单片机固件版本号常见的规则~

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来源 | 嵌入式情报局

今天给大家带来一个我常用的单片机固件版本定义方式。我相信一些朋友在入职一些小公司的时候一般都是一V1、V2等等这类的版本定义，然而随着项目的不断迭代，软件的逐步铺开，这样的建议版本定义已经无法满足需求，并且产生一大堆问题,比如:

• 设备变砖：某工厂误将适配硬件V3的固件刷入V2设备，导致整批次报废

• 问题追溯难：客户反馈设备异常，工程师耗费3天定位到是v1.2.3的PWM驱动BUG

• 生产混乱：产线同时存在测试版/量产版固件，误刷率高达15%

• 协作低效：硬件工程师更换传感器后，软件组未同步更新版本，引发通信故障

等等，以上这些总结下来主要是这四种风险：

版本不兼容导致设备功能异常
无法快速确认现场设备版本
问题复现时找不到对应代码版本
无法满足医疗/工控设备的版本追溯要求

一、完备的版本号设计方案

1.1 版本号定义模版

主版本.次版本.补丁-hw硬件版本+日期.git哈希.crc校验
示例：2.3.5-hw4+20250504.8a3f2c1.78A2B9C4

1.2 字段详解表

字段	规则说明	技术实现
主版本	架构级不兼容更新时递增	手动设置，重置次版本/补丁
次版本	新增向下兼容功能时递增	手动设置，重置补丁
补丁	BUG修复/优化时递增	自动基于Git提交数生成
hw硬件	PCB版本号（V4.2→hw4）	从硬件配置文件读取
日期	固件编译日期（YYYYMMDD）	自动获取系统时间
git哈希	取前7位提交ID	`git rev-parse --short=7`
crc校验	固件完整性校验码	计算整个二进制文件的CRC32值

二、具体如何实施？

2.1 固件代码实现

现在单片机基本上都还是C语言为主导，主打还是一个高效，那么下面以结构体的方式进行说明如下:

2.1.1 版本信息结构体

// version.h
#pragma once
#include <stdint.h>

// 存储到Flash的0x0800F000地址
typedefstruct __attribute__((packed)) {
    uint8_t major;          // 主版本
    uint8_t minor;          // 次版本
    uint16_t patch;         // 补丁号（自动生成）
    uint8_t hw_version;     // 硬件主版本
    uint32_t build_date;    // 构建日期
    char git_sha[8];        // Git提交哈希（7字符+结束符）
    uint32_t file_crc;      // 固件文件CRC32校验码
} FirmwareVersion;

// 通过指针访问版本信息
#define FW_VERSION ((FirmwareVersion*)0x0800F000)

2.1.2 CRC校验集成

// 在链接脚本中保留CRC存储区域
LR_ROM 0x08000000 0x100000 {
    ER_CRC 0x0800FFF0 EMPTY 0x00000004 { }
}

// 编译后脚本自动注入CRC值
$ arm-none-eabi-objcopy --update-section .CRC=checksum.bin firmware.hex

比较简单吧，基本上方法就是在flash的固定区域中预留一段空间出来便于用于后续自动化工具的填充，当然你也可以自己去填充，不过就是麻烦了点，而且容易搞错。

2.2 制作自动化工具

自己做的工具肯定是要好用，每次设计我主要考虑如下四个方面的功能，也是我觉得非常有必要的四个方面。

• 1、能够自动打包带版本号的固件文件

•2、读取PCB配置文件中的硬件版本

• 3、完整性保护，自动计算并注入CRC校验码

• 4、追溯支持，嵌入Git提交信息和构建时间

2.2.3 核心代码片段

对于自动化工具的开发这里不过多展示，因为windows有非常多的方式，这里仅仅给出来一些大致的思路伪代码，供大家参考，思路也很简单，结合IDE生成的bin文件或者hex文件进行版本信息获取后填充到bin和hex中。

# 自动生成版本信息
def generate_version():
    # 获取Git信息
    git_sha = subprocess.check_output(
        ['git', 'rev-parse', '--short=7', 'HEAD']
    ).decode().strip()
    
    # 读取硬件版本
    with open('hw_config.json') as f:
        hw_ver = json.load(f)['main_version']
    
    # 计算CRC32
    with open('firmware.bin', 'rb') as f:
        crc_val = zlib.crc32(f.read()) & 0xFFFFFFFF
    
    return {
        "version": f"{major}.{minor}.{patch}",
        "hw_version": hw_ver,
        "build_date": datetime.now().strftime("%Y%m%d"),
        "git_sha": git_sha,
        "crc": f"{crc_val:08X}"
    }

三、字段的利用

既然我们在版本号中进行设计，那总得把各个字段用起来吧，当然这个也需要结合大家实际项目的需求，比如我这边通常会在Bootloader有个校验逻辑如下代码所示:

// 固件升级时执行校验
int validate_firmware(FirmwareVersion *new_ver) {
    // 硬件版本检查
    if (new_ver->hw_version != CURRENT_HW_VERSION) {
        send_error("ERR_HW_MISMATCH");
        return-1;
    }
    
    // CRC完整性校验
    uint32_t calculated_crc = calculate_crc(new_ver);
    if (calculated_crc != new_ver->file_crc) {
        send_error("ERR_CRC_FAIL");
        return-2;
    }
    
    // 防版本降级
    if (compare_version(new_ver, current_ver) < 0) {
        send_error("ERR_VERSION_ROLLBACK");
        return-3;
    }
    return0;
}