

首先烧录版本1.1.1，上电后可以看到电机正常运行，打印信息如下：

这时通过PC端的Tere Term发送版本6.0.0版本的BIN文件，并进入OTA流程，可以观察到电机保持运行，同时持续接收新的固件并写入到Bank1的对应地址，当写入完成后，切换bank并进行复位，复位过程电机会有几秒钟的时间停下来，当新的软件版本启动后，电机会重新启动加速并控制转速在500RPM运行