CN111277477B - 一种支持车载多网段同时升级的fota系统 - Google Patents

一种支持车载多网段同时升级的fota系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种支持车载多网段同时升级的FOTA系统，属于无线通信技术领域。系统包括：FOTA服务器、FOTA车载终端和ECU端；FOTA服务器通过通信网络与FOTA车载终端通信相连，用于接收、处理和发送客户端发来的更新数据包；FOTA车载终端通过车载网络与ECU端通信相连，用于接收、存储、处理和刷写FOTA服务器发来的更新数据包。本发明通过空中传输，实现了同时对多个ECU的升级，无需人工召回，降低了ECU升级的成本，同时提高了车辆安全性。

Description

一种支持车载多网段同时升级的FOTA系统
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及一种支持车载多网段同时升级的FOTA系统。
背景技术
目前智能网联汽车的一个趋势是“软件定义”汽车，汽车电子软件功能剧增，ECU软件更新频繁，ECU的功能存在缺陷，有时也因为ECU项目周期短，时间紧迫导致系统设计不完善；同时客户在使用产品过程中，会不断提出新的需求，这些情况都需要对ECU软件进行升级修复。通常一些电子产品需要升级时都会大批量地返回原厂进行升级，但由于车辆具有分布广、距离远等特点，将车辆召回升级或派技术人员赶赴各个现场对ECU进行升级都是不现实的做法，这势必会影响ECU程序升级的及时性，还可能会给车主和制造商造成不可估计的损失。
同时，随着智能汽车的发展，汽车价值主张已经发生了巨大的变化，用户在选择汽车产品时，不再只是单纯地观察动力、机械性能等技术，反而更加关注软件和更好的用户体验。如果能通过快速地对车载软件进行更新换代，提升用户体验，产品在市场也会更具有竞争力。因此，FOTA(FirmwareOverTheAir)技术成了智能汽车时代的必然选择。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种支持车载多网段同时升级的FOTA系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种支持车载多网段同时升级的FOTA系统，所述系统包括：
FOTA服务器、FOTA车载终端和ECU端；
所述FOTA服务器与FOTA车载终端信号连接；
所述FOTA车载终端与多个CAN、CAN FD、以太网ECU端相连；
系统将从FOTA服务器端传来的数据更新包，存储在FOTA车载终端的外置FLASH中；通过对数据更新包的分析，将不同ID的数据包进行区分，根据ID判断更新包数据需要通过什么网络报文进行刷写；CAN网络数据包，将通过8个字节的UDS协议进行封装；CAN FD网络数据包，通过64个字节的UDS协议进行封装；以太网网络数据包通过DOIP协议进行封装。
可选的，所述FOTA服务器用于下发更新包和管理升级状态；
FOTA服务器端将客户需要更新的数据包通过GPRS、3G、4G、5G等远程传输的方式，发送到车载终端。
可选的，所述FOTA车载终端用于接收更新包、存储更新包、下发诊断报文和管理升级状态；
对数据存储采用外置FLASH存储，接收的数据，通过CAN、CAN FD、以太网发送到其连接下的ECU结点，对多个ECU同时进行刷写。
可选的，所述FOTA车载终端还用于：
存储管理单元，将FOTA车载终端收到的更新下载数据流存储到外置的Flash中，等待客户确定进行Bootloader刷写；
UDS协议单元，存储管理单元将需要下发到ECU的更新数据和版本信息号，发送给UDS协议单元；收到了数据之后，再对其进行打包下发到传输单元中；
传输单元，将诊断报文发送到与FOTA车载终端相连的ECU端，对指定地址的ECU端进行Bootloader的刷写。
可选的，所述ECU端用于接收CAN、CAN FD、以太网报文并进行刷写和管理升级状态。
本发明的有益效果在于：解决了现在车辆ECU软件更新需要召回的问题，并且能够同时对多个不同网络的ECU进行升级。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明实施例的车载FOTA系统的业务流程图；
图2为本发明实施例的车载FOTA系统的整体架构；
图3为本发明实施例的车载FOTA车载终端业务流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明FOTA升级的处理方法，首先FOTA服务器接收客户端提出的更新包发送请求，FOTA服务器将请求发到FOTA车载终端，判断是否符合接收条件；当不满足接收条件时，返回否定响应到客户端；当满足接收条件时，客户端将更新包传输到FOTA服务器端，FOTA服务器端再将更新包传输并存储在FOTA车载终端的外部存储器中。FOTA车载终端通过娱乐中控系统请求车主更新数据，车主在判断符合升级状态的情况下，确认升级；确认升级后，FOTA车载终端解析更新包，确认升级ECU数量和类型，将更新包数据封装为对应的报文，通过不同的通道，对ECU进行同时刷写。
以下通过具体实施例进行详细说明。
参见图1，提出本发明FOTA升级的处理方法的实施例，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：FOTA服务器向车载终端确定传输状态是否可行，如果不可行，继续询问状态直到可行；如果可行到步骤S2。
步骤S2：FOTA服务器将更新包通过远程传输发到车载终端的外置存储器中，远程传输包括GPRS、3G、4G、5G等通信方式。车载终端负责更新包的接收和管理，主要由外置存储器对更新包进行保存和管理。
步骤S3：车载终端将更新包进行分析，根据不同的网络和数据大小进行封装，封装的报文满足UDS协议与DOIP协议，并存储在特定的外置存储器中，等待ECU端确认升级。
步骤S4：确认ECU端是否为可升级状态，如果为否，继续判断直到为是；如果判断为是，可执行刷写流程。
步骤S5：执行刷写流程，将封装好的报文通过UDS协议与DOIP协议发送到对应网段的ECU节点。
根据以上五个步骤，更新包从FOTA服务器端成功传输到ECU端，并对不同网段的ECU端进行了刷写，实现了远程固件刷写的功能。
参见图2，提出本发明FOTA系统的整体架构实施例，所述结构如下：
其中包括供应商、FOTA服务器端、FOTA车载终端、ECU端单元。
FOTA服务器：对供应商上传的更新数据包进行分析处理，然后根据GPRS协议进行打包发送，同时还要对FOTA车载终端的升级状态进行监控。FOTA服务器与FOTA车载终端进行连接后，将升级包发送到FOTA车载终端，并将FOTA车载终端的版本信息更新到数据库中。除此之外，FOTA服务器还具有断点续传的功能，在传输过程中出现中断之后，下一次传输会从前一次的断点位置进行继续传输。FOTA服务器主要包括通信模块、数据处理模块、数据库模块
通信模块：采用多线程技术使FOTA服务器能同时对多个FOTA车载终端进行交互，主要工作是接收和发送数据，通过TCP协议中send()和recv()函数来实现此功能。由于是多线程运行，当发送接收处于空闲状态时，主线程可以去处理其他工作，从而提升了工作效率。
数据处理模块：处理供应商上传的更新包数据，当FOTA车载终端确认升级状态后，数据处理模块将对更新包数据进行组包，并采用加密算法进行加密，增了传输过程的安全性；数据处理模块还将FOTA车载终端的ID号、IP端口等参数存储到数据库中，便于对FOTA车载终端的管理。同时数据处理模块还需要处理传输过程中断电的情况，提升了传输过程中的可靠性。
数据库模块：存储服务器所连接的所有FOTA车载终端的参数信息，包括更新包文件、SIM卡号、软件版本号、更新时间等信息。在FOTA系统执行时，数据库模块将对执行的整个过程进行记录。
FOTA车载终端：FOTA服务器将数据通过GPRS网络发送到FOTA车载终端，由FOTA车载终端进行存储，在用户确定符合升级条件时，对更新包数据进行重组发送到对应的ECU端，对对应的ECU端进行Bootloader刷写。FOTA车载终端主要包括通信模块、存储模板、数据处理模块、CAN收发模块。
通信模块：接收FOTA服务器发送的更新数据包，并将升级状态发送到FOTA服务器端。此过程同样遵循TCP协议，采用send()和recv()两个函数来实现此功能。
存储模块：存储通信模块收到的更新包数据，以及存储目前ECU端的固件版本信息。FLASH模块通过SPI接口和微控制器相连的方式进行通信。
数据处理模块：对更新数据包进行分析处理，将数据包中对不同ECU升级的数据通过ID进行区分，最后通过CAN收发模块，对ECU端进行Bootloader刷写，刷写流程符合UDS协议和DOIP协议中定义的要求。以上为图2中涉及的FOTA车载终端的系统架构。
参见图3，为本发明FOTA车载终端的业务流程步骤，具体步骤如下：
步骤1：FOTA服务器将软件更新信息与数据发送到传输模块；
步骤2：传输模块将软件更新信息与数据传输到文件管理模块，文件管理模块经过一层一层的传输，最后将数据存储在外部存储器里。
步骤3：在客户需要执行ECU软件刷写的时候，执行第3步骤。传输模块将发送命令发送给下载模块。下载模块通过NVM读取外部存储器中的数据，然后经过OTA传输层传到ECU中。
步骤4：将存储在外部存储器里的X.bin文件中的数据解析成满足UDS协议的0x36服务。
步骤5：将存储在外部存储器里的X.bin文件中的数据解析成满足UDS协议的0x34、0x37服务。
步骤6：通过OTA传输层对ECU进行刷写。
步骤7：Bootloader刷写流程完成后，执行后续0x11等服务。
以上为FOTA车载终端的具体存储与刷写流程。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种支持车载多网段同时升级的FOTA系统，其特征在于：所述系统包括：
FOTA服务器、FOTA车载终端和ECU端；
所述FOTA服务器与FOTA车载终端信号连接；
所述FOTA车载终端与多个CAN、CAN FD、以太网ECU端相连；
系统将从FOTA服务器端传来的数据更新包，存储在FOTA车载终端的外置FLASH中；通过对数据更新包的分析，将不同ID的数据包进行区分，根据ID判断更新包数据需要通过什么网络报文进行刷写；CAN网络数据包，将通过8个字节的UDS协议进行封装；CAN FD网络数据包，通过64个字节的UDS协议进行封装；以太网网络数据包通过DOIP协议进行封装。
2.根据权利要求1所述的一种支持车载多网段同时升级的FOTA系统，其特征在于：所述FOTA服务器用于下发更新包和管理升级状态；
FOTA服务器端将客户需要更新的数据包通过GPRS、3G、4G或5G的远程传输的方式，发送到车载终端。
3.根据权利要求1所述的一种支持车载多网段同时升级的FOTA系统，其特征在于：所述FOTA车载终端用于接收更新包、存储更新包、下发诊断报文和管理升级状态；
对数据存储采用外置FLASH存储，接收的数据，通过CAN、CAN FD、以太网发送到其连接下的ECU结点，对多个ECU同时进行刷写。
4.根据权利要求1所述的一种支持车载多网段同时升级的FOTA系统，其特征在于：所述FOTA车载终端还用于：
存储管理单元，将FOTA车载终端收到的更新下载数据流存储到外置的Flash中，等待客户确定进行Bootloader刷写；
UDS协议单元，存储管理单元将需要下发到ECU的更新数据和版本信息号，发送给UDS协议单元；收到了数据之后，再对其进行打包下发到传输单元中；
传输单元，将诊断报文发送到与FOTA车载终端相连的ECU端，对指定地址的ECU端进行Bootloader的刷写。
5.根据权利要求1所述的一种支持车载多网段同时升级的FOTA系统，其特征在于：所述ECU端用于接收CAN、CAN FD、以太网报文并进行刷写和管理升级状态。
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