ESP32cam系列教程003：ESP32cam实现远程 HTTP_OTA 自动升级

· 2023-07-29 · # ESP32 # 嵌入式硬件

1.什么是 OTA
2. ESP32cam HTTP_OTA 本地准备
3. HTTP_OTA 升级展望
- 3.1 后期版本更新可通过 HTTP_OTA 实现
- 3.2 借助网络云平台实现远程 HTTP_OTA 升级

本教程是 ESP32cam 的系列教程之三，使用 Arduino IDE 对 ESP32cam 开发板进行开发。
本教程代码同样使用与其他 ESP32 开发板。

1.什么是 OTA

OTA 即空中下载技术（Over-the-Air Technology），其可以安全方便地升级设备的固件或软件。远程升级还可以大大降低成本，节省资源，它已成为物联网设备和产品制造商的关键技术之一。

ESP32 开发板支持 3 种 OTA 方式：

Arduino IDE ：主要用于软件开发阶段，实现不接线固件烧录
Web_OTA：通过 Web 浏览器手动提供应用程序更新模块
HTTP_OTA：固件存放到 http 服务器端，设备自动判断是否需要联网下载固件升级

本文主要介绍：HTTP_OTA 的原理与实现。

2. ESP32cam HTTP_OTA 本地准备

2.1 HTTP OTA 升级原理

本地程序在开机连接 WIFI 后发送 http 请求获取远程服务器中的升级 json 文件。
通过对比 json 中的远程版本信息与本地的版本信息判断是否一致。
若远程版本信息与本地版本不一致，则本地需要更新程序。
通过 json 中的版本信息在远程服务器中拉取需要更新的程序的 .bin 文件。
依据下载下来的 .bin 自动完成版本的升级，然后自动重启开发板。
重复第一步获取远程 json 文件判断是否需要更新。

2.2 开发板本地基准程序（程序版本：1_0_0）

本地 1_0_0 版本程序主要内容如下：

当前版本（非常重要，升级依据）
远程升级的 json 链接与远程固件的文件夹链接
获取并解析 json 的函数 httpGETRequest
依据 json 判断是否需要更新的函数 isOrNotNeedUpdate
以及其他基础信息组成

#include <WiFi.h>

#include <HTTPClient.h>
#include <ESP32httpUpdate.h>
#include <Arduino_JSON.h>

/**********根据实际修改**********/
const char* wifi_ssid = "TP-LINK_1760";   // WIFI名称，区分大小写，不要写错
const char* wifi_password = "987654321";  // WIFI密码

// 特别重要，升级依据！！！
// 设置当前代码版本 格式 1_0_0
char* version = "1_0_0";

//远程固件链接，只支持http
const char* baseUpdateUrl = "http://example.cn/esp32/";
const char* updateJson = "http://example.cn/esp32/esp32_update.json";


// esp32_update.json
// {
//     "version":"1_0_1"
// }

/**********根据实际修改**********/


int need_ota_update = 0;
int i = 0;
String jsonBuffer;


// 获取远程 json 升级文件
String httpGETRequest(const char* serverName) {
  WiFiClient client;
  HTTPClient http;
  String payload = "";
  //连接目标网址
  http.begin(client, serverName);
  //发送HTTP站点请求
  int httpCode = http.GET();
  if (httpCode > 0) {
    Serial.printf("[HTTP] GET... code: %d\n", httpCode);
    payload = http.getString();
  } else {
    Serial.printf("[HTTP] GET... failed, error: %s\n", http.errorToString(httpCode).c_str());
  }

  http.end();  //关闭连接
  //返回获得的数据用于Json处理
  return payload;
}

// 依据json文件中版本号与本地版本号，判断是否需要进行更新
void isOrNotNeedUpdate(){
  // 获取远程的升级 json ，判断内部版本与本地是否相同，判断是否需要升级
  jsonBuffer = httpGETRequest(updateJson);
  Serial.println(jsonBuffer);
  //将解析的Json对象值储存在Jsonu缓冲区中
  JSONVar myObject = JSON.parse(jsonBuffer);
  Serial.println(myObject);
  // Serial.println(myObject["version"]);
  const char* ota_version = myObject["version"];
  // Serial.println(ota_version);

  Serial.println("---");

  Serial.print("远程版本： ");
  Serial.println(ota_version);
  Serial.print("本地版本： ");
  Serial.println(version);
  // char * 与 const char * 比较
  // 判断远程版本与本地版本是否相同
  if (String(version) == String(ota_version)) {
    need_ota_update = 0;
    Serial.println("无需升级。。。");

  } else {
    need_ota_update = 1;
    Serial.println("需要升级。。。");
    Serial.print("OTA 升级地址为：");
    // 升级的完整链接， 例如：http://example.cn/esp32/esp32_1_0_1.bin
    String fullUpdateUrl = String(baseUpdateUrl) + "esp32_" + ota_version + ".bin";
    Serial.println(String(fullUpdateUrl));


    // 获取远程 bin 文件进行升级
    t_httpUpdate_return ret = ESPhttpUpdate.update(fullUpdateUrl);
    Serial.println(ret);
    switch (ret) {
      case HTTP_UPDATE_FAILED:
        Serial.printf("HTTP_UPDATE_FAILED Error (%d): %s\n", ESPhttpUpdate.getLastError(), ESPhttpUpdate.getLastErrorString().c_str());
        break;
      case HTTP_UPDATE_NO_UPDATES:
        Serial.println("HTTP_UPDATE_NO_UPDATES");
        break;
      case HTTP_UPDATE_OK:
        Serial.println("HTTP_UPDATE_OK");
        break;
      default:
        Serial.println(ret);
    }
    // version=(char *)ota_version;
  }
  need_ota_update = 0;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);  //波特率115200
  Serial.print("Connection WIFI");
  WiFi.begin(wifi_ssid, wifi_password);    //连接wifi
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {  //等待连接wifi
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  // 调用判断是否需要升级函数
  isOrNotNeedUpdate();
}

void loop() {
// 主程序
  Serial.println(i);
  i++;
  delay(2000);
}

2.3 开发板升级程序（程序版本：1_0_1）

本测试升级程序如下，仅仅在程序版本与主程序中做了调整，以便更清楚的看出是否OTA升级成功。

#include <WiFi.h>

#include <HTTPClient.h>
#include <ESP32httpUpdate.h>
#include <Arduino_JSON.h>

/**********根据实际修改**********/
const char* wifi_ssid = "TP-LINK_1760";   // WIFI名称，区分大小写，不要写错
const char* wifi_password = "987654321";  // WIFI密码

// 特别重要，升级依据！！！
// 设置当前代码版本 格式 1_0_0
char* version = "1_0_1";

//远程固件链接，只支持http
const char* baseUpdateUrl = "http://example.cn/esp32/";
const char* updateJson = "http://example.cn/esp32/esp32_update.json";


// esp32_update.json
// {
//     "version":"1_0_1"
// }

/**********根据实际修改**********/


int need_ota_update = 0;
int i = 0;
String jsonBuffer;


// 获取远程 json 升级文件
String httpGETRequest(const char* serverName) {
  WiFiClient client;
  HTTPClient http;
  String payload = "";
  //连接目标网址
  http.begin(client, serverName);
  //发送HTTP站点请求
  int httpCode = http.GET();
  if (httpCode > 0) {
    Serial.printf("[HTTP] GET... code: %d\n", httpCode);
    payload = http.getString();
  } else {
    Serial.printf("[HTTP] GET... failed, error: %s\n", http.errorToString(httpCode).c_str());
  }

  http.end();  //关闭连接
  //返回获得的数据用于Json处理
  return payload;
}

// 依据json文件中版本号与本地版本号，判断是否需要进行更新
void isOrNotNeedUpdate(){
  // 获取远程的升级 json ，判断内部版本与本地是否相同，判断是否需要升级
  jsonBuffer = httpGETRequest(updateJson);
  Serial.println(jsonBuffer);
  //将解析的Json对象值储存在Jsonu缓冲区中
  JSONVar myObject = JSON.parse(jsonBuffer);
  Serial.println(myObject);
  // Serial.println(myObject["version"]);
  const char* ota_version = myObject["version"];
  // Serial.println(ota_version);

  Serial.println("---");

  Serial.print("远程版本： ");
  Serial.println(ota_version);
  Serial.print("本地版本： ");
  Serial.println(version);
  // char * 与 const char * 比较
  // 判断远程版本与本地版本是否相同
  if (String(version) == String(ota_version)) {
    need_ota_update = 0;
    Serial.println("无需升级。。。");

  } else {
    need_ota_update = 1;
    Serial.println("需要升级。。。");
    Serial.print("OTA 升级地址为：");
    // 升级的完整链接， 例如：http://example.cn/esp32/esp32_1_0_1.bin
    String fullUpdateUrl = String(baseUpdateUrl) + "esp32_" + ota_version + ".bin";
    Serial.println(String(fullUpdateUrl));


    // 获取远程 bin 文件进行升级
    t_httpUpdate_return ret = ESPhttpUpdate.update(fullUpdateUrl);
    Serial.println(ret);
    switch (ret) {
      case HTTP_UPDATE_FAILED:
        Serial.printf("HTTP_UPDATE_FAILED Error (%d): %s\n", ESPhttpUpdate.getLastError(), ESPhttpUpdate.getLastErrorString().c_str());
        break;
      case HTTP_UPDATE_NO_UPDATES:
        Serial.println("HTTP_UPDATE_NO_UPDATES");
        break;
      case HTTP_UPDATE_OK:
        Serial.println("HTTP_UPDATE_OK");
        break;
      default:
        Serial.println(ret);
    }
    // version=(char *)ota_version;
  }
  need_ota_update = 0;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);  //波特率115200
  Serial.print("Connection WIFI");
  WiFi.begin(wifi_ssid, wifi_password);    //连接wifi
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {  //等待连接wifi
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  // 调用判断是否需要升级函数
  isOrNotNeedUpdate();
}

void loop() {
// 主程序
  Serial.println(i);
  Serial.println("OTA 升级成功");
  i++;
  delay(2000);
}

2.4 本地 HTTP_OTA 升级测试

2.4.1 本地运行一个 HTTP 服务

这里使用 vscode 进行：

用 vscode 打开一个空白文件夹
在文件夹中新建目录 esp32，文件 index.html ，目录下新建文件 esp32_update.json
esp32_update.json 中内容是 {"version":"1_0_1"} ,表明当前远程的版本为 1_0_1
index.html 中为标准html结构文件
在 index.html 界面中右键>Open with Live Server 打开

替换 127.0.0.1 为本地 192.168.1.XXX 并拼接 /esp32/esp32_update.json ,如下图所示

2.4.2 替换远程链接并将要升级的程序打包成 `.bin` 文件

将 arduino IDE 中的程序的远程链接替换成本地 HTTP 服务器链接
工具中开发板和 Partition Scheme 选择如下图：
项目中选择导出已编译的二进制文件，导出的二进制文件在同级目录下。
将导出的 .bin 文件重命名为 esp32_1_0_x.bin 样式，并复制到 2.4.1 节中的 esp32目录中，保证使用 http://192.168.1.x/esp32/esp32_1_0_x.bin 能够下载到该文件。