【车载开发系列】ECU Application Software程序刷新步骤

一. Boot Software（引导软件）

在服务器存储器的一个特殊部分中执行的软件，主要用于启动ECU和执行服务器编程，该内存区域在正常编程序列期间不会被擦除，并且必须在服务器应用程序丢失或被视为无效时执行，以始终确保重新编程服务器的能力
一个ECU包含了三部分 Boot Manager、Application Software以及Boot Software，其中Boot Software由Boot Manager和Reprogramming Software组成，在汽车嵌入式中，我们常说的bootloader就是Boot Software。

1）boot manager（启动管理器）

在ECU开机或重置后立即执行的引导软件的一部分，其主要目的是检查与将控制转移到重编程软件，还有是否有有效的应用程序可供执行。启动管理器还可以考虑到将控制转换到重编程软件的其他条件。

2）Reprogramming Software（重编程软件）

引导软件的一部分，用于重新编程电子控制单元。

3）boot memory partition（启动内存分区）

引导软件所在的服务器内存中的区域。

二. Tester（测试仪）与Client（客户端）

1）Client客户端

作为测试仪一部分并使用诊断服务的功能，测试仪通常使用其他功能，如数据库管理、特定解释、人机界面。

2）Tester测试仪

控制车载电子控制单元的测试、检查、监控或诊断等功能的系统，可以专用于特定类型的操作员（例如，专用于车库机械的非车载扫描工具、专用于装配厂的非车载测试工具或车载测试仪）。

三. Diagnostic Data（诊断数据）

位于电子控制单元存储器中的数据，可由测试仪检查和/或修改。诊断数据包括模拟输入和输出、数字输入和输出，中间值和各种状态信息。
诊断数据的示例包括车速、节气门角度、后视镜位置、系统状态等。
诊断数据定义了三种类型的值：

1）当前值

电子控制单元正常操作当前使用的值（或由此产生的值）

2）存储值

在特定时刻（例如发生故障或周期性故障时）生成的当前值的内部副本，该副本在电子控制单元的控制下制作；比如DTC快照数据就是存储值。

3）静态值

例如，VIN。服务器没有义务为诊断目的保存其数据的内部副本，在这种情况下，测试仪只能请求当前值。
定义维修车间或开发测试会话会选择不同的服务器功能（例如，仅在开发测试会话中才允许访问所有内存位置）。

四. Application Software程序升级步骤

对于汽车ECU的Application Software升级，OEM几乎都是遵循UDS规范。
Application Software程序升级主要分为三个阶段：Pre-Programming Step、Programming Step、Post-Programming Step。

1）Pre-Programming Step

此阶段的主要​做一些Application Software升级前的检查，确保正式升级Application软件之前，车辆工况的安全性。这里举几个常见的检查条件：车速、诊断电压、KL15信号有效性等。
车速：约束车速＜2Km/h，也就是说不允许车辆行驶过程中进行软件升级。
诊断电压：诊断电压会约束在一定的范围，比如：10V~16V，避免升级过程中，因电压过低或者过高导致刷写失败。
KL15信号有效性：为了确保收到的信号质量，一般会检查这个信号的有效性（Valid or Invalid），有效的信号才能确保升级过程中的稳定性。
以上这些都是安全检查，目的就是一个保证安全。

2）Programming Step

经过了前面车辆工况的安全检查，此时可以进行Application Software的软件升级。Application Software的软件遵循UDS协议

Step1：
进入编程会话，只有特定的编程会话下，才能进行Application Software升级。
Step2:
进行安全检查，通过OEM指定的算法进行Key的比对，主要是确认操作人员的合法性。就好比每个人只有自家的钥匙，自家的钥匙只能打开自家的门，而不能打开别人家的门一样，也就是Key的唯一性。
Step3：
写指纹信息，比如Application程序的软件版本号等。
Step4：
此过程将Flash Driver下载到ECU中，为擦除旧的Application Software做准备，确切说是下载内存擦除例程(memory erase routine)。一般Flash Driver不会放在ECU内部，担心程序异常跑到Flash Driver位置，将有效的Application擦除，所以，Flash Driver只有在Application程序升级时下载到ECU的RAM区。
Step5：
检查Flash Driver的有效性，只有Flash Driver成功下载，之后的Application程序擦除和更新才能成为可能
Step6：
执行旧Application程序的擦除。
Step7与Step8：
与Step4～Step6功能类似，这里是下载Flash Driver的内存编程例程(memory programming routine)。在实际项目中，Step4~Step8就是Flash Driver的下载，包括memory erase routine和memory programming routine。
Step9：
刷写新的Application Software到ECU。Step10：
更新Application Software以后，需要检查下载数据的完整性，确保数据可靠。
Step11：
检查Application Software的有效性，比如签名（signature）是否正确等。
Step12：
写配置信息，比如车辆VIN等。

3）Post-Programming Step

此阶段主要是Application Software更新后的网络恢复，即：Application Software更新好以后，重新参与工作。常用的做法就是执行ECU Reset，也可以让诊断刷写的S3时间超时，程序重新复位。