DE102014221972A1 - Subsystem, motor vehicle, and system for transferring software updates to a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung stellt ein Subsystem für ein Kraftfahrzeug mit den folgenden Merkmalen bereit: einen drahtlos mit einem Backend (28) verbundenen Fahrzeugaktualisierer (14) zum Entgegennehmen eines Softwareupdates von dem Backend (28), eine Laufzeitumgebung (18) zum Interpretieren und Übermitteln des Softwareupdates von dem Fahrzeugaktualisierer (14) an ein Steuergerät des Kraftfahrzeuges (32), wobei das Steuergerät über einen Kommunikationsbus des Kraftfahrzeuges (32) ansprechbar ist, und eine virtuelle Fahrzeugkommunikationsschnittstelle (26) zum Verbinden der Laufzeitumgebung (18) mit dem Kommunikationsbus des Kraftfahrzeuges (32). Die Erfindung stellt ferner ein entsprechendes Kraftfahrzeug sowie ein entsprechendes System zum Übertragen von Softwareupdates an ein Kraftfahrzeug bereit.The invention provides a subsystem for a motor vehicle having the following features: a vehicle updater (14) wirelessly connected to a backend (28) for accepting a software update from the backend (28), a runtime environment (18) for interpreting and transmitting the software update of the vehicle updater (14) to a control unit of the motor vehicle (32), wherein the control unit via a communication bus of the motor vehicle (32) is responsive, and a virtual vehicle communication interface (26) for connecting the runtime environment (18) with the communication bus of the motor vehicle (32) , The invention further provides a corresponding motor vehicle and a corresponding system for transmitting software updates to a motor vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Subsystem für ein Kraftfahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein entsprechendes Kraftfahrzeug sowie ein entsprechendes System zum Übertragen von Softwareupdates an ein Kraftfahrzeug. The present invention relates to a subsystem for a motor vehicle. The present invention also relates to a corresponding motor vehicle and a corresponding system for transmitting software updates to a motor vehicle.

Stand der Technik State of the art

In der Funktechnik wird die Übertragung von Daten mittels elektromagnetischer Wellen, also scheinbar durch das Medium Luft (over the air, OTA), mitunter als Luftschnittstelle bezeichnet. Eine solche „Luftschnittstelle“ ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass kein festkörperliches Übertragungsmedium wie Kupfer- oder Glasfaserkabel verwendet wird, was für die Zwecke der nachfolgenden Ausführungen die Übertragung im Vakuum nicht ausschließt. Telekommunikationstechnische Ansätze, die sich einer solchen Übertragung bedienen, sind etwa als Over-the-Air-Programmierung (OTA), Over-the-Air Service Provisioning (OTASP), Over-the-Air Provisioning (OTAP) oder Over-the-Air Parameter Administration (OTAPA) bekannt. In radio technology, the transmission of data by means of electromagnetic waves, so apparently by the medium air (over the air, OTA), sometimes referred to as air interface. Such an "air interface" is particularly characterized in that no solid-state transmission medium such as copper or fiber optic cable is used, which for the purposes of the following embodiments does not preclude transmission in a vacuum. Telecommunications approaches using such transmission include over-the-air programming (OTA), over-the-air service provisioning (OTASP), over-the-air provisioning (OTAP) or over-the-air Parameter Administration (OTAPA).

Von besonderer Bedeutung sind die genannten Technologien für die Aktualisierung sogenannter Firmware, also solcher Software, die in elektronische Geräte eingebettet ist. Auf Firmware angepasste Abwandlungen der oben genannten OTA-Technologien werden in der Telekommunikation unter dem Oberbegriff der Firmware-Over-the-Air-Programmierung (FOTA) zusammengefasst. Of particular importance are the technologies mentioned for updating so-called firmware, ie software embedded in electronic devices. Firmware-adapted modifications of the above-mentioned OTA technologies are summarized in telecommunications under the generic term of firmware over-the-air programming (FOTA).

DE 10105454 A1 schlägt ein Verfahren zur automatischen Ergänzung von Software über eine Luftschnittstelle vor, das dazu dient, Software, die auf einem System läuft, durch neue Softwaremodule zu ergänzen, wobei diese Softwaremodule zunächst getestet werden und von diesen Softwaremodulen dann Applikationsmodule abgeleitet werden. DE 10105454 A1 proposes a method for automatically supplementing software over an air interface, which serves to supplement software running on a system with new software modules, which software modules are first tested and then derived from these software modules application modules.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die Erfindung stellt ein Subsystem für ein Kraftfahrzeug, ein entsprechendes Kraftfahrzeug sowie ein entsprechendes System zum Übertragen von Softwareupdates an ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit. The invention provides a subsystem for a motor vehicle, a corresponding motor vehicle and a corresponding system for transmitting software updates to a motor vehicle according to the independent claims.

Ein Vorzug dieser Lösung liegt in seiner möglichen Koexistenz mit bestehenden Werkstattlösungen, die in der Regel auf einer auch als Diagnosetester genutzten sogenannten Fahrzeugkommunikationsschnittstelle (vehicle communication interface, VCI) basieren, deren Hardware-Designanforderungen beispielsweise der internationale Standard ISO 22900-1:2008 definiert. Erfindungsgemäß wird eine derartige Schnittstelle hierzu in einem Subsystem des Fahrzeuges selbst emuliert, was lediglich die Migration einer an sich bekannten Laufzeitumgebung auf die im Fahrzeug verfügbare Hardware erfordert. Die Softwareupdates selbst werden dabei durch einen sogenannten Fahrzeugaktualisierer des Subsystems drahtlos bezogen. Die somit herbeigeführte „Virtualisierung“ der Fahrzeugkommunikationsschnittstelle gestattet es, die Paketierung der Softwareupdates sowie deren letztendliche Einspielung auf den betroffenen Steuergeräten des Fahrzeuges im Wesentlichen unverändert beizubehalten. Sie begünstigt daher eine hohe Akzeptanz, kurzfristige Einführung und Marktdurchsetzung der vorgeschlagenen Technologie. One advantage of this solution lies in its possible coexistence with existing workshop solutions, which are generally based on a so-called vehicle communication interface (VCI) also used as a diagnostic tester, whose hardware design requirements are, for example, the international one Standard ISO 22900-1: 2008 Are defined. According to the invention, such an interface is emulated for this purpose in a subsystem of the vehicle itself, which only requires the migration of a known runtime environment to the hardware available in the vehicle. The software updates themselves are obtained wirelessly by a so-called vehicle updater of the subsystem. The thus brought about "virtualization" of the vehicle communication interface makes it possible to maintain the packaging of the software updates and their final recording on the affected control units of the vehicle substantially unchanged. It therefore favors high acceptance, short-term adoption and market penetration of the proposed technology.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So können etwa Fahrzeugaktualisierer und Laufzeitumgebung innerhalb unterschiedlichster Steuergeräte des Kraftfahrzeuges implementiert sein – darunter dessen zentrales Gateway, Konnektivität-Steuergerät, Domain-Steuergerät, Head-Unit oder Bordcomputer –, wobei sich das zentrale Gateway als besonders vorteilhafte Hardwareplattform für den Fahrzeugaktualisierer erweist. Auch eine auf mehrere Steuergeräte verteilte Implementierung des Subsystems ist durchaus denkbar. Der vorgeschlagene Ansatz lässt sich somit auf eine Vielzahl von Fahrzeugmodellen mit verschiedensten Steuergerätekonfigurationen übertragen. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims. For example, vehicle updates and runtime environment can be implemented within a wide variety of control units of the motor vehicle - including its central gateway, connectivity control unit, domain control unit, head unit or on-board computer, with the central gateway proving to be a particularly advantageous hardware platform for the vehicle updater. An implementation of the subsystem distributed over several control units is also conceivable. The proposed approach can thus be transferred to a variety of vehicle models with a variety of ECU configurations.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn auf der Hardware ein Hypervisor zur Verfügung steht. In diesem Fall können Fahrzeugaktualisierer und Laufzeitumgebung als virtuelles Image gestaltet werden und somit im normalen Fahrbetrieb deaktiviert bleiben. Erst wenn die Funktion benötigt wird, wird sie geladen und in einer virtuellen Umgebung ausgeführt. Dieses Konzept hat auch positive Aspekte hinsichtlich Betriebssicherheit und Datenschutz. It is particularly advantageous if a hypervisor is available on the hardware. In this case, the vehicle updates and runtime environment can be designed as a virtual image and thus remain disabled in normal driving. Only when the function is needed will it be loaded and executed in a virtual environment. This concept also has positive aspects regarding operational security and data protection.

Sinnvollerweise umfasst das Subsystem einen mit dem Fahrzeugaktualisierer verbundenen Datenpuffer zum Zwischenspeichern des Softwareupdates. Die Prozessschritte des Softwaredownloads und der eigentlichen Aktualisierung des betreffenden Steuergerätes lassen sich so auch zeitlich weitgehend entkoppeln, was die Robustheit erhöht und Durchführung des Softwareupdates auch bei unterbrochener Luftschnittstelle ermöglicht. It makes sense for the subsystem to include a data buffer connected to the vehicle updater for temporarily storing the software update. The process steps of the software download and the actual updating of the relevant control unit can thus also largely decouple in terms of time, which increases the robustness and enables implementation of the software update even when the air interface is interrupted.

Eine Standardkonformität lässt sich erreichen, wenn die Laufzeitumgebung ISO-22900 entspricht und das Subsystem eine Protokolldateneinheit-Programmierschnittstelle zum Ansprechen der Fahrzeugkommunikationsschnittstelle sowie einen durch den Fahrzeugaktualisierer über die Laufzeitumgebung ansprechbaren modularen Fahrzeugkommunikationsschnittstellenserver zum Bedienen der Fahrzeugkommunikationsschnittstelle mittels der Protokolldateneinheit-Programmierschnittstelle umfasst. Eine den Empfehlungen des internationalen Standards SAE J2534/1 folgende PassThru-Programmierschnittstelle zum Ansprechen der Fahrzeugkommunikationsschnittstelle erweitert die Hardwarekompatibilität des Subsystems zusätzlich. Standard compliance can be achieved if the runtime environment ISO-22900 and the subsystem comprises a protocol data unit programming interface for addressing the vehicle communication interface and a modular vehicle communication interface server addressable by the vehicle updater over the runtime environment for operating the vehicle communication interface by means of the vehicle communication interface Protocol Data Unit Programming Interface. One of the recommendations of the international Standards SAE J2534 / 1 The following PassThru programming interface for addressing the vehicle communication interface additionally extends the hardware compatibility of the subsystem.

Hinsichtlich des Betriebs der Laufzeitumgebung erweist sich die Nutzung von Linux als eine besonders sinnvolle Variante, da einige Hersteller von diesen Laufzeitumgebungen ebenfalls eine Linux-kompatible Realisierung anbieten. With regard to the operation of the runtime environment, the use of Linux proves to be a particularly useful option, since some manufacturers of these runtime environments also offer a Linux-compatible implementation.

Schließlich werden die zum Verbinden der Laufzeitumgebung mit dem Kommunikationsbus nötigen Konfigurationsdaten (welches Steuergerät ist über welchen Bus ansprechbar, Protokoll usw.) vorteilhafterweise aus den Daten der Laufzeitumgebung gewonnen. Somit entfällt eine fehlerträchtige separate Datenhaltung. Finally, the configuration data necessary for connecting the runtime environment to the communication bus (which control device can be addressed via which bus, protocol, etc.) is advantageously obtained from the data of the runtime environment. This eliminates an error-prone separate data management.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Short description of the drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below.

Die einzige Figur zeigt das Blockdiagramm eines Systems zum Übertragen von Softwareupdates an ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. The sole figure shows the block diagram of a system for transferring software updates to a motor vehicle according to an embodiment of the invention.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 illustriert den schematischen Aufbau eines vorgeschlagenen Systems 30 zum Übertragen von Softwareupdates an ein Kraftfahrzeug 32 anhand eines vereinfachten Blockdiagramms. Das System 30 gemäß der gezeigten Ausführungsform teilt sich in zwei örtlich getrennte Subsysteme: ein drahtlos mit dem Kraftfahrzeug 32 verbundenes Backend 28 zum Verteilen der Softwareupdates und ein innerhalb des Kraftfahrzeuges 32 selbst implementiertes Subsystem 10 zum Aktualisieren von (als solche zeichnerisch nicht dargestellten) Steuergeräten des Kraftfahrzeuges 32 mittels der besagten Softwareupdates. Die Steuergeräte sind dabei über mindestens einen Kommunikationsbus miteinander verbunden und lassen sich über diesen Bus jeweils gezielt ansprechen. 1 illustrates the schematic structure of a proposed system 30 for transmitting software updates to a motor vehicle 32 using a simplified block diagram. The system 30 according to the embodiment shown divides into two locally separate subsystems: a wireless with the motor vehicle 32 connected backend 28 for distributing the software updates and within the motor vehicle 32 self-implemented subsystem 10 for updating (as such not graphically illustrated) control units of the motor vehicle 32 by means of said software updates. The control units are connected to each other via at least one communication bus and can be specifically addressed via this bus.

Das fahrzeuginterne Subsystem 10 ist vorliegend innerhalb eines zentralen Gateways unter den Steuergeräten implementiert und über ein Konnektivität-Steuergerät 12 drahtlos mit dem Backend 28 verbunden. Zum Entgegennehmen eines Softwareupdates von dem Backend 28 dient dabei der zentrale Fahrzeugaktualisierer 14 des Subsystems 10, der die empfangenen Updates in einem verbundenen Datenpuffer 16 zur weiteren Verwendung zwischenspeichert. Der Gateway umfasst hierzu einen Hypervisor, der zum bedarfsweisen Ausführen des Fahrzeugaktualisierers 14 die Laufzeitumgebung 18 unter einem Linux-Gastsystem bereitstellt. The in-vehicle subsystem 10 is implemented here within a central gateway under the control units and via a connectivity control unit 12 wirelessly with the backend 28 connected. To receive a software update from the backend 28 serves as the central vehicle updater 14 of the subsystem 10 who received the updates in a linked data buffer 16 cached for further use. For this purpose, the gateway comprises a hypervisor, which can be used to carry out the vehicle updater as required 14 the runtime environment 18 under a Linux guest system.

Sobald die eigentliche Aktualisierung eingeleitet wird, übermittelt eine ebenfalls vom Subsystem 10 umfasste ISO-22900 -konforme Laufzeitumgebung 18 das Softwareupdate von dem Fahrzeugaktualisierer 14 an das zu aktualisierende Steuergerät, mit dessen Kommunikationsbus es über eine virtuelle Fahrzeugkommunikationsschnittstelle 26 verbunden ist. Diese wird hierzu gemäß besagtem Standard durch einen modularen Fahrzeugkommunikationsschnittstellenserver (MVCI) 20 über eine Protokolldateneinheit-Programmierschnittstelle (PDU-API) 22 angesprochen. Die hierzu nötigen Konfigurationsdaten bezieht die Fahrzeugkommunikationsschnittstelle 26 unmittelbar aus der Laufzeitumgebung 18, sodass je nach betreffendem Steuergerät anstelle der Protokolldateneinheit-Programmierschnittstelle 22 bedarfsweise eine alternative, dem Standard SAE J2534/1 entsprechende PassThru-Programmierschnittstelle 24 zum Einsatz kommen kann. Once the actual update is initiated, one also submits from the subsystem 10 included ISO-22900 compliant runtime environment 18 the software update from the vehicle updater 14 to the controller to be updated, with its communication bus via a virtual vehicle communication interface 26 connected is. This is done according to said standard by a Modular Vehicle Communication Interface Server (MVCI). 20 via a protocol data unit programming interface (PDU API) 22 addressed. The necessary configuration data relates to the vehicle communication interface 26 directly from the runtime environment 18 such that, depending on the particular controller, instead of the protocol data unit programming interface 22 if necessary, an alternative, the Standard SAE J2534 / 1 corresponding PassThru programming interface 24 can be used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Subsystem (10) für ein Kraftfahrzeug (32), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – einen drahtlos mit einem Backend (28) verbundenen Fahrzeugaktualisierer (14) zum Entgegennehmen eines Softwareupdates von dem Backend (28), – eine Laufzeitumgebung (18) zum Interpretieren und Übermitteln des Softwareupdates von dem Fahrzeugaktualisierer (14) an mindestens ein Steuergerät des Kraftfahrzeuges (32), wobei das Steuergerät über mindestens einen Kommunikationsbus des Kraftfahrzeuges (32) ansprechbar ist, und – eine virtuelle Fahrzeugkommunikationsschnittstelle (26) zum Verbinden der Laufzeitumgebung (18) mit dem Kommunikationsbus des Kraftfahrzeuges (32). Subsystem ( 10 ) for a motor vehicle ( 32 ), characterized by the following features: - a wireless with a backend ( 28 ) associated vehicle updates ( 14 ) to receive a software update from the backend ( 28 ), - a runtime environment ( 18 ) for interpreting and transmitting the software update from the vehicle updater ( 14 ) to at least one control unit of the motor vehicle ( 32 ), wherein the control unit via at least one communication bus of the motor vehicle ( 32 ), and - a virtual vehicle communication interface ( 26 ) for connecting the runtime environment ( 18 ) with the communication bus of the motor vehicle ( 32 ). Subsystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugaktualisierer (14) oder die Laufzeitumgebung (18) innerhalb eines der folgenden weiteren Steuergeräte des Kraftfahrzeuges (32) implementiert sind: – einem zentralen Gateway, – einem Konnektivität-Steuergerät (12), – einem Domain-Steuergerät, – einer Head-Unit oder – einem Bordcomputer. Subsystem ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the vehicle updater ( 14 ) or the runtime environment ( 18 ) within one of the following further control devices of the motor vehicle ( 32 ) are implemented: - a central gateway, - a connectivity control unit ( 12 ), - a domain controller, - a head unit or - an on-board computer. Subsystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Steuergerät einen Hypervisor zum bedarfsweisen Ausführen des Fahrzeugaktualisierers (14) aufweist. Subsystem ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the further control device has a hypervisor for carrying out the vehicle updater on demand ( 14 ) having. Subsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Subsystem (10) einen mit dem Fahrzeugaktualisierer (14) verbundenen Datenpuffer (16) zum Zwischenspeichern des Softwareupdates umfasst. Subsystem ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the subsystem ( 10 ) one with the vehicle updater ( 14 ) associated data buffer ( 16 ) for caching the software update. Subsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeitumgebung (18) ISO-22900 entspricht und das Subsystem (10) folgende Merkmale umfasst: – eine Protokolldateneinheit-Programmierschnittstelle (22) zum Ansprechen der Fahrzeugkommunikationsschnittstelle (26) und – einen durch den Fahrzeugaktualisierer (14) über die Laufzeitumgebung (18) ansprechbaren modularen Fahrzeugkommunikationsschnittstellenserver (20) zum Bedienen der Fahrzeugkommunikationsschnittstelle (26) mittels der Protokolldateneinheit-Programmierschnittstelle (22). Subsystem ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the runtime environment ( 18 ) ISO-22900 and the subsystem ( 10 ) comprises: a protocol data unit programming interface ( 22 ) for addressing the vehicle communication interface ( 26 ) and - one by the vehicle updater ( 14 ) over the runtime environment ( 18 ) addressable modular vehicle communication interface server ( 20 ) for operating the vehicle communication interface ( 26 ) by means of the protocol data unit programming interface ( 22 ). Subsystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Subsystem (10) ferner eine SAE J2534/1 entsprechende PassThru-Programmierschnittstelle (24) zum Ansprechen der Fahrzeugkommunikationsschnittstelle (26) umfasst. Subsystem ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the subsystem ( 10 ) also has a PassThru programming interface corresponding to SAE J2534 / 1 ( 24 ) for addressing the vehicle communication interface ( 26 ). Subsystem (10) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Subsystem (10) ein Linux-Betriebssystem zum Betreiben der Laufzeitumgebung (18) umfasst. Subsystem ( 10 ) according to one of claims 5 or 6, characterized in that the subsystem ( 10 ) a Linux operating system for operating the runtime environment ( 18 ). Subsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Subsystem (10) derart konfiguriert ist, dass die Fahrzeugkommunikationsschnittstelle (26) zum Verbinden der Laufzeitumgebung (18) mit dem Kommunikationsbus nötige Konfigurationsdaten aus dem Fahrzeugaktualisierer (14) bezieht. Subsystem ( 10 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the subsystem ( 10 ) is configured such that the vehicle communication interface ( 26 ) for connecting the runtime environment ( 18 ) with the communication bus necessary configuration data from the vehicle updater ( 14 ). Kraftfahrzeug (32), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – mehrere Steuergeräte, – mindestens einen die Steuergeräte verbindenden Kommunikationsbus zum Ansprechen der Steuergeräte und – ein Subsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Aktualisieren der Steuergeräte mittels eines Softwareupdates. Motor vehicle ( 32 ), characterized by the following features: - several control units, - at least one communication bus connecting the control units for addressing the control units, and - a subsystem ( 10 ) according to one of claims 1 to 8 for updating the control devices by means of a software update. System (30) zum Übertragen von Softwareupdates an ein Kraftfahrzeug (32), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – ein drahtlos mit dem Kraftfahrzeug (32) verbundenes Backend (28) zum Verteilen der Softwareupdates und – ein innerhalb des Kraftfahrzeuges (32) implementiertes Subsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Aktualisieren von Steuergeräten des Kraftfahrzeuges (32) mittels der Softwareupdates. System ( 30 ) for transmitting software updates to a motor vehicle ( 32 ), characterized by the following features: - a wireless with the motor vehicle ( 32 ) connected backend ( 28 ) for distributing the software updates and - a within the motor vehicle ( 32 ) implemented subsystem ( 10 ) according to one of claims 1 to 8 for updating control devices of the motor vehicle ( 32 ) by means of the software updates.
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