在當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式系統(tǒng)飛速發(fā)展的時(shí)代，確保設(shè)備運(yùn)行最新固件對(duì)于維持安全性、功能和性能至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)的無線更新（OTA）方法往往效率低下，特別是在帶寬受限的環(huán)境中，如網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。傳輸完整固件不僅會(huì)引發(fā)顯著延遲，還會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，芯科科技（Silicon Labs）推出了Delta DFU（設(shè)備固件更新）技術(shù)，僅傳輸當(dāng)前固件與新固件之間的差異數(shù)據(jù)，從而大幅縮小了更新文件大小，縮短了傳輸時(shí)間。

在這篇文章中，我們將探討Delta DFU的優(yōu)勢(shì)、對(duì)固件更新效率的影響，以及在實(shí)際場(chǎng)景中取得的成果。

了解Delta設(shè)備固件更新

Delta DFU的核心工作原理是將設(shè)備的當(dāng)前固件映像與需要應(yīng)用的新固件進(jìn)行比較，然后創(chuàng)建一個(gè)增量補(bǔ)丁文件，其中僅包含兩個(gè)版本之間的更改。這個(gè)增量文件比完整固件映像小得多，因此空中下載傳輸時(shí)間顯著縮短。Delta DFU流程已與Simplicity Commander工具和Gecko Bootloader集成，確保在各種設(shè)備和無線協(xié)議之間實(shí)現(xiàn)廣泛的兼容性。

Delta DFU的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠最大限度地減少更新期間需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。這在帶寬有限或需要同時(shí)更新多個(gè)設(shè)備的情況下尤為顯著。通過僅傳輸差異數(shù)據(jù)，Delta DFU可以顯著提高更新效率，降低目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的能耗，并提升整體固件更新體驗(yàn)。

固件更新安全性和設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

安全性是固件更新流程中的關(guān)鍵要素。雖然Delta Diff過程可以在本地PC上完成，以最大限度地緩解安全風(fēng)險(xiǎn)，但Delta補(bǔ)丁文件仍需通過無線協(xié)議接收，這使得協(xié)議容易遭到篡改。為解決這個(gè)問題，Gecko引導(dǎo)裝載程序會(huì)在應(yīng)用Delta文件之前對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，確保更新合法且未經(jīng)篡改。此外，還可以對(duì)固件更新進(jìn)行加密并應(yīng)用加密簽名，防止未經(jīng)授權(quán)修改固件更新，進(jìn)一步增強(qiáng)安全性。

Delta DFU的設(shè)計(jì)還注重可重用性和集成難易度。它旨在與Simplicity Commander和Gecko Bootloader無縫協(xié)作，充分利用這兩款工具的優(yōu)勢(shì)來優(yōu)化更新流程。此外，該系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，允許在不同平臺(tái)中搭配各種無線協(xié)議使用。

使用Delta DFU取得的成果

為了驗(yàn)證Delta DFU的實(shí)際效果，我們?cè)?53個(gè)藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，Delta DFU顯著提高了更新效率。例如，在使用LZMA壓縮文件更新完整映像時(shí)，需要近5小時(shí)的時(shí)間，而使用LZMA壓縮增量更新文件則將時(shí)間縮短至短短36分鐘——減少了80%以上的時(shí)間。這項(xiàng)分析專注于GCC編譯器的結(jié)果，但Delta更新機(jī)制獨(dú)立于編譯器，因此可以與任何編譯器有效配合使用。

值得注意的是，這些測(cè)試是在非受控環(huán)境下完成的，許多外部因素（如干擾）可能會(huì)影響性能。盡管如此，這些環(huán)境具有代表性，反映了現(xiàn)實(shí)用例中的典型情況。通過微調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置和優(yōu)化針對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淞可矶ㄖ频膮?shù)，可以進(jìn)一步提升速度。因此，此處顯示的更新時(shí)間僅供參考，但Delta更新在節(jié)省時(shí)間方面的潛力毋庸置疑，尤其是在大型藍(lán)牙LE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)尤為顯著。

總之，測(cè)試結(jié)果表明，Delta更新不僅可以最大限度地減少停機(jī)時(shí)間，還能提升大型設(shè)備組的運(yùn)營效率。即使在條件欠佳的情況下，也能大幅改進(jìn)固件更新流程。

結(jié)論

芯科科技的Delta DFU技術(shù)體現(xiàn)了OTA更新領(lǐng)域的重大進(jìn)步，為維護(hù)和更新物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了一種高效的方法。通過僅傳輸固件版本之間的差異數(shù)據(jù)，Delta DFU顯著縮小了更新文件大小，加快了更新速度，并減少了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。盡管本報(bào)告的測(cè)試結(jié)果是基于藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)得出的結(jié)論，但Delta DFU技術(shù)獨(dú)立于協(xié)議，可以與芯科科技的任何無線協(xié)議無縫集成，是一項(xiàng)面向現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的強(qiáng)大多功能解決方案。

隨著物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)展，能夠在眾多設(shè)備上有效管理固件更新變得越來越重要。Delta DFU推出了一種安全高效的可擴(kuò)展方法，確保設(shè)備能夠以最小的干擾和最高的效率保持最新狀態(tài)。無論在帶寬受限的環(huán)境還是大規(guī)模部署中，Delta DFU都是一種理想的解決方案。