汽車電子控制單元Bootloader刷新功能測試方法

李?英，孫運(yùn)璽，劉德利，谷原野，孫?云

（一汽轎車股份有限公司，吉林 長春 130000）

汽車電子控制單元Bootloader刷新功能測試方法

李?英，孫運(yùn)璽，劉德利，谷原野，孫?云

（一汽轎車股份有限公司，吉林 長春 130000）

電子控制單元可以通過Bootloader刷新功能快速實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件、標(biāo)定數(shù)據(jù)的更新，在整車電子開發(fā)、生產(chǎn)、售后等環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用。因此需要對電子控制單元Bootloader刷新功能進(jìn)行系統(tǒng)完整的功能驗(yàn)證，以確保其滿足設(shè)計(jì)要求。本文重點(diǎn)介紹電子控制單元Bootloader刷新測試流程及方法。

Bootloader；刷新；測試方法

隨著汽車電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子控制單元在整車中得到越來越多的應(yīng)用，功能也變得越來越復(fù)雜，其傳統(tǒng)的程序更新方法已經(jīng)不能滿足開發(fā)要求?；贑AN通信的電子控制單元Bootloader刷新功能由于操作簡便、刷新速度快等優(yōu)點(diǎn)，得到了快速發(fā)展和大量應(yīng)用。

1 ISO 14229與ISO 15765診斷通信標(biāo)準(zhǔn)

目前，電子控制單元Bootloader刷新功能普遍基于ISO 14229及ISO 15765等國際汽車診斷通信標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。ISO 14229，Road vehicles—— Unified diagnostic services （UDS）--Part 1：Specification and requirements，稱為道路汽車——統(tǒng)一診斷服務(wù)——第1部分：規(guī)范與需求，主要對診斷服務(wù)進(jìn)行了詳細(xì)描述，這其中包括用于刷新的診斷服務(wù)［1］。ISO 14229定義的可用于Bootloader刷新功能的診斷服務(wù)，如表1所示。

控制單元Bootloader刷新通信遵循ISO 15765協(xié)議，其中網(wǎng)絡(luò)層的通信遵循ISO 15765-2，Road vehicles--Diagnostics on Controller Area Networks （CAN）——Part2：Network layer services，道路汽車——CAN診斷——第2部分：網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)。應(yīng)用層的通信遵循ISO15765-3，Road vehicles--Diagnostics on Controller Area Networks （CAN）--Part 3：Implementation of unified diagnostic services （UDS on CAN），道路汽車--CAN診斷--第3部分：統(tǒng)一診斷服務(wù)的應(yīng)用。ISO 15765-2中定義了診斷數(shù)據(jù)通信傳輸方式［2］。ISO 15765-3 中定義了電子控制單元刷新流程及相關(guān)的診斷服務(wù)［3］。

表1 刷新功能診斷服務(wù)表

2 電子控制單元Bootloader刷新流程

各個(gè)主機(jī)廠會在ISO 15765定義的刷新流程基礎(chǔ)上，結(jié)合具體實(shí)際情況，定義各自的刷新流程。電子控制單元Bootloader刷新流程主要包括3個(gè)部分：預(yù)刷新、刷新程序、刷新后處理。電子控制單元Bootloader刷新流程如圖1所示，刷新流程中每一步驟均由相應(yīng)的診斷服務(wù)實(shí)現(xiàn)。

1）預(yù)刷新 主要步驟包括：①通過10診斷服務(wù)，進(jìn)入擴(kuò)展會話模式。②通過85診斷服務(wù)關(guān)閉記錄診斷故障碼功能：在擴(kuò)展會話模式下，通過功能尋址，向所有控制單元發(fā)送關(guān)閉記錄診斷故障碼功能指令，使得所有控制單元在刷新期間不記錄診斷故障碼。③通過28診斷服務(wù)，屏蔽非診斷相關(guān)總線通信：在擴(kuò)展會話模式下，通過功能尋址向所有控制單元發(fā)送屏蔽非診斷相關(guān)總線通信功能指令，使得所有控制單元在刷新期間不進(jìn)行非診斷相關(guān)的總線通信，以降低負(fù)載率，保證控制單元Bootloader刷新的正常進(jìn)行。預(yù)刷新步驟如表2所示。

圖1 程序刷新流程圖

表2 預(yù)刷新步驟

2）刷新程序 是整個(gè)刷新流程的主體，將原有的應(yīng)用程序或標(biāo)定數(shù)據(jù)擦除，寫入新的應(yīng)用程序或標(biāo)定數(shù)據(jù)。常見刷新步驟分為以下幾步：①通過10診斷服務(wù)進(jìn)入編程會話模式。②通過27診斷服務(wù)完成安全訪問：刷新之前需要驗(yàn)證刷新工具的合法性。電子控制單元向上位機(jī)發(fā)送Seed，上位機(jī)根據(jù)約定算法計(jì)算出Key，并發(fā)送給電子控制單元進(jìn)行判斷，如果正確則允許刷新，如果錯(cuò)誤則拒絕刷新。③通過2E診斷服務(wù)寫入識別信息：包括維修站代碼或診斷儀序列號，編程日期。④刷新驅(qū)動程序：驅(qū)動程序的主要作用為擦除原有程序，引導(dǎo)安裝新程序。通常驅(qū)動程序并不保存在電子控制單元內(nèi)部，需要通過此步驟下載到RAM存儲器中。刷新過程需要時(shí)進(jìn)行調(diào)用，當(dāng)刷新結(jié)束，電子控制單元返回正常模式時(shí)，此驅(qū)動程序就從RAM 中清除掉。有的電子控制單元，其驅(qū)動程序是固化在電子控制單元的Flash 存儲器里面的，因此就可以跳過此步驟［4］。在刷新過程中，通過34/36/37診斷服務(wù)進(jìn)行循環(huán)操作，直至所有驅(qū)動程序刷新完成。完成后，通過31診斷服務(wù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)，以保證所有字節(jié)正確傳輸。⑤通過31診斷服務(wù)調(diào)用驅(qū)動程序，擦除原程序。⑥刷新新程序：刷新新程序的過程與刷新驅(qū)動程序的過程完全相同。⑦通過2E診斷服務(wù)寫入配置信息，包括VIN碼、系統(tǒng)配置信息、車輛模式。刷新程序步驟如表3所示。

表3 刷新程序步驟

3）刷新后處理 在刷新程序完成后，需對電子控制單元進(jìn)行復(fù)位操作，使新程序被激活生效，同時(shí)擦除驅(qū)動程序。由于預(yù)刷新階段對車輛所有電子控制單元進(jìn)行了關(guān)閉診斷故障碼記錄功能，并屏蔽了非診斷類的通信報(bào)文，所以在刷新后處理階段，需先對車輛所有電子控制單元開啟非診斷類報(bào)文的通信，再重新開啟診斷故障碼的記錄功能，恢復(fù)車輛原來的正常狀態(tài)。

在進(jìn)行刷新的電子控制單元進(jìn)行復(fù)位后，會話模式將自動切換到默認(rèn)會話模式，導(dǎo)致被刷新的電子控制單元在預(yù)編程階段關(guān)閉的診斷故障碼記錄功能重新被開啟，而此時(shí)其他電子控制單元仍然保持在擴(kuò)展會話模式，在未開啟非診斷類通信報(bào)文的這段時(shí)間里，可能會導(dǎo)致被刷新的電子控制單元記錄其他節(jié)點(diǎn)丟失的診斷故障碼，所以在所有控制單元開啟非診斷類通信和診斷故障碼記錄后，需對進(jìn)行刷新的電子控制單元進(jìn)行清除診斷故障碼操作。編程后處理階段操作步驟見表4。

表4 刷新后處理步驟

3 Bootloader刷新測試工具

Bootloader刷新測試硬件工具采用德國Softing公司DTS（Diagnostic Tool Set）系列的汽車診斷測試工具集。該工具集支持Diag on CAN（ISO-15765）和UDS（ISO-14229）等診斷協(xié)議。完全支持ODX數(shù)據(jù)庫?？蓾M足電子控制單元診斷開發(fā)過程中開發(fā)、模擬、測試等工作需求。在此測試中，硬件工具為EDICusb，是診斷數(shù)據(jù)庫編譯測試硬件，使用USB接口連接測試電腦。軟件主要應(yīng)用DTS-Monaco，是診斷分析及數(shù)據(jù)庫驗(yàn)證工具。DTS-Monaco 具有2種操作模式：配置模式和執(zhí)行模式。在配置模式下，用戶可根據(jù)測試需要通過設(shè)計(jì)人機(jī)接口控制來編輯診斷測試界面。在執(zhí)行模式下，用戶打開已設(shè)計(jì)好的診斷測試界面，連接ECU 進(jìn)行診斷測試。測試的設(shè)備連接圖如圖2所示。其中，測試電腦通過EDICusb連接至車輛診斷接口，通過車輛診斷接口中的CAN總線對電子控制單元進(jìn)行刷新測試。電源的輸出電壓要求為12 V。

圖2 測試設(shè)備連接圖

刷新過程中，需要加載刷新程序文件，常見的文件格式包括以下3種，分別為Intel hex、Motorola S19和Bin。

4 Bootloader刷新測試內(nèi)容

電子控制單元Bootloader刷新程序的主要功能是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序和標(biāo)定程序的擦除和刷新。在電子控制單元刷新過程中，Bootloader刷新程序不可被擦除，而應(yīng)用程序和標(biāo)定程序則可進(jìn)行重復(fù)刷新。因此Bootloader刷新測試主要測試對象為Bootloader刷新程序，其基本原則就是，可以支持應(yīng)用程序的無錯(cuò)誤刷新，而且無論刷新成功或失敗，都應(yīng)支持重復(fù)刷新。

在章節(jié)2中，詳細(xì)介紹了電子控制單元Bootloader刷新流程，刷新流程中每一步驟均由相應(yīng)的診斷服務(wù)實(shí)現(xiàn)，這些診斷服務(wù)組合在一起即構(gòu)成Bootloader刷新測試序列。在測試過程中，任一診斷服務(wù)出現(xiàn)負(fù)響應(yīng)且該負(fù)響應(yīng)不為負(fù)響應(yīng)—等待，則退出刷新流程，表示該項(xiàng)未通過，需要確認(rèn)是否由于電子控制單元Bootloader刷新功能不滿足設(shè)計(jì)要求所導(dǎo)致的。

針對電子控制單元Bootloader刷新測試包括正向測試和誤操作測試2類。

4.1 正向測試的具體測試內(nèi)容

1）正常刷新測試：按照刷新流程進(jìn)行正常電子控制單元刷新，如果刷新成功，電子控制單元功能正常，表示測試通過。

2）連續(xù)多次刷新：需要保證每一次均能正確完成刷新。作者曾測試某一電子控制單元，當(dāng)連續(xù)刷新時(shí)，電子控制單元會出現(xiàn)死機(jī)情況，導(dǎo)致第2次無法正常刷新。

3）刷新結(jié)束后，需要讀取之前寫入的識別信息與配置信息，以確保相關(guān)信息被正確寫入電子控制單元之中。個(gè)別電子控制單元會誤將此類信息寫入ROM中，導(dǎo)致刷新結(jié)束后將相關(guān)信息擦除。

4.2 誤操作測試的具體測試內(nèi)容

除了正向測試以外，還需要對電子控制單元進(jìn)行Bootloader相關(guān)的誤操作測試。

1）中斷刷新測試 在刷新過程中，分別在刷新驅(qū)動程序、擦除原程序、刷新新程序時(shí)，隨機(jī)暫停刷新，然后重新開始刷新，如果中斷后，下一次仍然可以正確刷新，則表示此項(xiàng)測試通過。通過該測試確保中斷刷新不會對電子控制單元的刷新功能造成影響。

2）載入錯(cuò)誤文件 在刷新之前，載入程序文件非電子控制單元匹配的文件（包括文件格式不匹配、刷新程序文件不匹配），刷新過程中必然導(dǎo)致刷新失敗，然后載入正確文件，重新開始刷新，如果重新載入正確文件后，下一次仍然可以正確刷新，則表示此項(xiàng)測試通過。通過該測試確保文件格式錯(cuò)誤或文件錯(cuò)誤不會對電子控制單元的刷新功能造成影響。

3）刷新程序內(nèi)容錯(cuò)誤 在刷新之前，修改刷新文件內(nèi)容數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)電子控制單元校驗(yàn)功能是否正常。如果電子控制單元校驗(yàn)步驟提示校驗(yàn)失敗，則表示此項(xiàng)測試通過。通過該測試確保電子控制單元Bootloader刷新校驗(yàn)功能正常。

4）中斷供電電源測試 在刷新過程中，分別在刷新驅(qū)動程序、擦除原程序、刷新新程序時(shí)，中斷供電電源，必然導(dǎo)致刷新失敗，然后恢復(fù)供電，重新開始刷新，如果下一次仍然可以正確刷新，則表示此項(xiàng)測試通過。通過該測試確保意外掉電不會對電子控制單元的刷新功能造成影響。

5）通信異常測試 在刷新過程中，分別在刷新驅(qū)動程序、擦除原程序、刷新新程序時(shí)，斷開CAN通信，必然導(dǎo)致刷新失敗，然后恢復(fù)CAN通信，重新開始刷新。如果下一次仍然可以正確刷新，則表示此項(xiàng)測試通過。通過該測試，確保通信異常不會對電子控制單元的刷新功能造成影響。

5 結(jié)束語

本文詳細(xì)介紹了基于ISO 14229電子和ISO 15765國際標(biāo)準(zhǔn)的電子控制單元Bootloader刷新測試方法，包括電子控制單元Bootloader刷新流程、刷新測試工作、測試內(nèi)容等，為電子控制單元Bootloader刷新測試提供測試依據(jù)，有效地保證了電子控制單元Bootloader刷新功能滿足整車開發(fā)要求。

［1］ ISO 14229-1：2013，Road vehicles -- Unified diagnostic services （UDS）--Part 1：Specification and requirements［S］.

［2］ ISO 15765-2：2004，Road vehicles–Diagnostics on Controller Area Networks （ CAN ） -Part2：Network layer services［S］.

［3］ ISO 15765-3：2004，Road vehicles- Diagnostics on Controller Area Networks （CAN）-Part 3：Implementation of unified diagnostic services （UDS on CAN）［S］.

［4］ 閆利利.汽車電控單元刷新的標(biāo)準(zhǔn)化研究［C］//第十二屆中國標(biāo)準(zhǔn)化論壇論文集，2015：1720-1724.

［5］ 張立華.整車電氣故障診斷的流程設(shè)計(jì)及應(yīng)用［J］.電子設(shè)計(jì)工程，2014（21）：176-178.

（編輯 凌 波）

Ridecell收購Auro，推出完整的自主移動性解決方案

Ridecell公司，一家分享和分散運(yùn)營商平臺，收購了位于加州的自主車輛技術(shù)開發(fā)商Auro。在全股交易中，Ridecell還宣布公開提供其已經(jīng)成功用于自主試點(diǎn)項(xiàng)目的自主運(yùn)營平臺。

對Auro的收購將帶來專業(yè)知識，加速Ridecell自主運(yùn)營平臺的功能。Auro團(tuán)隊(duì)將成為Ridecell自主駕駛部門，Ridecell將能夠通過在私人道路環(huán)境中集成支持Auro的無人駕駛班車，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中測試其自主操作平臺。

Ridecell將繼續(xù)合作以將Ridecell平臺應(yīng)用于世界領(lǐng)先的自主駕駛車輛，用于諸如自動化管理清潔、加油和應(yīng)急情況等操作任務(wù)。

Auro為低速部署提供一個(gè)自主駕駛平臺，Auro與班車制造商合作，為領(lǐng)先的班車和鄰里電動車平臺增加自主駕駛能力。這些班車可以安全地運(yùn)載校園、主題公園、度假村、商業(yè)園區(qū)和退休社區(qū)的人們。

Auro成立于2013年，由印度理工學(xué)院和卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的機(jī)器人科學(xué)家組成。自2011年以來，他們一直在自主車輛上合作，并得到包括Combinator和Motus投資者的支持。

Ridecell的自主操作平臺旨在為自動化車隊(duì)設(shè)計(jì)自動化車輛和運(yùn)營管理。

該平臺在日常和緊急情況下，為自主車隊(duì)提供管理自己的操作任務(wù)的情報(bào)。該平臺可以將自主車輛定向到維修站和路線支援車輛，以便在自主車輛中進(jìn)行諸如清潔的例行操作任務(wù)，以及在特殊情況下的按需幫助。該平臺還將自動接入車輛，使服務(wù)人員能夠進(jìn)入車輛。此外，該平臺還可以自動報(bào)告執(zhí)行自動合規(guī)性和風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)。

（信息來源：2017.10.13 Green Car Congress）戴朝典?編譯

ECU Bootloader Refresh Function Test Method

LY Ying，SUN Yun-xi，LIU De-li，GU Yuan-ye，SUN Yun
（FAW Car Co.， Ltd.， Changchun 130000，China）

We can quickly update the ECU application software and calibration data through Bootloader refresh function，which plays an important role in the vehicle electronic development， production and after-sales services. Therefore we need a complete functional test to the ECU Bootloader refresh function， in order to ensure that it will meet the design requirements.This article focuses on ECU Bootloader refresh function test process and method.

Bootloader；refresh；function test method

U463.6

A

1003-8639（2017）11-0063-04

2017-01-12

李英（1978-），男，遼寧沈陽人，副高級工程師，博士，主要工作方向?yàn)槠囯姎饧軜?gòu)、電氣系統(tǒng)、主動安全、智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)開發(fā)與驗(yàn)證；孫運(yùn)璽（1984-），男，遼寧鞍山人，工程師，碩士，主要從事汽車電器單系統(tǒng)功能測試、電氣功能測試硬件在環(huán)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用、整車電氣功能測試等工作；劉德利（1987-），男，吉林長嶺人，工程師，碩士，主要從事汽車電器單系統(tǒng)功能測試、電氣功能測試硬件在環(huán)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用、整車電氣功能測試等工作；谷原野（1984-），男，吉林乾安人，工程師，碩，主要從事汽車電器單系統(tǒng)功能測試、電氣功能測試硬件在環(huán)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用、整車電氣功能測試等工作；孫云（1989-），男，內(nèi)蒙古呼倫貝爾人，主要從事整車測試環(huán)境搭建、HIL自動化測試環(huán)境搭建、整車電氣功能測試等工作。