TC3xx A\B SWAP机制的小细节(1)

news2024/10/5 15:36:05

1.汽车OTA背景

1.1 汽车为什么需要OTA

1.2 汽车OTA概念

2. MCU的硬件A\B Swap机制

3.小结

1.汽车OTA背景

1.1 汽车为什么需要OTA

谈到英飞凌TC3xx的A\B SWAP硬件机制，我们首先要搞懂它的应用场景--OTA。

在手机或者电脑上，我们几乎每天都可以收到应用程序的OTA推送，现如今随着智能网联的发展，汽车更像是一台大型的智能移动终端。据统计，当前一台智能网联汽车内部可能部署了多达上百个ECU，代码行数以亿为单位，其复杂程度可想而知。

有软件的地方就有bug，那么在汽车这种生命周期长达数十年的终端上，OEM如何去更新和维护汽车里各种ECU的Bug修复、功能迭代和更新？

回想一下，大约在10年以前，汽车还不具备网联功能，手机流量也是贵的可怕，要想使用导航，只能使用车载导航巨头凯立德；而要想升级地图信息只能跑到4S店，还得付费才能更新。

同样，在以前各大车企要升级汽车软件功能或者修复Bug，通常也是要求汽车物理召回，通过线下OBD升级的方式来实现，这样不仅费时费力，还不能保证每台汽车都能升级。

换句话说，在汽车网联化未发展前，OEM将汽车生产并卖出后，基本就失去了售后市场这块价值洼地。

如今，随着网络的飞速发展，OTA被引用到汽车行业。Tesla利用OTA来实现付费升级、软件召回，节省大量成本，在汽车后市场掀起了软件付费的趋势。不难看出，汽车OTA会在今后越来越重要。

1.2 汽车OTA概念

当前汽车一个比较典型的OTA架构如下：

待更新的数据通过OEM OTA云端下发给车端的T-Box，然后经由检验或者透传给网关，网关作为升级主节点来管理控制车内所有的ECU升级，对于具备自更新能力的ECU，它可以直接将数据发送至目标ECU，只需要负责收集反馈更新结果；对于不具备更新能力的ECU，网关还需要充当升级Master阶段，待升级ECU作为Slave，双方通过UDS完成升级。

OTA根据升级内容的不同可以分为SOTA和FOTA：

SOTA(Software over-the-air)多用于座舱系统，例如IVI主题、导航等升级，这部分内容最容易被用户感知
FOTA(Firmware over-the-air)则面向汽车其他ECU的功能升级，包括车身、底盘、智驾等ECU，例如23年汉兰达利用OTA修复了发动机控制器燃油喷射修正程序不完善的问题，这部分升级更为专业，同时涉及到整车网络中多个节点，升级难度也剧增

我们今天主要讨论的就是FOTA。

2. MCU的硬件A\B Swap机制

OEM对于OTA的升级在大方向上有如下需求：

升级时要求无感，即系统在运行时仍可下载程序，零待机时间
针对升级异常处理要求始终有一个可工作的备份程序用于回滚

因此很多芯片厂就从硬件上提供利于OTA升级的机制，例如英飞凌TC3xx A\B SWAP机制，ST SPC58NH92 Hardware flash A/B context swapping机制、NXP S32K3 AB_SWAP机制等等，在该机制下，Flash需要支持RWW(Read While Write)属性，它的空间根据芯片厂的设计分为两个Bank（也有称partitions），这两个物理Bank可以由硬件交替分配一个统一的逻辑地址，在系统运行时，有且只有一个Bank 可以运行代码(称为Actife Bank)，而另一个Bank 则称为inactive Bank，我们就可以在A运行时去刷写新的代码到B Bank上，下次系统重新上电后自动切换到最新的B Bank开始取指运行，从而实现了零待机时间，其原理如下图所示：