大多數(shù)Bootloader 包含兩種操作模式。
- 啟動(dòng)加載模式
- 下載模式
對(duì)于大多數(shù)汽車軟件開發(fā)者來(lái)說(shuō)，從客戶需求的角度，他們更多關(guān)心Bootloader的下載模式。
下面我們將從CAN Bootloader的一般需求入手，來(lái)介紹一下CAN Bootloader 的整個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程。
通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)升級(jí)一般需要考慮下面幾個(gè)方向。
01 針對(duì)單一節(jié)點(diǎn)
CAN網(wǎng)絡(luò)是串行結(jié)構(gòu)，在對(duì)節(jié)點(diǎn)升級(jí)的時(shí)候，不能被別的節(jié)點(diǎn)影響，也不能影響到別的節(jié)點(diǎn)。這里就需要進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)升級(jí)。在OEM 的規(guī)范中會(huì)對(duì)每一個(gè)ECU 都有自己的診斷ID。一般情況下針對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)的ECU有。
兩個(gè)接收ID
- 功能尋址ID
- 物理尋址ID
一個(gè)發(fā)送ID
- 診斷發(fā)送ID
這樣可以確保點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的操作，和其他節(jié)點(diǎn)互相不干擾。
02 節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)計(jì)
在CAN網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新，最進(jìn)本的就是master ECU 把數(shù)據(jù)有效的傳輸給Slave ECU, 這樣Slave ECU 對(duì)自身的flash 進(jìn)行操作。在這個(gè)過(guò)程中需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定要求。
-
保證數(shù)據(jù)傳遞的有效性-->傳輸過(guò)程沒有錯(cuò)誤
-
保證數(shù)據(jù)本身的真實(shí)性--> 未被篡改
-
保證數(shù)據(jù)發(fā)送方的可靠性-->被授權(quán)的ECU
-
保證數(shù)據(jù)本身的正確性--> 是否與Bootloader 兼容
-
等等需求
這里對(duì)傳輸過(guò)程的保證，汽車OEM 一般通過(guò)UDS 讓Master ECU 和 Slave 進(jìn)行交互。通過(guò)握手協(xié)議，以及一些routine 來(lái)對(duì)上面需求進(jìn)行一一實(shí)現(xiàn)。
針對(duì)UDS 這里不一一介紹，可以翻閱14229 自行查詢。
注意這里缺少新版的 0x29 服務(wù)。
UDS診斷29認(rèn)證服務(wù)-Authentication Service
03 進(jìn)入Bootloader 模式
一般來(lái)說(shuō)這里有一下幾種方式
-
APP 主動(dòng)跳轉(zhuǎn)至 Bootloader 模式
-
上電啟動(dòng)由于Bootloader 檢測(cè)APP 失效，主動(dòng)停留在Bootloader
-
APP 軟件異常，自動(dòng)復(fù)位到Bootloader 模式下。
這里針對(duì)OEM 的升級(jí)需求，一般是 第一種， APP 主動(dòng)跳轉(zhuǎn)至Bootloader 模式。因?yàn)锽ootloader 不一定都是需要依賴UDS的，這里統(tǒng)一叫Bootloader 模式，OEM 的 UDS 的規(guī)范里面的名稱叫做programming session。
一般來(lái)說(shuō)OEM 會(huì)在APP 里面先進(jìn)行session 跳轉(zhuǎn)，身份驗(yàn)證。
最后通過(guò) 10 02 命令讓APP 跳轉(zhuǎn)到Bootloader 模式下。
在我們進(jìn)行bootloader設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以通過(guò)任何特定方式，注意這里的特定方式不能是隨隨便便就可以觸發(fā) 的，防止誤觸進(jìn)入bootloader 模式。
因?yàn)樘D(zhuǎn)的邏輯是 APP 檢測(cè)到一定的條件，然后 對(duì)某些寄存器，或者某些Bootloader 可讀的內(nèi)存空間進(jìn)行寫flag. 隨后進(jìn)行reset. 這樣在reset完成之后， bootloader 會(huì)檢測(cè)到，這次不需要跳轉(zhuǎn)至APP 了。
04 對(duì)bootloader的要求
從實(shí)際的研發(fā)需求出發(fā)，這里列出了一些常用的需求。實(shí)際OEM 的bootloader 可能會(huì)細(xì)化需求，但是最終都是為了下面的目的提出來(lái)的需求。
-
多次數(shù)據(jù)更新
-
刷寫速度，傳輸速度
-
差分更新
-
身份驗(yàn)證
-
數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化
-
對(duì)數(shù)據(jù)的完整性，有效性等進(jìn)行校驗(yàn)
-
對(duì)APP 的有效性進(jìn)行校驗(yàn)
-
上位機(jī)方便友好
在OEM 的需求里，在刷寫過(guò)程一般分為三個(gè)步驟。
-
前處理
-
刷寫
-
后處理
分別是做什么的呢？
前處理
需求各不相同，但是目的基本都一致。
-
避免其他節(jié)點(diǎn)對(duì)升級(jí)過(guò)程的影響
-
避免自身節(jié)點(diǎn)對(duì)升級(jí)過(guò)程的影響
-
避免自身節(jié)點(diǎn)對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的影響
刷寫
通過(guò)一系列的UDS 命令進(jìn)行 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 交互。其目的和前面提到的一致。
-
發(fā)送數(shù)據(jù)的ECU 可靠
-
數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程可靠
-
數(shù)據(jù)有效性(識(shí)別有沒有被篡改)
-
數(shù)據(jù)加密解密數(shù)據(jù)安全
-
等等
后處理
解除自身的特殊狀態(tài)。更新配置參數(shù)等等。
這里面 ECU 需要做好和APP 的相互校驗(yàn)。需要達(dá)到
-
APP 是否有效，Bootloader 需要能判斷出
-
APP 運(yùn)行時(shí)無(wú)效，需要能有效進(jìn)入Bootloader模式。
-
APP 無(wú)效， Bootloader 不應(yīng)該跳入
-
等等
總結(jié)一句話
最基本的Bootloader通過(guò)傳輸協(xié)議把數(shù)據(jù)可靠的寫入指定的內(nèi)存空間
通過(guò)上面的分析，總結(jié)一下我們需要實(shí)現(xiàn)哪些功能。
01 控制器最小系統(tǒng)
單純運(yùn)行Bootloader的軟件，這里是不需要os的。只需要一個(gè)while(1) + 中斷系統(tǒng)順序執(zhí)行即可。
本文以Aurix Tricore芯片示例代碼介紹。
啟動(dòng)代碼
main 函數(shù)
這里面實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，只需要判斷是否進(jìn)入app. 如果不進(jìn)入app. 就只需要監(jiān)聽通訊接口的數(shù)據(jù)，進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的操作即可。
02 通訊驅(qū)動(dòng)
這里面采用的是比較簡(jiǎn)單的CAN 通訊。
一般來(lái)說(shuō)因?yàn)樯衔粰C(jī)在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候，速度是很快的。我們bootloader里面的CAN 接收需要采用中斷的模式進(jìn)行收發(fā)。
對(duì)于CAN 的參數(shù)配置。
波特率
可以根據(jù)芯片手冊(cè)的原理進(jìn)行配置。
這里面對(duì)于Bootloader來(lái)說(shuō)，比較重要的就是波特率和收發(fā)報(bào)文ID 以及中斷模式。
因?yàn)檫@些是需要和上位機(jī)進(jìn)行配合的。
這里給出以下Mcal 代碼初始化CAN時(shí)候的形參。可以大概看出需要初始化的內(nèi)容
對(duì)于bootloader來(lái)說(shuō)，這里只需要三個(gè)接口
初始化，收，發(fā)
03 內(nèi)存驅(qū)動(dòng)
首先看一下內(nèi)存分配
PFLASH
DFLASH
一般來(lái)說(shuō) 被刷的軟件格式是Hex 或S19. 針對(duì)這兩種格式就不說(shuō)了。
code 和 data 可以根據(jù)主機(jī)廠需求分為兩個(gè)或多個(gè)Hex.
所以這里需要對(duì)Pflash 和 DFlash 都進(jìn)行操作。
需要注意的是兩個(gè)不同的flash 操作的 扇區(qū)大小是不一樣的。Mcal提供的接口已經(jīng)做了相對(duì)應(yīng)的處理。
對(duì)于bootloader來(lái)說(shuō)，需要的接口 擦除 和 寫入。
04 額外需求庫(kù)
這里比如需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC 校驗(yàn)
需要對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)解密用到的加密算法
等等
05 交互邏輯 上層應(yīng)用
根據(jù)具體的OEM 需求實(shí)現(xiàn)的功能。比如說(shuō)。配置參數(shù)的交換，與APP軟件的有效位相互校驗(yàn)，等等需求。這里無(wú)法給出對(duì)應(yīng)代碼。
總結(jié) 一張圖
轉(zhuǎn)自汽車電子與軟件
