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汽车ECU固件远程更新的Bootloader设计和实现

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1、I 硕士学位论文硕士学位论文 汽车汽车 ECUECU 固件远固件远程更新的程更新的 BootloaderBootloader 设设 计和实现计和实现 姓 名:彭勇 学 号:1133072 所在院系:汽车学院 学科门类:工学 学科专业:车辆工程 指导教师:张戟 副教授 二一四年三月 万方数据 A dissertation submitted to TongjiUniversity in conformity with the requirements for the degree of Master of Engineering March, 2013 March, 2014 Candidate。

2、: Peng Yong Student Number: 1133072 School/Department: School of Automotive Studies Discipline: Engineering Major: Automotive Engineering Supervisor: Associate Prof. Ji Zhang Design and Implementation of Bootloader for Automotive ECU Firmware Remote Update of the FCEV Drive System 万方数据 汽 车 汽 车 ECUEC。

3、U 固 件 远 程 更 新 的 固 件 远 程 更 新 的 BootloaderBootloader 设 计 设 计 和 实 现 和 实 现 彭 勇 彭 勇 同 济 大 学 同 济 大 学 万方数据 I 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定, 同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提 供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国 家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以。

4、赢利为目 的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活 动。 学位论文作者签名: 年 月 日 万方数据 同济大学学位论文原创性声明同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位 论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开 发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个 人和集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的 法律责任由本人承担。 学位论文作者签名: 年 月 日 万方数据 同济大学 硕士学位论文 摘要 I 摘要摘要 随着汽车电子化程度的不断。

5、提高,汽车上的 ECU 数目和软件代码量也大幅 增长。 数目众多的 ECU 和与日俱增的代码量使得汽车 ECU 固件的更新成为一个 大的挑战。传统的汽车 ECU 固件更新需要专业技术人员的支持,已不足以应对 将来的挑战。 通过无线通信技术, 对汽车 ECU 进行远程更新是未来发展的趋势。 汽车 ECU 固件的远程更新包括软件更新包的下载和烧写两个步骤,第二步的实 现要求 ECU 必须具备在线升级的能力。 为汽车 ECU 设计出能够实现在线升级功 能的 Bootloader 是实现固件远程更新的必要条件。本文基于汽车 ECU 远程更新 应用场景,对汽车 ECU Bootloader 做设计和实现。

6、。 本文首先构建了一个汽车 ECU 固件远程更新系统,该系统是后续整体实验 验证的基础平台。在具体的系统构建中,根据目前可用的车联网通信技术选用移 动网络 3G 技术作为无线通信方式,同时选用分离式的车载平台方案,在分离式 方案中,将无线下载功能、HMI 与 ECU 更新功能分离开来,在智能手机端完成 软件包的下载和 HMI 设计,ECU 的更新功能则通过一个简化的嵌入式车载平台 来实现。 具体到 Bootloader 的设计工作, 先就 Bootloader 的相关技术做了详细的分析 和总结,其中 Bootloader 自身的升级是 Bootloader 设计中的一个难点,本文提出 了一个新。

7、的解决方案,并在具体实现中得到了应用。接下来针对汽车 ECU 远程 更新应用场景,对汽车 ECU Bootloader 提出了相应的功能和性能要求,针对上 述设计要求, 并结合 Bootloader 相关技术分析成果对系统方案进行了详细的设计, 具体包括内存布局、状态流图、具体运行流程以及软件代码结构。 根据系统设计方案,在 MC9S12XS128 上做具体实现。实现过程分为两步: PC 作为上位机的实现; 车载嵌入式平台作为上位机的实现。 第一步先基于 RS232 通信方式,利用超级终端作为上位机软件,在目标 MCU 上实现 Bootloader 的基 本功能,然后再基于 CAN 通信方式,。

8、对 USB-CAN 工具做二次开发,编写上位 机软件,完善 Bootloader 的相关功能。第二步的工作主要是在车载嵌入式平台上 集成在线升级系统的上位机功能服务。 最后, 通过使用两个不同版本的应用程序软件更新包和 Bootloader 软件更新 包,完成了 PC 作为上位机的 Bootloader 在线升级系统验证以及整个 ECU 远程 更新系统的验证。 关键词关键词: 汽车 ECU,远程更新,Bootloader 万方数据 Tongji University Master of Engineering Abstract II ABSTRACT With the increasing o。

9、f automotive electronization, the amount of ECU and codes on the car has been growing dramatically, which becomes a big challenge to the car ECU firmware updates. Traditional automotive ECU firmware update, which needs support from skilled technicians, is unable to meet this challenge. The automotiv。

10、e ECU remote update with wireless communication technology is a trend for future. There are two steps for firmware remote update:the first step is to download the software update package and the second reflashing it into ECU. The later step requires online upgrade ability of ECU. As a result, a Boot。

11、loader with online upgrade ability is essential for automotive ECU remote update, this paper discussed how to design a car ECU Bootloader with demonstration. At first, this paper builds a firmware remote update system, which provides a fundamental platform for the following experimental verification。

12、. 3G mobile network technology is taken as the way of wireless communication based on the current vehicular networking technology and the separate vehicle platform solution is proposed to construct the system. In this solution, the wireless download function, HMI and ECU update features made a separ。

13、ation. The software update download function and HMI design is realized in a smartphone, while the feature of ECU updates in a simplified embedded system. In terms of the design of Bootloader, firstly, the related technology is analyzed and summarized in detail. While the Bootloader self-upgrade is 。

14、difficulty to realize, a new solution is proposed here and implemented in the later concrete application. Secondly, the relevant design requirements for functions and performance had been made to ECU Bootloader for remote update application. According to the design requirements, combined with the re。

15、sults of the technical analysis, the paper carried out a detailed program design, which including memory layout, state flow chart, the specific software running processes and software structures. According to the system design, a concrete implementation is made on MC9S12XS128. The implementation can。

16、 be also divided into two processes: implementation on PC as a host computer; implementation on automotive embedded platform as an upper computer. The first process includes two stages. The first stage, 万方数据 Tongji University Master of Engineering Abstract III which is based on RS232 communication, 。

17、uses HyperTerminal as PC software to achieve the basic functions of the Bootloader on the target MCU. The second, based on CAN communication technology, programs a PC software with the secondary development to USB-CAN tools, and improve Bootloader-related functions. The second process is to integrat。

18、e the host function of online upgrade system into on-board embedded platforms. Finally, by using different versions of update and Bootloader, the paper completes the verification of Bootloader in online upgrade system with PC as the upper computer and the entire ECU remote updates system. Key Words:。

19、 automotive ECU, remote updates, Bootloader 万方数据 同济大学 硕士学位论文 目录 IV 目目录录 第 1 章 绪论 . 1 1.1 课题研究背景及意义 . 1 1.2 汽车 ECU 固件远程更新的研究现状 . 3 1.3 汽车 ECU 在线升级 Bootloader 的研究现状 . 7 1.4 本文主要研究内容 . 10 第 2 章 汽车 ECU 固件远程更新系统构建 . 11 2.1 无线通信方式 . 11 2.2 车载平台方案 . 12 2.2.1 方案介绍 . 12 2.2.2 方案比较 . 13 2.3 系统最终结构 . 14 2.3.1 。

20、服务器端 . 15 2.3.2 手机客户端平台 . 15 2.3.3 车载平台 . 16 2.3.4 汽车 ECU 端 . 16 2.4 本章总结 . 16 第 3 章 Bootloader 相关技术分析 . 18 3.1 基本原理 . 18 3.1.1 一般嵌入式 Bootloader . 18 3.1.2 汽车 ECU Bootloader . 19 3.2 相关技术分析 . 19 3.2.1 内存规划 . 19 3.2.2 中断向量重映射 . 20 3.2.3 进入方式 . 21 3.2.4 增量更新 . 23 3.2.5 两级 Bootloader 方案 . 24 3.2.6 Boot。

21、loader 自更新方案 . 25 3.3 本章总结 . 30 第 4 章 Bootloader 系统设计 . 32 4.1 设计要求 . 32 4.1.1 应用程序在线更新 . 32 万方数据 同济大学 硕士学位论文 目录 V 4.1.2 Bootloader 自更新 . 33 4.2 系统方案 . 33 4.2.1 内存布局 . 34 4.2.2 状态流图 . 35 4.2.3 具体运行流程 . 36 4.2.4 软件架构 . 38 4.3 本章总结 . 39 第 5 章 Bootloader 具体实现 . 40 5.1 MC9S12XS128 介绍 . 40 5.2 内存规划及具体配置 。

22、. 41 5.2.1 内存规划 . 41 5.2.2 具体配置 . 43 5.3 Flash 驱动设计 . 46 5.3.1 Flash 存储器编程方法 . 46 5.3.2 底层驱动编写 . 48 5.3.3 上层接口设计 . 49 5.4 PC 作为上位机的实现 . 51 5.4.1 基于 RS232 通信的实现 . 51 5.4.2 基于 CAN 通信的实现 . 55 5.5 车载嵌入式平台作为上位机的实现 . 60 5.5.1 平台介绍 . 60 5.2.2 上位机软件设计 . 61 5.6 本章总结 . 62 第 6 章 Bootloader 在线更新实验验证 . 63 6.1 软件。

23、更新包的制作 . 63 6.1.1 应用程序软件更新包 . 63 6.1.2 Bootloader 软件更新包 . 64 6.2 PC 作为上位机的 Bootloader 在线升级系统验证 . 64 6.2.1 基于 RS232 通信的试验验证 . 64 6.2.2 基于 CAN 通信的试验验证 . 67 6.3 ECU 远程更新系统的验证 . 69 6.4 本章总结 . 70 第 7 章 全文总结及研究展望 . 71 7.1 全文总结 . 71 7.2 研究展望 . 72 万方数据 同济大学 硕士学位论文 目录 IV 致谢 . 73 参考文献 . 74 个人简历、在读期间发表的学术论文与研究。

24、成果 . 77 万方数据 第1章 绪论 1 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 课题研究背景及意义 当前汽车技术的发展主要包括安全、节能和连通三个大的主题。要顺应这些 主题的发展靠机械方法已经不能得到满足,汽车电子技术成为解决问题的关键。 目前,汽车电子技术已经广泛的应用到了汽车的发动机控制、底盘控制、车身控 制、故障诊断以及音响、通信、导航等各个方面。汽车电子的销售规模快速增长 (图 1.1) 1, 汽车电子产品所占整车的成本也大幅增长, 在近年来上涨了 3 倍, 预计在十年内将占传统汽车总成本的 50%,混合动力汽车的 80%2。汽车电子化 程度已经成为衡量一个国家汽车工业水平的重要标志34。

25、。 30% 22% 32% 16% +5% +10% 200820092010201120122016E 动力控制 安全控制 通讯娱乐 系统 其他 1,340 1,221 1,284 1,580 1,618 2,348 2012-2016E年 复合年均增长率 8.8% 10.2% 10.8% 8.9% 图 1.1 汽车电子各分类市场销售规模及增长(2008-2016E) 随着汽车电子化程度的提高, 汽车上的 ECU 数目和软件代码量也大幅增长。 今天一辆汽车上通常包含 60 多个 ECU,在高端车上 ECU 的总数能达到 100 个 之多。根据 Strategy Analytics(全球著名的。

26、信息技术,通信行业和消费科技市场 研究机构)的数据显示,汽车上的代码量已经从 1990 年的 1 千行增长到 2012 的 1 千万行1。 在 2009 年度 IEEE 综览杂志的一篇文中, 慕尼黑科技大学教授曼弗 雷德 布罗更是指出,在高档汽车上有接近 1 亿行软件代码,相比较 F-35 联合攻 击战斗机的 570 万行代码,波音 787 的 570 万行代码。从某种意义上来讲,我 们的汽车已经开始行驶在代码之上5。 数目众多的 ECU 和与日俱增的代码量使得汽车 ECU 固件的更新成为一个 大的挑战。汽车 ECU 固件的更新主要用于如下两个方面: 万方数据 同济大学 硕士学位论文 汽车 E。

27、CU 固件远程更新的 Bootloader 设计和实现 2 1. 软件的修正 汽车 ECU 软件中不可避免的会存在漏洞,代码量越大,漏洞 数目就越多,当前随着汽车 ECU 代码量的增长,由于软件造成的汽车召回事 件越来越多(图 1.2)6。 2003 20042005 2006 10.0% 0.0% 1.0% 2.0% 3.0% 4.0% 5.0% 6.0% 7.0% 8.0% 9.0% years percantage 2.7% 3.2% 3.7% 8.7% 图 1.2 软件原因占汽车召回的比例 2. 软件的升级 随着汽车保有量的增加,能源、排放、安全法规不断加严,加 之人们对舒适、便利、豪。

28、华的追求,对汽车的性能提出了更高的要求。通过 对汽车 ECU 软件的升级,可以改善汽车在某一方面的性能,满足法规和用户 的需要。 当前汽车固件的更新(可以通过汽车召回和定期维修来实现,下面介绍汽车 召回过程)所包含的基本流程如下7: 1. 汽车厂商发现汽车上存在功能性问题或性能有待提高的地方。该问题的修正 或者性能的改善可以通过对某个 ECU 软件进行升级来实现。 2. 汽车厂商要求对应的 ECU 供应商提供新版本的软件。ECU 供应商将新的软 件版本发送给汽车厂商,汽车厂商完成软件质量方面的测试。 3. 汽车厂商通过邮件等方式向经销商和车主发送软件更新的通知。汽车厂商将 新的软件版本发送给经。

29、销商。经销商根据要求更新要使用的软件工具。 4. 车主将汽车停放至经销商店处,并在前台登记有关信息。 5. 技术人员通过串行通信工具连接上汽车总线,实现与目标 ECU 通信。 6. 技术人员通过软件工具完成目标 ECU 的软件更新。 7. 车主从经销商店处取回更新完后的汽车。 8. 经销商向汽车厂商索取软件更新的劳务费用。 根据上述流程,可以归纳出当前 ECU 软件更新存在的一些缺陷: 1. 所有的软件更新版本需要分发到所有的经销商手中来完成更新,这个过程将 消耗时间和资源。这将导致目标车辆软件更新的延迟,同时,所有的经销商 需要维护一个软件版本数据库,消耗资源。 2. 由于更新过程受到场地、。

30、工具和技术人员的限制,单个经销商单一时段所能 完成的汽车更新量有限。 万方数据 第1章 绪论 3 3. 车主需要将汽车停放至经销商店内并在软件更新过后将车取回, 对车主而言, 是一种很大的不方便,对汽车厂商而言,也将损失其品牌的信誉度。 4. 部分车主的汽车不能在发现问题后及时的完成软件的更新,对其生命财产安 全是一种很大的风险。 5. 软件更新过程由技术人员来完成,汽车厂商需要支付劳务费用,对汽车厂商 而言,是一笔不少的支出。 通过汽车固件的远程更新技术可以较好的解决当前汽车固件更新过程中存 在的一些问题。在远程更新过程中,汽车厂商通过无线的方式直接给目标车辆发 送软件更新包,并由车主自行完。

31、成更新过程。远程更新相对于当前汽车 ECU 固 件更新的一些优势: 1. 汽车厂商对软件版本进行集中化管理,减少了时间的浪费和资源的消耗。同 时更新流程不再受场地和工具的限制,可以在同一时间内对多辆汽车完成软 件的更新,缩短整个更新的周期。 2. 对汽车厂商而言,无需向经销商的技术人员支付劳务费用,省掉了一大笔的 开支。同时整个流程让车主不更觉察到汽车上出现的问题,也在一定程度上 更有助于保持汽车厂商的品牌信誉度。 3. 对于车主而言,整个软件更新过程更加方便和快捷,节约了其时间和精力。 同时汽车上存在的问题能够得到及时的纠正,减小了其生命财产安全可能遭 遇到的风险。 目前远程更新技术在智能手。

32、机中已经得到了广泛的应用, 其相关的技术和经 验方法可以借鉴到汽车上。随着车联网技术的发展,在汽车上实现 ECU 固件的 远程更新更是一种趋势。 要实现汽车 ECU 固件的远程更新,首先要通过无线网络将软件更新包从服 务器端下载到车载平台上,然后再通过车身网络将软件更新包烧写到目标 ECU 中。第二步的实现要求 ECU 必须具备在线升级的能力。 Bootloader 是运行在应用程序之前的一段固化在微控制器中的程序。通过对 Bootloader 的合理设计可以让汽车 ECU 具有在线升级的功能。 为汽车 ECU 设计 出能够实现在线升级功能的 Bootloader 是实现固件远程更新的必要条件。

33、。 1.2 汽车 ECU 固件远程更新的研究现状 汽车 ECU 固件的远程更新目前还是一个比较新的研究领域,国外对汽车 ECU 固件的远程更新技术已经有了一定的研究。自 1995 年开始的几个专利【8】 万方数据 同济大学 硕士学位论文 汽车 ECU 固件远程更新的 Bootloader 设计和实现 4 【9】 【10】 【11】中就提出了汽车远程诊断和软件远程更新的概念,但其中主要 是注重功能实现的上层架构的描述,没有涉及到通信安全相关的细节问题。 其后的研究内容主要集中在系统的通信部分。 由于汽车软件对安全性要求非 常高,所以软件更新包的安全传输尤为重要。文献【12】提出了一个实现汽车软 。

34、件远程安全下载的架构,其重点就放在通信连接上。在他们的解决方案中,汽车 在做成产品时就安装了一套用于验证的密钥,而在提供 ECU 固件的服务器端也 有一套这样的密钥。当两者通过网络完成验证后,服务器端又将生成一套新的配 套的密钥并发送给汽车。这套密钥用于汽车下阶段与服务器间的安全连接。 国外学者Dennis K. Nilsson等人在汽车固件远程更新的安全性方面做了很多 的工作。文献【13】根据安全特性对汽车 ECU 进行了分类,分别为动力、安全、 舒适、娱乐和远程通讯五大类,同时综合可控性和容错性制定了相应的安全完整 性等级,并通过分析为每一类 ECU 分配了所需的安全完整性等级,该工作为实。

35、 行汽车远程诊断和软件远程更新提供参考。文献【14】对汽车 ECU 软件更新包 在远程下载过程中可能存在的风险做了详细的分析, 并归纳总结了其所需要的安 全属性,这些安全属性包括:保密性软件更新包不能被第三方识别;完整性 软件更新包在传输过程中不被第三方修改; 可验证性软件更新包是来自可靠的 数据源;新鲜性软件更新包是最新的将要被更新的版本。同时该文就如何保证 通信安全提出了一些参考意见。 文献 【15】 提出了一个轻量级的安全的汽车 ECU 固件远程更新通信协议,该协议利用哈希链表和对称密钥加密技术,该协议计算 量较少,对内存消耗少,适合资源有限的汽车无线通信环境。文献【16】考虑到 汽车固。

36、件更新包在下载完成后到烧写至目标 ECU 的这段时间内可能受到攻击, 提出了在固件更新后再次进行自我验证的方案。 文献【17】提出了综合利用硬件和软件安全验证功能的安全车载网络架构, 并基于该安全架构,介绍了汽车 ECU 固件远程更新的流程。该安全架构是基于 EVITA工程的研究成果,EVITA 的全称是“汽车电子安全入侵保护应用” ,其 目的是为车载网络设计、验证并实现“安全构建模块”原型,通过该“安全构建 模块” ,车内与安全相关的组件能够得到保护,重要的数据能够防止泄露。该工 程的研究成果包括对不同等级的“硬件安全模块”的原型设计。 在汽车的软件更新包中还可能存在没有发现的恶意代码,文献。

37、【18】通过根 据一定的安全策略对软件更新包中的代码进行检查并做修改的办法, 来拦截软件 更新包中可能存在的错误行为。 以上都是为了保证软件更新包的安全可靠而展开的研究。 为了尽可能的降低 软件更新包下载过程中所需的数据流量, Radovan Miucic 等人为汽车的远程软件 更新提出了一个移动多点传送方案,该方案中,同一时刻在无线发送塔传输的范 万方数据 第1章 绪论 5 围内所有的汽车都并行接收软件更新包。文献【19】 【20】对无线移动多点传送 方案建立了仿真模型并进行了仿真分析,结果显示,多点传送方案能有效的节省 带宽。文献【21】描述汽车 ECU 固件远程下载的无线多点传送系统架构。

38、,并描 述了软件更新包的下载原理。 除了学术上的研究外,目前国外也有企业在为汽车 ECU 固件的远程更新提 供解决方案。 2013 年 11 月 7 日 Symphony Teleca 公司(STC)宣布同 Movimento 公司合 作一同为汽车 ECU 固件更新包的远程更新提供经济的安全有效的解决方案22。 该集成解决方案用到了 STC 的 InSight Connect VRM 技术方案和 Movimento 的 Venturo 技术方案。STC 是一家全球性的创新开发服务公司。该公司为独立的软 件供应商、 移动设备和解决方案制造商以及靠连接分析业务驱动的企业提供方案、 设计、开发和管理。

39、服务。客户通过与其合作能够提供创新的 SaaS 与云计算企业 软件产品、移动软件产品和解决方案、大数据分析服务和解决方案,以及企业移 动解决方案。Insight Connect VRM(汽车关系管理)是一个全面的终端到终端的 管理解决方案,在整个连接汽车的生命周期内提供汽车级、质量可靠、性价比高 的应用和软件配置和维护服务,该方案能够与 OEM 的现有系统良好的集成。 Movimento 是一家专门为汽车提供软件更新和诊断解决方案的公司, 同时也在汽 车知识管理领域方面提供产品服务。 Venturo 技术主要专注于汽车 ECU 软件的更 新,该技术能够实现通过所有可能的车载网络来完成 ECU 。

40、软件的更新。 Red Bend 公司也同 Vector 公司一起合作使用无线下载技术为汽车 ECU 的远 程更新提供解决方案23。该集成方案整合了 Red Bend 固件无线更新(FOTA)方 案和 Vector 的 Flash Bootloader (FBL) 技术。 Red Bend 是世界移动软件管理(MSM) 领域的领军者,通过无线方式为软件提供固件、应用、设备管理解决方案。Red Bend 的固件无线更新(FOTA)解决方案包括三个部分24: 1) vRapid Mobile FOTA 客户端 它可以作为完整的 Andorid 客户端,或者作为一个更新安装程序, 集成到任何设备中。整。

41、车制造商和服务提供商通过在汽车上部署 vRapid Mobile,即可进行高效,节省带宽的 ECU 更新。其良好的兼 容性已经在各大主流操作系统上得到验证。 2) vDirect Mobile设备管理客户端 具有部署、 配置、 设备信息检索和安全保护功能, 能够实现在 FOTA 方案中端到端的连通。它能够跨越多种平台和操作系统,将车载平 台与手机、连接设备、M2M 通信模块等连接在一起。 3) 软件管理中心 万方数据 同济大学 硕士学位论文 汽车 ECU 固件远程更新的 Bootloader 设计和实现 6 通过软件管理中心,整车制造商,电信运营商,内容服务提供商等 能够对已经部署了 FOTA。

42、 的汽车、智能手机等设备进行综合管理, 掌握实时的软件信息,在远程部署、配置、升级和管理各种汽车软 件,这其中就包括了汽车 ECU 远程下载的功能。 该解决方案能为汽车上任意地方的任意软件进行软件维护和功能升级。 德国 Vector Informatik 公司是全球领先的分布式系统设计开发工具、网络节 点测试验证工具和嵌入式软件组件提供商,为总线网络的设计、建模、仿真、分 析、测试以及网络节点的开发、测试、标定和诊断等过程提供一系列强有力的软 硬件工具和组件,支持 CAN、LIN、MOST、FlexRay、CANopen、SAE J1939 等多种总线系统和协议。Flash Bootloade。

43、r 包括 Bootloader、Flash Driver(Flash 算 法)和PC机Flash工具(下载工具)三个组件。 能为使用不同的总线系统(例如CAN、 LIN、FlexRay 和其它)快速、高效而安全地进行 ECU 重新编程提供了一种持续 而紧凑的解决方案。 在第十三届底特律车联网大会上,Red Bend 软件公司与 Vector 公司联合展 示了如何将 Red Bend 的固件无线更新(FOTA)安装程序与 Vector 的 Flash Bootloader (FBL) 集成,以具有创新性的优化方案实现 ECU 固件升级25。 国外目前也已有汽车厂商通过无线的方式完成 ECU 软件。

44、的远程更新。特斯 拉汽车公司(Tesla)是美国著名的纯电动车制造商,其生产的 Model S 系列电动 车上就集成了汽车软件远程更新功能,当有新的固件需要更新时,汽车厂商会通 过远程服务器通知用户,在汽车车载电脑上显示更新提醒,如图 1.3 所示,车主 可以按照需要设置更新时间或立即更新26。 图 1.3 Tesla 远程更新车载电脑操作界面 国内由于起步较晚,对该领域尚未有研究。比较相关的是汽车远程故障诊断 系统的研究。文献27对基于因特网(Internet)汽车故障诊断技术的可行性进行 了探讨,提出了汽车远程故障诊断系统的架构,并通过以单片机为核心的数据采 万方数据 第1章 绪论 7 集。

45、系统接入因特网的方式基本实现了汽车远程诊断。 文献28阐述了基于 ARM 嵌 入式系统和 GPRS 无线通讯技术的新型汽车故障诊断仪及其软硬件的实现, 并 详细介绍了利用 GPRS 无线通讯如何实现汽车的远程故障诊断。 但汽车远程诊断 系统与 ECU 固件远程更新系统差别很大,前者并未涉及到软件更新包的管理、 安全传输以及烧写,两者仅在整个系统的结构方面有相似之处。 1.3 汽车 ECU 在线升级 Bootloader 的研究现状 一般处于开发后期的产品 ECU 将不再提供程序调试端口(如 BDM,JTAG, 串口等) ,ECU 应用程序的更新必须使用专门的设备来完成。专用设备直接与 MCU 。

46、的程序调试引脚相连, 完成程序的烧写。 当 ECU 装入机械外壳并装车以后, 利用专用设备来实现程序的更新将很为不便。通过汽车车身网络利用 Bootloader 技术来实现 ECU 软件代码的更新是一种有效的解决方案。 汽车 ECU 的软件开发 过程中 Bootloader 已经是一个不可或缺的部分。 目前已经有不少的论文就汽车电控单元 Bootloader 的设计和实现做了介绍。 文献 【29】 根据工程实际需要, 提出了一种基于 CCP (CAN Calibration Protocol) 协议的在线更新电控单元程序的软件机制, 该文指定 Bootloader 程序只能通过应 用程序响应请求跳转进入,并就实现过程中 Flash 擦除程序拷贝到 RAM 中的运 行的两种方法“函数指针法”和“覆盖法”做了介绍。文献【30】同样使用 CCP 协议为整车控制器设计 Bootloader 程序,Bootloader 程序通过复位启动时延时监 听请求进入, 同时为了防止非授权人下载和改变 VCU 应用程序, 提出了。

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