大多數(shù)Bootloader 包含兩種操作模式。
- 啟動加載模式
- 下載模式
對于大多數(shù)汽車軟件開發(fā)者來說，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，來介紹一下CAN Bootloader 的整個實現(xiàn)過程。
通過CAN網(wǎng)絡(luò)升級一般需要考慮下面幾個方向。
01 針對單一節(jié)點
CAN網(wǎng)絡(luò)是串行結(jié)構(gòu)，在對節(jié)點升級的時候，不能被別的節(jié)點影響，也不能影響到別的節(jié)點。這里就需要進行點對點升級。在OEM 的規(guī)范中會對每一個ECU 都有自己的診斷ID。一般情況下針對CAN網(wǎng)絡(luò)的ECU有。
兩個接收ID
- 功能尋址ID
- 物理尋址ID
一個發(fā)送ID
- 診斷發(fā)送ID
這樣可以確保點對點的操作，和其他節(jié)點互相不干擾。
02 節(jié)點的智能設(shè)計
在CAN網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新，最進本的就是master ECU 把數(shù)據(jù)有效的傳輸給Slave ECU, 這樣Slave ECU 對自身的flash 進行操作。在這個過程中需要對數(shù)據(jù)進行一定要求。
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保證數(shù)據(jù)傳遞的有效性-->傳輸過程沒有錯誤
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保證數(shù)據(jù)本身的真實性--> 未被篡改
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保證數(shù)據(jù)發(fā)送方的可靠性-->被授權(quán)的ECU
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保證數(shù)據(jù)本身的正確性--> 是否與Bootloader 兼容
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等等需求
這里對傳輸過程的保證，汽車OEM 一般通過UDS 讓Master ECU 和 Slave 進行交互。通過握手協(xié)議，以及一些routine 來對上面需求進行一一實現(xiàn)。
針對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認證服務(wù)-Authentication Service
03 進入Bootloader 模式
一般來說這里有一下幾種方式
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APP 主動跳轉(zhuǎn)至 Bootloader 模式
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上電啟動由于Bootloader 檢測APP 失效，主動停留在Bootloader
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APP 軟件異常，自動復(fù)位到Bootloader 模式下。
這里針對OEM 的升級需求，一般是 第一種， APP 主動跳轉(zhuǎn)至Bootloader 模式。因為Bootloader 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。
一般來說OEM 會在APP 里面先進行session 跳轉(zhuǎn)，身份驗證。
最后通過 10 02 命令讓APP 跳轉(zhuǎn)到Bootloader 模式下。
在我們進行bootloader設(shè)計的時候，可以通過任何特定方式，注意這里的特定方式不能是隨隨便便就可以觸發(fā) 的，防止誤觸進入bootloader 模式。
因為跳轉(zhuǎn)的邏輯是 APP 檢測到一定的條件，然后 對某些寄存器，或者某些Bootloader 可讀的內(nèi)存空間進行寫flag. 隨后進行reset. 這樣在reset完成之后， bootloader 會檢測到，這次不需要跳轉(zhuǎn)至APP 了。
04 對bootloader的要求
從實際的研發(fā)需求出發(fā)，這里列出了一些常用的需求。實際OEM 的bootloader 可能會細化需求，但是最終都是為了下面的目的提出來的需求。
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多次數(shù)據(jù)更新
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刷寫速度，傳輸速度
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差分更新
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身份驗證
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數(shù)據(jù)格式的標準化
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對數(shù)據(jù)的完整性，有效性等進行校驗
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對APP 的有效性進行校驗
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上位機方便友好
在OEM 的需求里，在刷寫過程一般分為三個步驟。
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前處理
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刷寫
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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。
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避免其他節(jié)點對升級過程的影響
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避免自身節(jié)點對升級過程的影響
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避免自身節(jié)點對其他節(jié)點的影響
刷寫
通過一系列的UDS 命令進行 點對點 交互。其目的和前面提到的一致。
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發(fā)送數(shù)據(jù)的ECU 可靠
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數(shù)據(jù)傳輸過程可靠
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數(shù)據(jù)有效性(識別有沒有被篡改)
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數(shù)據(jù)加密解密數(shù)據(jù)安全
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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。需要達到
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APP 是否有效，Bootloader 需要能判斷出
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APP 運行時無效，需要能有效進入Bootloader模式。
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APP 無效， Bootloader 不應(yīng)該跳入
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等等
總結(jié)一句話
最基本的Bootloader通過傳輸協(xié)議把數(shù)據(jù)可靠的寫入指定的內(nèi)存空間
通過上面的分析，總結(jié)一下我們需要實現(xiàn)哪些功能。
01 控制器最小系統(tǒng)
單純運行Bootloader的軟件，這里是不需要os的。只需要一個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。
啟動代碼
main 函數(shù)
這里面實現(xiàn)很簡單，只需要判斷是否進入app. 如果不進入app. 就只需要監(jiān)聽通訊接口的數(shù)據(jù)，進行相對應(yīng)的操作即可。
02 通訊驅(qū)動
這里面采用的是比較簡單的CAN 通訊。
一般來說因為上位機在傳輸數(shù)據(jù)的時候，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行收發(fā)。
對于CAN 的參數(shù)配置。
波特率
可以根據(jù)芯片手冊的原理進行配置。
這里面對于Bootloader來說，比較重要的就是波特率和收發(fā)報文ID 以及中斷模式。
因為這些是需要和上位機進行配合的。
這里給出以下Mcal 代碼初始化CAN時候的形參。可以大概看出需要初始化的內(nèi)容
對于bootloader來說，這里只需要三個接口
初始化，收，發(fā)
03 內(nèi)存驅(qū)動
首先看一下內(nèi)存分配
PFLASH
DFLASH
一般來說 被刷的軟件格式是Hex 或S19. 針對這兩種格式就不說了。
code 和 data 可以根據(jù)主機廠需求分為兩個或多個Hex.
所以這里需要對Pflash 和 DFlash 都進行操作。
需要注意的是兩個不同的flash 操作的 扇區(qū)大小是不一樣的。Mcal提供的接口已經(jīng)做了相對應(yīng)的處理。
對于bootloader來說，需要的接口 擦除 和 寫入。
04 額外需求庫
這里比如需要對數(shù)據(jù)進行CRC 校驗
需要對數(shù)據(jù)包進行數(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 需求實現(xiàn)的功能。比如說。配置參數(shù)的交換，與APP軟件的有效位相互校驗，等等需求。這里無法給出對應(yīng)代碼。
總結(jié) 一張圖
轉(zhuǎn)自汽車電子與軟件
