CN105302591A - 双mcu架构系统更新程序的通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双MCU架构系统更新程序的通信方法，包括：定义16位数据宽度的四种类型单元帧，用于在CAN转SPI通信方式中拆分与组合时的最小单元；将通信结点的流控指令和S19文件的有效信息填充至上述帧类型形成单元帧，再每四个单元帧组合填充形成一帧CAN数据场；中转网关将CAN数据场进行拆分，每一帧CAN数据场拆分还原四个单元帧，直接做为双MCU间通信的SPI帧，通信终端结点对SPI帧进行解析得到原S19文件包含的有效数据并更新程序。本发明的通信方法符合双MCU架构系统多结点组网中CAN报文与SPI帧之间交互信息协议，能更有效的将目标代码S19(或Hex)文件下载至SMCU中。

Description

双MCU架构系统更新程序的通信方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种双MCU架构系统更新程序的通信方法。

背景技术

如图1所示，具有双MCU架构的汽车控制器在结构上常采用的双MCU控制系统将信号分别由主控制芯片(MMCU)和辅控制芯片(SMCU)进行独立采集，再通过主辅间16位数据宽度的SPI通信方式来完成两者数据的交互与比对，以实现由双MCU联合控制的输出，达到更安全可靠的控制效果。目前，MMCU升级程序技术发展成熟，且一般符合BoschCAN规范2.0B，由上位机将程序的目标代码S19(或Hex)文件中的有效信息进行提取，在整车CAN网络中来完成MMCU烧写程序的过程。其中，S19文件是MotorolaMCU的机器码文件，将其下载到MCU内部Flash存储器之后，MCU执行这些机器码，其文件格式如图2所示。

目前，针对SMCU在双MCU结构下的程序烧写的现行方法是：

[1]利用烧写器一次性烧写SMCU代码，以后便不再更新升级；

[2]SMCU采用与MMCU独立的一套程序烧写接口，脱离整车网络用烧写器升级程序。

以上两种方法主要缺点是无法实现SMCU在整车CAN网络环境下的软件在线刷新升级，必须拆卸控制器后连接烧写器进行软件刷新，而且在产品量产阶段因考虑到经济成本等因素，也不为SMCU保留程序烧写的外接网络端口或烧写接插件，软件升级十分不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在双MCU架构系统多结点组网中符合CAN报文与SPI帧之间交互信息的协议，能更有效地将目标代码S19(或Hex)文件下载至SMCU中的通信方法。

为解决上述技术问题，本发明双MCU架构系统更新程序的通信方法，包括：

1)定义四种类型的16位数据宽度的单元帧，用于填充S19文件数据；

流控帧：携带某结点组网环境下的通讯指令，对通讯控制流起到管理收发的作用；

地址帧：携带S19文件单行记录的起始地址及其序列信息；

代码帧：携带S19文件单行记录的代码及其序列信息；

校验帧：携带S19文件单行记录的校验和信息。

2)将S19文件数据的CAN报文数据场根据步骤1)定义的四种帧类型填充为四个单元帧；

2.1)流控帧填充采用：类型场填充0b00，表征该帧包含流控管理的指令信息；根据结点间通讯的指令集，填充至流控场，数据场填充的内容为组网中的结点编号，表征该结点需执行流控场中的指令；

2.2)地址帧填充采用：类型场填充0b01，表征该帧包含部分地址信息；

S19文件某条行记录中3个字节的起始地址，按S19帧格式解码为一组前后三个序列的地址帧，由序列场的值分别填充表示出地址低字节、地址高字节、地址扩展页的识别位；数据场的值为该行记录3个字节起始地址中的某个，且为8位标识符的数据；

2.3)代码帧填充采用：类型场填充0b10，表征该帧包含部分代码信息；

S19文件某条行记录中32个字节的代码，按S19帧格式解码为一组前后32个序列的地址帧，由序列场的值分别填充表示出前后第1～32个代码数据的识别位，如果某条记录行字节数N<32，则序列依次填充至整数N；数据场的值为该行记录的64个字节代码中的某个，且为8位标识符的数据；

2.4)校验帧填充采用：类型场填充0b11，表征该帧包含校验和的值；S19文件某条行记录中最后一位字节的校验值，按S19帧格式解码为一个8位标识符的数据填充至数据场，其余6个位均预留；

3)CAN数据场进行拆分，每一帧CAN数据场拆分形成四个SPI帧，对拆分形成的SPI帧进行解析得到有效数据；

其中，所述拆分是步骤2)中每四个单元帧组合填充形成一帧CAN数据场的逆过程，所述解析是步骤2)S19文件填充至单元帧的逆过程。

上位机与MMCU之间的通信方式为CAN，其报文采用标准格式，CAN报文数据场为8个字节，所以可以将每帧CAN报文数据组合填充到4个单元帧中；MMCU与SMCU之间的通信方式为SPI，其数据宽度也为16位，所以可以将SPI每帧数据由1个单元帧替代。也就是，CAN报文的数据场可拆分为4个SPI帧数据，用作反馈处理结果的流控帧只填充CAN数据场的前两个字节。通信数据的解析将每帧CAN报文数据组合填充到4个单元帧中的逆过程，因此在多结点组网通信中，每个目标结点在接收到报文或帧的数据后，能按照上述方法逆向进行先拆分成单元帧再按帧格式解析提取有效信息。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是双MCU控制系统的结构示意图。

图2是代码S19文件的格式示意图。

图3是本发明流控帧的帧格式示意图。

图4是本发明地址帧的帧格式示意图。

图5是本发明代码帧的帧格式示意图。

图6是本发明校验帧的帧格式示意图。

图7是本发明通信方法代码下载通信转化的流程示意图。

图8是本发明一实施例的填充流程示意图。

图9是一典型的多结点通信中转系统示意图。

具体实施方式

本发明双MCU架构系统更新程序的通信方法定义了四种类型的16位数据宽度的单元帧，以适用S19文件中的起始地址、代码、校验值和上下位机通信流控指令等分别填充，再使CAN报文数据场以4个单元帧拆分与组合，而SPI帧仅以1个单元帧替代；MMCU网关执行CAN-SPI中转本质上就是进行以单元帧为最小单元的通信方式的拆分与组合。

1)定义16位数据宽度的四种类型单元帧，用于填充S19文件数据；

流控帧：携带某结点的指令请求与响应或工作状态等信息，对通讯控制流起到管理收发作用；

地址帧：携带S19文件单行记录的起始地址及其序列信息；

代码帧：携带S19文件单行记录的代码及其序列信息；

校验帧：携带S19文件单行记录的校验和信息。

其中，仅流控帧的填充不涉及到S19文件信息的提取，另三种帧为实际程序的代码相关数据且SMCU必须使用寄存器作存储处理；

2)将S19文件填充至步骤1)定义的帧类型形成单元帧，每四个单元帧组合填充形成一帧CAN数据场；

2.1)如图3所示，流控帧填充采用：类型场填充0b00，表征该帧包含流控管理的指令信息；根据结点间通讯的指令集，即制定能够控制得使上位机开关通信、启停发送代码、进程显示，MMCU启停中转、通讯转换速率调整、工作状态交互，以及SMCU代码接收、智能校验并烧写、工作状态反馈等等的指令，以填充至流控帧；数据场填充的内容为组网中的结点编号，表示该结点需执行流控场中的指令。结点数较少的网络中，流控场完全可以表示明确所有的结点指令(最多26＝64个)，因此可以将数据场预留，详见表4“单元帧数据分配表”的流控帧。

流控场的值与指令含义如表1所示。

表1

2.2)如图4所示，地址帧填充采用：类型场填充0b01，表征该帧包含部分地址信息；

S19文件某条行记录中3个字节的起始地址，解码为一组前后三个序列的地址帧，由序列场的值分别填充表示出地址低字节、地址高字节、地址扩展页的识别位；数据场的值为该行记录3个字节起始地址中的某个，且为8位标识符的数据，如表2所示；

序列场的值	序列值的解释	数据场内容
			0	地址低字节的识别位	地址低字节/AddrL
1	地址高字节的识别位	地址高字节/AddrH
			2	地址扩展页的识别位	地址扩展页编号/PAGE

表2

2.3)如图5所示，代码帧填充采用：类型场填充0b10，表征该帧包含部分代码信息；

S19文件某条行记录中32个字节的代码，解码为一组前后32个序列的地址帧，由序列场的值分别填充表示出前后第1～32个代码数据的识别位(如果某条记录行字节数N<32，则序列依次填充至整数N，例如图2中间位置的一条)；

实际应用中上位机发送代码帧时，序列场的序列号紧接着地址帧的序列号，即表示第1～32个代码的识别位填充到代码帧数据场时，值依次为3～36。序列场的优点，不仅是网络中的结点均可根据序列值判定是否发生丢帧，而且便于目标结点快速准确先后数据，数据场的值为该行记录的64个字节代码中的某个，且为8位标识符的数据如表3所示。

序列场的值	序列值的解释	数据场内容
			3	第1个代码字节的识别位	第1个代码字节/Code0
4	第2个代码字节的识别位	第2个代码字节/Code1
			5	第3个代码字节的识别位	第3个代码字节/Code2
…	…	…
			36	第32个代码字节的识别位	第32个代码字节/Code31

表3

2.4)如图6所示，校验帧填充采用：类型场填充0b11，表征该帧包含校验和的值19文件某条行记录中最后一位字节的校验值，解码为一个8位标识符的数据填充至数据场，其余6个位均预留；将四种单元帧的数据分配如表4所示。

表4

3)CAN数据场进行拆分，每一帧CAN数据场拆分形成四个SPI帧，对拆分形成的SPI帧进行解析得到有效数据；

其中，所述拆分是步骤2)中每四个单元帧组合填充形成一帧CAN数据场的逆过程，所述解析是步骤2)S19文件填充至单元帧的逆过程。

如图7所示，上位机与MMCU之间的通信方式为CAN，其报文采用标准格式，CAN报文数据场为8个字节，所以可以将每帧CAN报文由4个单元帧组合填充完成；而MMCU与SMCU之间的通信方式为SPI，其数据宽度也为16位，所以可以将SPI每帧由1个单元帧替代。也就是，CAN报文的数据场可拆分为4个SPI帧，用作反馈处理结果的流控帧只填充CAN数据场的前两个字节。通信数据的解析是填充的逆过程，而拆分帧格式结构是组合填充的逆过程，因此在多结点组网通信中，每个目标结点在接收到报文或帧的数据后，按照上述方法逆向进行先拆分成单元帧再按帧格式解析提取有效信息。

本发明一具体实施例，包括：

上位机，MMCU和SMCU作为组网的三个通信结点，中转地位的MMCU交互上位机源结点和SMCU目标结点间的流控帧。

统计符合SMCU程序烧写过程的通信指令集，各结点填充为流控帧，制定完善的流控管理机制。

按照本发明中的单元帧格式定义方法，在上位机解析代码S19文件时，将起始地址，代码，校验和这些有效信息提取后填充至3种相应单元帧。

以一条S19记录行为例的填充流程见图8所示：

该记录行为S1格式(起始地址无扩展页PAGE，默认0x00)，地址高字节AddrH值0x40，地址低字节0x00；表示PAGE地址帧的高字节为0b01xxxx10，表示AddrH地址帧的高字节为0b01xxxx01，表示AddrL地址帧的高字节为0b01xxxx00,其中x表示预留位r的值且默认赋值为0，分别得到PAGE编码0x42、AddrH编码0x41和AddrL编码0x40；按照地址帧填充方法，填充得三个序列的地址帧(0x42|00)，(0x41|40)和(0x40|00)。

代码字节共有32个(序列为Code0～31)，序列场依次填充3～36，表示Code0代码帧的高字节为0b10000011，表示Code1代码帧的高字节为0b10000100，以此类推，最后表示Code31代码帧的高字节为0b10100100，分别得到Code0编码0x83,Code1编码0x84,…，Code31编码0xA2；按照代码帧填充方法，填充得32个序列的代码帧(0x83|1B)，(0x84|9C)，…，(0xA2|80)。

校验和是位于该记录行最后的一个字节0xA2，表示CheckSum校验帧的高字节为0b11xxxxxx，其中x表示预留位r的值且默认赋值为0，得到CheckSum编码0xC0；按照校验帧填充方法，填充得校验帧(0xC0|A2)。

上位机实现将a)b)c)得到的单元帧顺序地存放在二维数组A中，再按照小端方式重组为二维数组B，即把数组A中的每16位单元帧拆分为两个8位的高低字节，且高字节重组放在高元素单元，低字节重组放在低元素单元；可见，数组A的列数为36，数组B的列数为72，而行数均为S19记录行总数。

填充流程的目标是将该记录行的信息转化为报文数组且通过CAN报文发送至总线，因此，将数组B的每行再分为第三维时间上的9次，也就是分时发送CAN第0～8帧；每次发送出的CAN报文的数据场以报文数组中的某一行数据填充；可见，报文数组为三维数组，且行数为9(次)，列数为8，组数为S19记录行总数。

MMCU在程序刷新时，将CAN报文按照填充方法的逆过程进行解析，所得到的单元帧可直接作为SPI帧发送至SMCU，由其完成程序烧写。

本发明方法在应用适用范围也可扩展至如图9所示的复杂网络,而不局限于上述双MCU组网下的数据流1-5-2-6-3(此处数字表示图9中多结点组网的结点编号或通信介质方式SPI、CAN，下同)，双MCU架构相当于“2-6-3”，把双架构放进外部是CAN的通信接口网络中就有了“1-5-‘2-6-3’”，凡是存在连续三个结点中两通信方式为“CAN-SPI”或“SPI-CAN”，本发明的通信方法都适用，均以单元帧为最小单元拆组。例如量产汽车控制器的产线批量检测(或下载和标定)等环境下的通信网，需将上位机Host结点1(或诊断设备)与产线某个检测机结点4进行连接，再将若干个上述双MCU系统的控制器(包含结点2，3)放在检测机上同时检测，对其中某一个的SMCU作目标结点进行操作时，数据流为1-7-4-10-2-6-3。其中，通信方式7也可配置为常用的16位数据宽度的串口通信SCI等，并同样采用单元帧实现填充，结点4,2进行通信中转。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种双MCU架构系统更新程序的通信方法，其特征是，包括：

1)定义16位数据宽度的四种类型单元帧，用于填充S19文件数据；

流控帧：携带某结点组网环境下的通讯指令，对通讯控制流起到管理收发作用；

地址帧：携带S19文件单行记录的起始地址及其序列信息；

代码帧：携带S19文件单行记录的代码及其序列信息；

校验帧：携带S19文件单行记录的校验和信息。

2)将S19文件填充至步骤1)定义的帧类型形成单元帧，每四个单元帧组合填充形成一帧CAN数据场；

2.1)流控帧填充采用：类型场填充0b00，表征该帧包含流控管理的指令信息；根据结点间通讯的指令集，填充至流控场，数据场填充的内容为组网中的结点编号，表征该结点需执行流控场中的指令；

2.2)地址帧填充采用：类型场填充0b01，表征该帧包含部分地址信息；

S19文件某条行记录中3个字节的起始地址，解码为一组前后三个序列的地址帧，由序列场的值分别填充表示出地址低字节、地址高字节、地址扩展页的识别位；数据场的值为该行记录3个字节起始地址中的某个，且为8位标识符的数据；

2.3)代码帧填充采用：类型场填充0b10，表征该帧包含部分代码信息；

S19文件某条行记录中32个字节的代码，解码为一组前后32个序列的地址帧，由序列场的值分别填充表示出前后第1～32个代码数据的识别位，如果某条记录行字节数N<32，则序列依次填充至整数N；数据场的值为该行记录的64个字节代码中的某个，且为8位标识符的数据；

2.4)校验帧填充采用：类型场填充0b11，表征该帧包含校验和的值；S19文件某条行记录中最后一位字节的校验值，解码为一个8位标识符的数据填充至数据场，其余6个位均预留；

3)CAN数据场进行拆分，每一帧CAN数据场拆分形成四个SPI帧，对拆分形成的SPI帧进行解析得到有效数据；

其中，所述拆分是步骤2)中每四个单元帧组合填充形成一帧CAN数据场的逆过程，所述解析是步骤2)S19文件填充至单元帧的逆过程。