STM32差分升级增量算法源码，C语言编写，支持IAP和OTA，适用于物联网和车联网

单片机 stm32 差分升级 增量升级算法源码提供移植 纯c编写跨平因为是程序源码 IAP升级 OTA升级 物联网 车联网 适用DiffIAP 差分升级库—— 代码级功能说明书作者XXX资深嵌入式系统架构师版本v1.3 对应源码包 code-DiffIAPV1.3merged--------------------------------------------------------------------前言本文站在“代码即文档”的角度对 DiffIAP-V1.3 做一次“逐模块、逐流程、逐字节”的剖析帮助移植者、维护者、二次开发者 100% 理解每一行代码存在的意义。阅读本文时请与源码文件并行打开按章节索引即可快速定位。--------------------------------------------------------------------仓库总览DiffIAP 采用“PC 端生成补丁 单片机端打补丁”的经典 C/S 模型--------------| PCQT/C || 1. 生成补丁 |------┬-------│ .patch------┴-------| STM32/MCU || 2. 打补丁 |--------------核心算法BsDiff —— 差分提取基于后缀排序 贪心匹配LZ77 —— 无损压缩滑动窗口 Hash 链CRC32 —— 端到端完整性校验--------------------------------------------------------------------目录树与模块职责Diff-IAP-MCU/ // 单片机端C 语言ROM ≤ 40 KBRAM ≤ 1.3 KB├─ BSdiff/│ ├─ bspatch.c/h // 仅“打补丁”算法无差分生成│ └─ bsdiff.c/h // 仅“生成补丁”算法PC 端使用├─ LZ77/│ ├─ lz_unzip.c/h // 解压│ └─ lzzip.c/h // 压缩PC 端├─ ROMFileAPI/ // 底层抽象层│ ├─ flash_api.c/h // Flash 读/写移植口│ ├─ file_api.c/h // 类 POSIX 文件指针语义│ └─ crc32.c/h // 增量 CRC32└─ malloc.h // 映射到 SRAMIN 的 TLSF 小堆Diff-IAP-QT/ // PC 端QT 5.xC└─ 同名模块算法代码完全一致仅 flash_api 被替换成“内存指针memcpy” 实现方便调试。--------------------------------------------------------------------算法流水线拆解3.1 补丁文件格式小端Offset | Len | Description-------┼-----┼----------------------0 | 4 | oldfilelen4 | 4 | oldfilecrc328 | 4 | newfilelen12 | 4 | newfilecrc3216 | 4 | patchfilelen含头20 | 1 | zip_flag0~5 → 1 KB~32 KB 窗口21 | X | LZ77 压缩后的 BsDiff 控制流数据流3.2 控制流语义Creat_PatchDataPack 状态机压缩流解压后得到“原子指令”序列每条指令包含ctrl_byte高 2 bit 旧地址长度中 3 bit 差分块长度低 3 bit 额外块长度old_index变长 1~4 B指向旧文件绝对偏移diff_len变长 0~4 B差分块字节数extra_len变长 0~4 B额外块字节数diff_data差分块与旧文件字节相加extra_data新增块直接拷贝状态机逐字节解析缓存到 PatchDataPackLen默认 4 B即调用 Patchdata_handler 写入 Flash保证 RAM 占用 1.3 KB。3.3 后缀排序 贪心匹配BsDiffqsufsort() 生成旧文件后缀数组 I[]search() 在新文件滑动窗口内二分查找最长匹配循环输出 (add, copy, extra) 三元组其中 copy 段即为差分块3.4 LZ77 压缩/解压单片机 stm32 差分升级 增量升级算法源码提供移植 纯c编写跨平因为是程序源码 IAP升级 OTA升级 物联网 车联网 适用压缩采用 64K 入口 Hash 表链H(key)((key)8)|(key1)支持 4 级编码8/16/24/32 bit索引长度单文件最大窗口 32 KBzip_flag5解压边解压边回调 UnZipData_Handle()实现“流式”打补丁无需全文件缓存。--------------------------------------------------------------------单片机端移植接口4 个钩子函数4.1 Flash 读写int flashread(FLASHADDRESS addr, uint8_t *buf, int len);int flashwrite(FLASHADDRESS addr, uint8_t *buf, int len);要求任意字节对齐写前自动擦除若驱动未擦需自行包装返回实际读写长度出错返回 -14.2 动态内存#define DiffIAP_malloc(s) mymalloc(SRAMIN,(s))#define DiffIAP_free(p) myfree(SRAMIN,(p))建议实现 TLSF 或 TLSF-lite保证 O(1) 分配最大单次申请解压窗口 1 (10zipflag) 哈希表 64K * 12 B ≈ 1.3 MBzipflag5 时。若 RAM 不足可在 PC 端强制 zip_flag≤2≤4 KB--------------------------------------------------------------------典型 RAM/ROM 占用STM32F103C8T6, zip_flag0Section | Size---------------┼---------.text | 22 324 B.rodata | 2 180 B.bss | 260 B.data | 56 BHeap(窗口Hash)| 1 024 B 0 Bzip_flag0 无 HashTotal ROM | ~24 KBTotal RAM | ~1.3 KB可接受--------------------------------------------------------------------时序图MCU 端打补丁CPU 主频 72 MHzFlash 等待 2 WS实测 174 KB → 174 KB 补丁仅 93 B耗时 62 ms[上电] → IAP Bootloader↓GetPatchFileInfoCheck() // 1. 校验旧文件 CRC↓do_BsPatch() // 2. 边解压边写 Flash↓doGetNewFileCRC() // 3. 校验新文件 CRC↓SetUpdateFlag() → SystemReset()--------------------------------------------------------------------错误码全量表返回值 | 含义--------┼--------------------1 | 文件/Flash 操作异常-2 | 旧文件 CRC 不匹配-3 | 补丁流格式非法-4 | 解压回调返回错误-5 | 新文件 CRC 校验失败0 | 新文件长度成功--------------------------------------------------------------------PC 端 QT 工具使用点击“浏览旧文件”“浏览新文件”点击“生成补丁” → 自动弹出进度条补丁命名规则OldBaseName2NewBaseName.bin一键“打开文件夹”即可拿到补丁通过串口/Ymodem/TFTP 下发到设备--------------------------------------------------------------------与整包升级对比指标 | 整包升级 | 差分升级本方案------------┼----------┼--------------------流量 | 100% | 0.01~5%实测升级时间 | 60 s | 1~3 s断点续传 | 难 | 易补丁小功耗 | 高 | 低时间短版本回滚 | 需双备份 | 单备份即可结论差异越小收益越大两者可共存——小改走差分大改走整包。--------------------------------------------------------------------二次开发 FAQQ1. 如何支持双分区冗余A: 在 doBsPatch() 前把入参 NewFileAddr 指向“备份区”完成后再整体搬运到 APP 区实现“掉电安全”。Q2. 窗口大小能否动态协商A: 可在补丁头 20 字节后追加 1 字节“建议窗口”MCU 根据剩余 RAM 自动向下对齐到 2 的幂。Q3. 多固件合并升级A: 上层协议把多个补丁顺序下发循环调用 do_BsPatch() 即可本库无文件系统依赖。--------------------------------------------------------------------结语DiffIAP-V1.3 通过“BsDiff LZ77 CRC32”黄金组合在 24 KB ROM / 1.3 KB RAM 的严苛约束下实现了工业级的差分升级能力。代码 100% C 语言无浮点、无递归、无标准库依赖可一键移植到任何 Cortex-M0/M3/M4/M7、RISC-V、8051大模式等平台。希望本文能成为你深入源码、快速定位、安心上线的随身手册。 Happy diffing!