基于UDS服務(wù)的BootLoader架構(gòu)和刷寫流程
來源:Smah
編輯整理:糖果Autosar
基于UDS的BootLoader下載,可以支持ECU生命周期的無限次刷寫,通過CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無需拆殼和DEBUG口的應(yīng)用程序刷寫,本文介紹了刷寫服務(wù)和是三個(gè)階段的刷寫流程。也可通過無線模塊實(shí)現(xiàn)空中升級(jí),即OTA技術(shù)。
通過下面兩張圖了解一下bootloader的軟件堆棧架構(gòu)及刷寫的流程。
下圖為bootloader程序架構(gòu)圖:
1 為什么要搞Bootloader?為什么要基于UDS搞Bootloader
假如你的控制器有外殼,卻沒有設(shè)計(jì)bootloader的話,每次更新ECU的程序,你都需要把外殼拆開,用燒寫器來更新程序。有了bootloader,你就可以通過CAN線來更新程序了。更方便些的話,甚至可以通過OTA進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)。
那為什么使用UDS呢?主要是為了規(guī)范bootloader的全過程。比如燒寫小明牌ECU時(shí),我們肯定希望其他牌子的ECU處于一個(gè)靜默的狀態(tài),都歇一歇,這就需要一個(gè)大家共同執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行規(guī)范,什么時(shí)候停發(fā)數(shù)據(jù),什么時(shí)候不能再儲(chǔ)存DTC了等等。
又比如在調(diào)試時(shí),大家肯定希望你的控制器經(jīng)由CAN燒寫的過程是大家都能看得懂的,是滿足于某種規(guī)范的。由此,UDS在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了bootloader的需求,專門為bootloader設(shè)計(jì)了幾個(gè)服務(wù),供大家使用。主機(jī)廠在發(fā)需求時(shí)自然就要求大家要在UDS規(guī)范的基礎(chǔ)上完成bootloader功能了。
2 Bootloader應(yīng)支持的UDS服務(wù)
顯然bootloader不需要支持19/14等故障類服務(wù)。
在boot程序中,10/27/11/3E這樣的基礎(chǔ)診斷服務(wù)需要支持,22/2E讀寫DID的服務(wù)需要支持,31/34/36/37這4個(gè)bootloader主打服務(wù)需要支持,共10個(gè)。
在app段程序中,85和28服務(wù)需要支持,保證暫停CAN正常通信,暫停記錄DTC,讓被升級(jí)設(shè)備專心升級(jí)。
3 Bootloader——三段式
(1)預(yù)編程階段
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3E TP報(bào)文。
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10服務(wù)切換到03擴(kuò)展模式。
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85服務(wù)和28服務(wù),關(guān)DTC和非診斷報(bào)文。使整個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)處于安靜的狀態(tài)。這是對(duì)整車網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作的,一般都是以功能尋址的方式來發(fā)送。注意先用85服務(wù)關(guān)閉DTC,再使用28服務(wù)關(guān)報(bào)文。
(2)主編程階段
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10服務(wù)切換到編程模式,這里要注意,正確的方式是App段程序回復(fù)0x78 NRC,接下來跳轉(zhuǎn)到boot段程序,最后由Boot段程序來回復(fù)10 02的肯定響應(yīng)。錯(cuò)誤的方式是由App段回復(fù)10 02的肯定響應(yīng),再進(jìn)行跳轉(zhuǎn)。
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讀取一個(gè)DID,tester要判斷一下返回值。返回值里面可能包含密鑰的一部分信息。
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27服務(wù),解鎖,通過安全驗(yàn)證。
注意10 02服務(wù)不應(yīng)直接進(jìn)行肯定響應(yīng),存在風(fēng)險(xiǎn)
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寫DID指紋,標(biāo)記寫軟件人的身份,ECU回復(fù)寫指紋成功。(根據(jù)OEM要求來執(zhí)行)
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31服務(wù)-擦除Flash。ECU肯定響應(yīng),擦除成功。
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34服務(wù),請(qǐng)求數(shù)據(jù)下載,ECU回復(fù)確認(rèn)最大塊大小。
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36服務(wù),開始傳輸數(shù)據(jù)。每個(gè)塊傳輸完成后,ECU肯定響應(yīng)。判斷是否還有更多塊需要下載。最多可以支持255個(gè)塊。
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37服務(wù),請(qǐng)求退出傳輸。ECU肯定響應(yīng)。
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31服務(wù)-校驗(yàn)APP段程序,檢查編程一致性/完整性。ECU肯定響應(yīng)。校驗(yàn)成功。
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若有更多塊需要下載,重新執(zhí)行31(擦除Flash區(qū)域)-34-36-37-31(校驗(yàn))服務(wù)。若無,往下執(zhí)行。
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11服務(wù),ECU復(fù)位。之后應(yīng)直接跳轉(zhuǎn)到新下載的APP段程序中。
(3)后編程狀態(tài)
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10服務(wù)切換到03擴(kuò)展會(huì)話。
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執(zhí)行28服務(wù)和85服務(wù),使能非診斷報(bào)文和DTC。這是對(duì)整車網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作的,一般都是以功能尋址的方式來發(fā)送。注意先執(zhí)行28,后執(zhí)行85,避免DTC誤報(bào)。
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27服務(wù),安全校驗(yàn),準(zhǔn)備寫入數(shù)據(jù)。
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2E服務(wù),將編程信息寫入到ECU中。
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10服務(wù),退回01默認(rèn)會(huì)話。結(jié)束。
4 BootLoader的啟動(dòng)順序與轉(zhuǎn)換流程
以下流程僅作為參考,有很多不規(guī)范之處。歡迎大家留言探討。
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ECU上電或復(fù)位后,先進(jìn)入Boot段。從Flash/EEPROM中讀取 App有效標(biāo)志,運(yùn)行boot標(biāo)志 。
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判斷 運(yùn)行boot標(biāo)志 ,若為1,則進(jìn)入Boot段的編程會(huì)話(安全等級(jí)為上鎖),之后寫Flash/EEPROM(不安全操作), 運(yùn)行boot標(biāo)志 清零。若S3定時(shí)器超時(shí)則退回Boot段默認(rèn)會(huì)話。
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經(jīng)過安全訪問進(jìn)入Level2解鎖狀態(tài),開始執(zhí)行App內(nèi)存擦除,擦除后 App有效標(biāo)志 清零(不安全操作)。
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開始燒寫。燒寫成功后 運(yùn)行boot標(biāo)志 寫0,App有效標(biāo)志 寫1。
2*. 判斷 運(yùn)行boot標(biāo)志 ,若為0,則進(jìn)入Boot段的默認(rèn)會(huì)話。
3*. 50ms后判斷 App有效標(biāo)志 ,若為1,則 跳轉(zhuǎn)到 App段默認(rèn)會(huì)話。實(shí)現(xiàn)時(shí)使用匯編指令執(zhí)行APP段程序;若為0,退回Boot段默認(rèn)會(huì)話,且不再判斷 App有效標(biāo)志,不會(huì)再嘗試進(jìn)入App段。
4*. App段程序若收到了編程會(huì)話請(qǐng)求, 運(yùn)行boot標(biāo)志寫1 ,隨即執(zhí)行ECU復(fù)位,這樣會(huì)重新進(jìn)入boot段程序。
注:從BOOT跳入APP前需要判斷APP的數(shù)據(jù)完整性,例如進(jìn)行CRC校驗(yàn)。
5 問題點(diǎn)
Q:假如燒進(jìn)去了不良App段程序,無法返回boot段程序怎么辦?
A:參照電腦的開機(jī)方式,在ECU開機(jī)之后,預(yù)留很短的一段時(shí)間維持在boot狀態(tài),在這段時(shí)間內(nèi),若收到指定報(bào)文(比如,電腦是按住F8),那么就不跳轉(zhuǎn)到App段了。
Q:運(yùn)行boot標(biāo)志和App有效標(biāo)志為了安全起見,應(yīng)該保存到哪里?
A:運(yùn)行boot標(biāo)志可以放置在RAM中,由Boot和App共用。
Q:上文圖中的CAN數(shù)據(jù)實(shí)例,為什么出現(xiàn)了兩次CRC的校驗(yàn)?CRC校驗(yàn)是對(duì)哪些數(shù)據(jù)的校驗(yàn)?
A:OEM不希望ECU中保存有可以擦寫Flash的代碼,所以BootLoader需要在燒錄App之前,先把擦寫Flash的代碼通過UDS燒寫到RAM中,燒完了之后進(jìn)行一下31服務(wù)下的CRC校驗(yàn)。之后燒錄ECU的App程序,App可能會(huì)因?yàn)榈刂凡贿B續(xù)而分為很多段下載。下載完畢后需要進(jìn)行總的CRC校驗(yàn)。不管哪次校驗(yàn),CRC所校驗(yàn)的數(shù)據(jù)是代碼的數(shù)據(jù)段,即36服務(wù)中傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)。
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