CN109062594A - 一种嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法 - Google Patents

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郭健忠
张华炜
吴佳锦
陈典
李辉
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Abstract

本发明公开了一种嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法，准备ECU升级包文件并将升级包文件存放至USB存储设备中；将装有ECU升级包文件的USB存储设备插入ECU，启动应用程序，监测USB存储设备的插拔状态，将U盘自动挂载到操作系统下并将ECU升级包文件复制到ECU文件系统中；对复制到ECU文件系统中的升级文件进行校验和和升级过程。本发明所提供的方法，由于基于QNX/Linux操作系统通过USB存储设备将升级文件复制到ECU文件系统中来进行ECU程序升级，实现了ECU程序的自动升级，达到ECU程序安全快速升级的目的。

Description

一种嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法
技术领域
本发明属于软件技术领域，涉及一种数据自动安全升级的方法，具体涉及一种嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法。
背景技术
随着车载信息交互平台的不断发展，使得ECU节点越来越多，全数字液晶仪表、自动后视镜系统和中控等智能模块也被相继开发出来，在中控中还需要嵌入操作系统，这使得汽车ECU程序变的很大。然而汽车ECU开发的过程中或汽车制造商在车辆召回和技术更新时，常常需要升级ECU软件。虽然以太网技术正逐渐被应用到汽车上，但目前车载网络的主流还依然是CAN总线。由于ECU数据很大，所以通过传统的CAN网络来实现ECU升级将花费几个小时甚至更长时间，已不能满足ECU数据快速升级的需求。因此有必要开发出一套更加高效的ECU升级方法来取代CAN升级。
发明内容
USB存储设备具有即插即用且传输速度快的优点，QNX/Linux操作系统是被广泛使用的车载操作系统。为了解决今后汽车ECU数据量大而引起的ECU升级速度慢的问题和改善ECU数据的升级环境，本发明提出一种基于QNX/Linux操作系统的ECU安全升级模式，即借助USB存储设备并通过QNX/Linux操作系统的应用程序来实现ECU数据的自动升级，并使用MD5算法在升级前对ECU升级文件进行完整性校验，实现了ECU数据的快速安全升级。
本发明所采用的技术方案是：一种嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：准备升级文件；
步骤3：启动应用程序；
步骤3：以预设周期T监测USB存储设备的插拔状态，判断USB存储设备是否插入ECU；
若USB存储设备已插入ECU，则执行步骤4；
若USB存储设备未插入ECU，则继续执行步骤3，监测USB存储设备的插拔状态；
步骤4：将USB存储设备自动挂载到操作系统上；
步骤5：判断USB存储设备中是否存在ECU升级包文件；
若USB存储设备中不存在ECU升级包文件，则返回执行步骤3，监测USB存储设备插拔状态；
若存在ECU升级包文件，则执行步骤6；
步骤6：将ECU升级包文件复制到ECU相应的文件系统中；
步骤7：ECU系统计算复制到文件系统中ECU升级文件的MD5值；
步骤8：判断升级包文件的MD5值和ECU系统计算的MD5值是否相同；
如果不相同，则将ECU升级包文件丢弃，并返回执行步骤3，监测USB存储设备插拔状态；
如果相同，则执行步骤9；
步骤9：预制标记位使Bootloader下次从新镜像启动；
步骤10：Bootloader设置系统自检计时；
步骤11：通过自动复位使系统重启，同时Bootloader中设置的系统自检计时开始；
步骤12：进行系统自检，判断新镜像是否可以正常工作；
若是，则执行步骤13：
若否，则回复标记为，使Bootloader从原镜像启动；待ECU系统启动后先将Bootloader中开启的定时器擦除，再将Bootloader记录的新镜像的地址擦除，使新镜像标记位变量New_Flag值恢复到0；最后将ECU文件系统中ECU升级包文件丢弃再返回进程的起始状态，在后台继续监测U盘的插拔状态；
步骤13：新镜像启动后就将Bootloader计时终止；
步骤14：将标置位设置为从新镜像启动；
步骤15：将ECU原始程序文件删除，ECU升级结束。
本发明提出的基于QNX/Linux的ECU安全升级模式具有以下几个优点：
第一：借助USB存储设备来实现ECU数据的升级，与传统的通过CAN网络来实现ECU数据在线升级相比较大程度的提升了ECU数据的升级速度。
第二：本发明提出的升级方法使用了MD5算法在升级前对升级文件进行了校验，保证了ECU升级文件的完整性和可靠性。
第三：本发明设计的ECU安全升级模式形成了一个封闭且循环的升级系统，即使升级文件错误、升级文件不完整或在升级的过程出现系统断电、USB加载不正常或USB损坏的情况，也不会破坏原始的ECU数据文件，可以保证ECU数据在任何情况下都能升级成功；
第四：在ECU研发的过程中和汽车厂商在车辆召回进行技术更新时，本发明提出的ECU安全升级方法只需在ECU升级进程启动后，将装有ECU升级文件的USB存储设备插入ECU即可实现ECU程序的自动升级，便于研发人员和维修人员操作，必将缩短开发周期，节约生产成本。因此，该方法具有较强的实用性和推广价值。
附图说明
图1为本发明实施例的准备升级文件流程图；
图2为本发明实施例的流程图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请见图1和图2，本发明提供的一种嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法，包括以下步骤：
步骤1：准备升级文件；
如图1所示，为了能够在ECU程序进行升级前验证ECU文件系统中得到的升级文件的完整性，本实施例在对ECU数据进行升级前，先在PC中对ECU升级文件做一次MD5计算，为了在ECU升级的过程中比对PC和ECU系统计算出的MD5值，所以将ECU升级文件和PC端计算出的MD5值打包成ECU升级包文件，然后复制到USB存储设备中。
在PC中需要使用可以编辑编译C语言的软件来实现MD5算法，如Microsoft VisualStudio 2010开发环境。
为了确保ECU升级文件的完整性，所以使用MD5算法来校验ECU数据升级文件。
MD5(Message-Digest Algorithm 5)是计算机安全领域广泛使用的一种散列函数，用以提供消息的完整性保护。MD5的功能是能够为一个任意长度的字符串产生一个独一无二的“数字指纹”，其长度均为128bit，如某文件十六进制的MD5值:717b85c604d3afe8f3d2d31ab86c7f84。如果任何人对文件做了任何改动，其MD5值也就是对应的“数字指纹”都会发生变化。
步骤2：启动应用程序；
应用程序采用进程的方式在后台运行。
步骤3：以预设周期T监测USB存储设备的插拔状态，判断USB存储设备是否插入ECU；
若USB存储设备已插入ECU，则执行步骤4；
若USB存储设备未插入ECU，则继续执行步骤3，监测USB存储设备的插拔状态；
QNX和Linux都是遵从POSIX(可移植操作系统接口)规范的实时操作系统。在QNX/Linux操作系统中，每个设备都会被当成一个文件来对待。当USB存储设备插入ECU后，系统设备管理器会在/dev目录下创建设备文件名，QNX下USB存储设备名为/dev/hd2t1[1-2]且不同容量的USB存储设备会有所差异。Linux下USB存储设备名/dev/hdb[1-5]，与QNX下会有一定区别。判断USB存储设备是否插入ECU的方式就是通过监测/dev目录下是否存在USB存储设备名，即使用open()函数周期性循环的访问设备，如果open()函数的返回值大于等于零，则说明设备存在。
步骤4：将USB存储设备自动挂载到操作系统上；
在挂载USB存储设备前需要使用mkdir命令创建挂载点，如创建/mnt/*文件名作为USB的挂载点。然后根据/dev目录下的USB存储设备名，使用POSIX规范下的进程控制函数system()和mount命令将USB存储设备以某种文件格式挂载。Linux/QNX下文件系统的格式有多种，如“ext3”、“proc”和“nfs”等，QNX下文件系统格式可以是“dos”、“CD－ROM”“SMB”；例如QNX下挂载USB存储设备：system(“mount-t dos/dev/hd1t11/mnt/*”)。
步骤5：判断USB存储设备中是否存在ECU升级包文件；
若USB存储设备中不存在ECU升级包文件，则返回执行步骤3，监测USB存储设备插拔状态；
若存在ECU升级包文件，则执行步骤6；
本实施例使用open()函数去访问ECU升级包文件，如果open()函数的返回值大于等于零，则说明文件存在。
步骤6：将ECU升级包文件复制到ECU相应的文件系统中；
这里使用进程控制函数system()和复制命令cp，如system(“cp文件目录”)。
步骤7：ECU系统计算复制到文件系统中ECU升级文件的MD5值；
步骤8：判断升级包文件的MD5值和ECU系统计算的MD5值是否相同；
如果不相同，则将ECU升级包文件丢弃，并返回执行步骤3，监测USB存储设备插拔状态；
如果相同，则执行步骤9；
步骤9：预制标记位，使Bootloader下次从新镜像启动；
在应用程序中定义原镜像标记位变量为Ori_Flag，新镜像标记位变量为New_Flag，并将Ori_Flag值初始化为1，New_Flag值初始化为0。当Ori_Flag值为1时，Bootloader启动系统时会从原镜像启动，当New_Flag值为1时，Bootloader启动系统时会从新镜像启动。
在不需要进行ECU程序升级时，即ECU系通正常启动时会判断Ori_Flag值，由于原镜像标记位变量的值初始化为1，故Bootloader启动系统时会从原镜像启动。
当升级文件通过校验后，则需要进行ECU程序升级，ECU升级进程会先预置标记位，即将原镜像标记位变量Ori_Flag的值赋为0，将新镜像标记位变量New_Flag的值赋为1，之后让Bootloader去读取新镜像的地址并记录从而使Bootloader下次能够从新镜像启动，同时在Bootloader中开启一个定时器用于记录系统自检的时间，系统自检计时设置为60秒，然后通过复位使ECU系统重启。
步骤10：Bootloader设置系统自检计时；
系统自检计时可设置为60秒。
步骤11：通过自动复位使系统重启，同时Bootloader中设置的系统自检计时开始；
系统重启后会先判断原镜像标记位变量的值，由于Ori_Flag的值为0，故Bootloader不会从原镜像启动，转而去判断新镜像标记位变量New_Flag的值，由于New_Flag的值为1，故Bootloader会尝试从新镜像启动。之后系统自检，判断新镜像是否可以正常工作，同时Bootloader中设置的系统自检计时开始。
步骤12：进行系统自检，判断新镜像是否可以正常工作；
若是，则执行步骤13：
若Bootloader在20秒内可以启动新镜像，就代表新镜像可以正常工作。新镜像启动后就将定时器关闭，使Bootloader计时终止，之后再使用mv命令将ECU原始程序文件删除。然后再将原镜像标记位变量Ori_Flag的值赋为1，再将新镜像标记位变量New_Flag的值赋为0，使标记位变量Ori_Flag的值为1时，Bootloader从刚升级的镜像启动，至此ECU程序升级成功并结束，可以下一次ECU升级。
若Bootloader在20秒内还未能启动新镜像，则表示新镜像就不能正常工作，ECU程序升级失败。此时将原镜像标记位变量Ori_Flag的值恢复1，使Bootloader去启动原镜像。待ECU系统启动后先将Bootloader中开启的定时器擦除，再将Bootloader记录的新镜像的地址擦除，使新镜像标记位变量New_Flag值恢复到0。最后将ECU文件系统中ECU升级包文件丢弃再返回进程的起始状态，在后台继续监测U盘的插拔状态；
步骤13：新镜像启动后就将Bootloader计时终止；
步骤14：将标置位设置为从新镜像启动；
将原镜像标记位变量Ori_Flag的值赋为1，再将新镜像标记位变量New_Flag的值赋为0，使原镜像标记位变量Ori_Flag的值为1时，Bootloader从刚升级的镜像启动。
步骤15：将ECU原始程序文件删除，ECU升级结束。
使用POSIX规范下的进程控制函数system()和rm命令将将ECU原始程序文件删除。
本发明可以用来升级ECU的应用程序、系统镜像等文件，但不能用来升级ECU的Bootloader。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：准备升级文件；
步骤3：启动应用程序；
步骤3：以预设周期T监测USB存储设备的插拔状态，判断USB存储设备是否插入ECU；
若USB存储设备已插入ECU，则执行步骤4；
若USB存储设备未插入ECU，则继续执行步骤3，监测USB存储设备的插拔状态；
步骤4：将USB存储设备自动挂载到操作系统上；
步骤5：判断USB存储设备中是否存在ECU升级包文件；
若USB存储设备中不存在ECU升级包文件，则返回执行步骤3，监测USB存储设备插拔状态；
若存在ECU升级包文件，则执行步骤6；
步骤6：将ECU升级包文件复制到ECU相应的文件系统中；
步骤7：ECU系统计算复制到文件系统中ECU升级文件的MD5值；
步骤8：判断升级包文件的MD5值和ECU系统计算的MD5值是否相同；
如果不相同，则将ECU升级包文件丢弃，并返回执行步骤3，监测USB存储设备插拔状态；
如果相同，则执行步骤9；
步骤9：预制标记位使Bootloader下次从新镜像启动；
步骤10：Bootloader设置系统自检计时；
步骤11：通过自动复位使系统重启，同时Bootloader中设置的系统自检计时开始；
步骤12：进行系统自检，判断新镜像是否可以正常工作；
若是，则执行步骤13：
若否，则回复标记，使Bootloader从原镜像启动；待ECU系统启动后先将Bootloader中开启的定时器擦除，再将Bootloader记录的新镜像的地址擦除，使新镜像标记位变量New_Flag值恢复到0；最后将ECU文件系统中ECU升级包文件丢弃再返回进程的起始状态，在后台继续监测USB存储设备的插拔状态；
步骤13：新镜像启动后就将Bootloader计时终止；
步骤14：将标置位设置为从新镜像启动；
步骤15：将ECU原始程序文件删除，ECU升级结束。
2.根据权利要求1所述的嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法，其特征在于：步骤1中，在PC中对ECU升级文件做一次MD5计算，将ECU升级文件和PC端计算出的MD5值打包成ECU升级包文件，然后复制到USB存储设备中。
3.根据权利要求1所述的嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法，其特征在于：步骤2中，所述应用程序采用进程的方式在后台运行。
4.根据权利要求1所述的嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法，其特征在于：步骤4中，在挂载USB存储设备前使用mkdir命令创建挂载点，然后根据/dev目录下的USB存储设备名，使用POSIX规范下的进程控制函数system()和mount命令将USB存储设备以某种文件格式挂载。
5.根据权利要求1所述的嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法，其特征在于：步骤5中，使用open()函数去访问ECU升级包文件，如果open()函数的返回值大于等于零，则说明文件存在。
6.根据权利要求1所述的嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法，其特征在于：步骤10中，系统自检计时可设置为20秒。
7.根据权利要求1所述的嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法，其特征在于：步骤11中，系统重启后会先判断原镜像标记位变量的值，由于原镜像标记位变量Ori_Flag的值为0，故Bootloader不会从原镜像启动，转而去判断新镜像标记位变量New_Flag的值，由于New_Flag的值为1，故Bootloader会尝试从新镜像启动；重启后系统自检，判断新镜像是否可以正常工作，同时Bootloader中设置的系统自检计时开始。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的嵌入式QNX/Linux下汽车ECU程序自动安全升级的方法，其特征在于：步骤14中，将原镜像标记位变量Ori_Flag的值赋为1，再将新镜像标记位变量New_Flag的值赋为0，使原镜像标记位变量Ori_Flag的值为1时，Bootloader从刚升级的镜像启动。
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