CN108282389A - 一种基于can总线负载监控的车载ota升级的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，包括：将车内所有的电子控制单元ECU按照功能安全类型进行升级类型的划分，并以数据表的形式存储到车载OTA终端的存储器；车载OTA终端接收ECU的升级文件及升级类型，查找存储器中的数据表，选择升级方式，判断是执行基于CAN总线负载监控的车载OTA升级还是在车辆停车且车辆总线网络处于休眠状态下进行升级。本发明一种基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，通过车将内控制单元ECU进行分类、对CAN总线网络负载率的计算及升级条件判断，简化了ECU升级流程，并最大化利用车内总线网络带宽，减小车载电瓶的损耗。

Description

一种基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法

技术领域

本发明涉及车载OTA升级技术领域，特别涉及一种基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法。

背景技术

在整个车辆生命周期中，车载电子控制系统的软件升级可能是多次甚至是反复的，除了部分为了提高客户使用满意度的升级(如车载信息娱乐系统等)，更重要的安全升级可能涉及汽车的召回，而传统的紧急通知车主到经销商处进行升级的解决措施往往意味着低效率和高成本，同时车企还可能背负巨大的品牌价值损失的代价。传统在线升级的方法是利用故障码设置服务Ox85禁止网络上ECU的故障识别和存储功能，利用通信控制服务Ox28禁止当前网络管理和通信信息，以获得最大的通信流量。该方法具有局限性，并且对车载电瓶损耗较大，升级条件仅限车辆内部的总线网络处于休眠状态，需重新唤醒由车载电瓶供电后进行远程升级。

OTA(Over-the-Air Technology)空间下载技术升级是Android系统提供的标准软件升级方式。它功能强大，可以无损失升级系统，主要通过无线网络(如WIFI、3G)自动下载OTA升级包、自动升级，但是，OTA在远程升级，可能占用较大的CAN总线网络带宽，使CAN总线负载过大从而影响驾驶并引发安全性问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，通过车将内控制单元ECU进行分类、对CAN总线网络负载率的计算及升级条件判断，简化了ECU升级流程，并最大化利用车内总线网络带宽，减小车载电瓶的损耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，包括如下步骤：

步骤1，将车内所有的电子控制单元ECU按照功能安全类型进行升级类型的划分，并以数据表的形式存储到车载OTA终端的存储器；其中，涉及车辆安全驾驶的ECU划为动力ECU，其他的ECU划为非动力ECU；

步骤2，车载OTA终端接收ECU的升级文件及升级类型，查找存储器中的数据表；如果升级类型为非动力ECU且升级文件大小小于第一设定值，转步骤4，否则，转步骤3；

步骤3，车载OTA终端判断车辆是否处于停车状态及车辆总线网络是否处于休眠状态，如果是，启动升级，否则，不升级；

步骤4，车载OTA终端实时监控CAN总线负载率；如果CAN总线负载率不大于第二设定值，则按照UDS诊断协议的连续多帧传输方式对ECU的升级文件进行传输；如果CAN总线负载率大于第二设定值，则停止发送升级文件，并记录标志位，下一周期内再次监控CAN总线负载率，如果CAN总线负载率不大于第二设定值，则按照上次所记录标志位的位置继续传输，实现断点续传功能；传输完成，启动升级。

CAN总线负载率的计算方法如下：

(1)计算总线最大填充位数Bit_max，如下：

其中，L表示参与位填充的位流长度，如果CAN报文为标准帧，则L为34位，如果CAN报文为扩展帧，则L为54位；D表示数据域长度的字节数；

(2)计算总线的最大传输时间T，如下：

T＝Bit_max+L+8*D

(3)计算单条报文占用总线的百分比η_m，如下：

其中，λ为总线波特率，T_m为单条报文的发送周期，m＝1,2,3…,n，n表示当前时刻CAN总线上的报文条数；

(4)计算整个CAN总线负载率η，如下：

所述第二设定值不超过30％。

所述车载OTA终端通过无线通信方式接收ECU的升级文件及升级类型。

所述数据表包括分类、ECU名称、功能安全类型和备注字段。

所述分类包括I类和II类。

所述功能安全类型包括ASIL A和B，以及ASIL C和D，其中ASIL A和B的功能安全类型对应I类，ASIL C和D的功能安全类型对应II类。

所述备注包括涉及汽车安全驾驶的动力ECU和非动力ECU，其中涉及汽车安全驾驶的动力ECU对应I类，非动力ECU对应II类。

本发明一种基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，通过将车内控制单元ECU进行分类、对CAN总线网络负载率的计算及升级条件判断，简化了ECU升级流程，并最大化利用车内总线网络带宽，减小车载电瓶的损耗。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法不局限于实施例。

附图说明

图1为本发明实施例的升级处理流程图。

具体实施方式

本发明的一种基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，包括如下步骤：

步骤1，将车内所有的电子控制单元ECU按照功能安全类型进行升级类型的划分，并以数据表的形式存储到车载OTA终端的存储器；其中，涉及车辆安全驾驶的ECU划为动力ECU，其他的ECU划为非动力ECU；

步骤2，车载OTA终端接收ECU的升级文件及升级类型，查找存储器中的数据表；如果升级类型为非动力ECU且升级文件大小小于第一设定值，转步骤4，否则，转步骤3；

步骤3，车载OTA终端判断车辆是否处于停车状态及车辆总线网络是否处于休眠状态，如果是，启动升级，否则，不升级；

步骤4，车载OTA终端实时监控CAN总线负载率；如果CAN总线负载率不大于第二设定值，则按照UDS诊断协议的连续多帧传输方式对ECU的升级文件进行传输；如果CAN总线负载率大于第二设定值，则停止发送升级文件，并记录标志位，下一周期内再次监控CAN总线负载率，如果CAN总线负载率不大于第二设定值，则按照上次所记录标志位的位置继续传输，实现断点续传功能。

具体的，步骤1中，车载OTA终端供应商根据整车厂提供的ECU类型进行分类，并写入车载OTA终端存储器。

具体的，总线的负载率是指每秒钟总线上实际传输的数据量和标称位速率之比，等于各信息帧总线占用百分比之和。对车辆CAN总线网络而言，总线负载率过高会令各节点忙于应付总线消息的收发，导致执行效率降低。而负载率过低则没有充分利用车辆总线网络带宽。当总线负载率大于38％～40％时，总线稳定性开始衰减，超过55％后存在影响驾驶性及安全性风险，大于65％时，总线稳定性衰减加剧，超过98％时，总线网络将不堪重负。一般情况下，为保证低优先级的报文传输延迟在可接受的时间范围内，CAN总线利用率不应超过30％。

由CAN通信协议可知，CAN报文进行传输时，采用位填充机制，填充的位也是总线数据位，因此被传输的报文可能比原始报文要长。参与位填充的位流，如数据场外，CAN标准数据帧的固定长度为34位，扩展帧为54位，用L表示。当数据域长度为D个字节时，总线最大填充位数Bit_max为：

总线的最大传输时间T为：

T＝Bit_max+L+8*D

理论条件下单条报文占用总线的百分比η_m，如下：

其中，λ为总线波特率，T_m为单条报文的发送周期，m＝1,2,3…,n，n表示当前时刻CAN总线上的报文条数；

综上可知，整个CAN总线负载率η为：

进一步的，本发明方法所述的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)，又称“行车电脑”、“车载电脑”等，从用途上讲则是汽车专用微机控制器，它和普通的电脑一样，由微处理器(CPU)、存储器(ROM、、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。

具体的，将车内电子控制单元ECU按照功能安全类型进行划分，将涉及车辆安全性的所有ECU划为动力ECU，要求其升级条件需满足车辆停车且车辆总线网络处于休眠状态下进行，将所有的ECU升级类型的分类整理为数据表，并存储于车载OTA终端的存储器。ECU升级类型分类情况如下表1所示：

表1

表1中，ASIL等级(Automotive Safety Integration Level，汽车安全完整性等级)用于对系统进行危害分析和风险评估，ASIL有四个等级，分别为A，B，C，D，其中A是最低的等级，D是最高的等级。ASIL等级决定了对系统安全性的要求，ASIL等级越高，对系统的安全性要求越高。

表1中，涉及汽车安全驾驶的动力ECU包括但不限于ABS、TCU、BCM、ESP，其中的ABS表示汽车防抱死系统控制器，TCU(Transmission Control Unit)表示自动变速箱控制单元，BCM表示车身控制器，ESP(Electronic Stability Program)表示车身电子稳定系统；非动力ECU包括但不限于AVN、后备箱ECU、座椅ECU，其中的AVN(车载主机)在国内俗称“DVD导航主机”，是Audio(音频)、Video(视频)、Navigation(导航)集成一体化的车载主机。AVN主机的主要功能，就是音频和视频播放，以及行车导航。随着近年来车载电子应用技术的不断进步，AVN主机也逐渐成为一个“行车综合平台”，集成了越来越丰富的使用功能，例如蓝牙电话、无线上网、倒车可视、车联网服务、胎压监测等等，而安卓系统在AVN主机上的应用，也进一步提升了AVN主机在功能上的扩展性。

参见图1所示，为本发明一实施例的具体升级处理过程如下：

步骤101，划分并存储升级类型；

步骤102，获取升级类型，选择升级方式；

步骤103，判断是否是非动力ECU升级，如果是，执行步骤104，否则，转步骤109；

步骤104，判断升级文件大小是否小于第一预设值10KB，如果是，执行步骤105，否则，转步骤109；

步骤105，监控CAN总线的负载率，并判断CAN总线负载率是否小于第二预设值2％，如果是，执行步骤106，否则，执行步骤107；

步骤106，连续多帧对ECU的升级文件进行传输；传输完成，转步骤108；

步骤107，停止发送升级文件，记录标志位，下一周期内(通常，一个周期为1s)再次监控车内总线网络的总线负载率，小于第二预设值10％时，则按照上次所记录标志位的位置继续传输，实现断点续传功能；传输完成，转步骤108；

步骤108，执行OTA升级；

步骤109，判断车辆是否处于停车状态且CAN总线网络处于休眠状态，如果是，执行步骤110，否则，执行步骤111；

步骤110，升级；

步骤111，暂不升级。

整个OTA升级过程，在不影响车内总线网络的运行状态，可最大化利用车内总线的带宽，解决传统升级方法的局限性问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将车内所有的电子控制单元ECU按照功能安全类型进行升级类型的划分，并以数据表的形式存储到车载OTA终端的存储器；其中，涉及车辆安全驾驶的ECU划为动力ECU，其他的ECU划为非动力ECU；

步骤2，车载OTA终端接收ECU的升级文件及升级类型，查找存储器中的数据表；如果升级类型为非动力ECU且升级文件大小小于第一设定值，转步骤4，否则，转步骤3；

步骤3，车载OTA终端判断车辆是否处于停车状态及车辆总线网络是否处于休眠状态，如果是，启动升级，否则，不升级；

步骤4，车载OTA终端实时监控CAN总线负载率；如果CAN总线负载率不大于第二设定值，则按照UDS诊断协议的连续多帧传输方式对ECU的升级文件进行传输；如果CAN总线负载率大于第二设定值，则停止发送升级文件，并记录标志位，下一周期内再次监控CAN总线负载率，如果CAN总线负载率不大于第二设定值，则按照上次所记录标志位的位置继续传输，实现断点续传功能；传输完成，启动升级。

2.根据权利要求1所述的基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，其特征在于，CAN总线负载率的计算方法如下：

(1)计算总线最大填充位数Bit_max，如下：

其中，L表示参与位填充的位流长度，如果CAN报文为标准帧，则L为34位，如果CAN报文为扩展帧，则L为54位；D表示数据域长度的字节数；

(2)计算总线的最大传输时间T，如下：

T＝Bit_max+L+8*D

(3)计算单条报文占用总线的百分比η_m，如下：

其中，λ为总线波特率，T_m为单条报文的发送周期，m＝1,2,3…,n，n表示当前时刻CAN总线上的报文条数；

(4)计算整个CAN总线负载率η，如下：

3.根据权利要求2所述的基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，其特征在于，所述第二设定值不超过30％。

4.根据权利要求1所述的基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，其特征在于，所述车载OTA终端通过无线通信方式接收ECU的升级文件及升级类型。

5.根据权利要求1所述的基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，其特征在于，所述数据表包括分类、ECU名称、功能安全类型和备注字段。

6.根据权利要求5所述的基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，其特征在于，所述分类包括I类和II类。

7.根据权利要求6所述的基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，其特征在于，

所述功能安全类型包括ASIL A和B，以及ASIL C和D，其中ASIL A和B的功能安全类型对应I类，ASIL C和D的功能安全类型对应II类。

8.根据权利要求7所述的基于CAN总线负载监控的车载OTA升级的方法，其特征在于，

所述备注包括涉及汽车安全驾驶的动力ECU和非动力ECU，其中涉及汽车安全驾驶的动力ECU对应I类，非动力ECU对应II类。