基於UDS的BootLoader


bootloader程序架構略有簡化的bootloader圖

這張圖和恆潤教程中的BootLoader流程大體是一致的。

疑問點

Q:圖中的燒寫順序是34-36-34-36-34-36-37,但另一些材料中的順序是34-36-36-36-37。

A:這個問題這樣理解,34-36-36-36-37的前提是你要下載的數據是連續的數據,每個36所使用的地址信息,都是34中包含的地址信息再加上一定的偏移量。如果需要下載不連續的數據,就需要重新進行34服務或31(擦除)-34服務。

1 為什么要搞Bootloader?為什么要基於UDS搞Bootloader

假如你的控制器有外殼,卻沒有設計bootloader的話,每次更新ECU的程序,你都需要把外殼拆開,用燒寫器來更新程序。有了bootloader,你就可以通過CAN線來更新程序了。更方便些的話,甚至可以通過OTA進行遠程升級。

那為什么使用UDS呢?主要是為了規范bootloader的全過程。比如燒寫小明牌ECU時,我們肯定希望其他牌子的ECU處於一個靜默的狀態,都歇一歇,這就需要一個大家共同執行的標准來進行規范,什么時候停發數據,什么時候不能再儲存DTC了等等。

又比如在調試時,大家肯定希望你的控制器經由CAN燒寫的過程是大家都能看得懂的,是滿足於某種規范的。由此,UDS在設計時考慮了bootloader的需求,專門為bootloader設計了幾個服務,供大家使用。主機廠在發需求時自然就要求大家要在UDS規范的基礎上完成bootloader功能了。

2 Bootloader應支持的UDS服務

顯然bootloader不需要支持19/14等故障類服務。

在boot程序中,10/27/11/3E這樣的基礎診斷服務需要支持,22/2E讀寫DID的服務需要支持,31/34/36/37這4個bootloader主打服務需要支持,共10個。

在app段程序中,85和28服務需要支持,保證暫停CAN正常通信,暫停記錄DTC,讓被升級設備專心升級。

10種boot段服務+2種app段服務

3 Bootloader——三段式

(1)預編程階段

1. 3E TP報文。

2. 10服務切換到03擴展模式。

3. 85服務和28服務,關DTC和非診斷報文。使整個CAN網絡處於安靜的狀態。這是對整車網絡進行操作的,一般都是以功能尋址的方式來發送。注意先用85服務關閉DTC,再使用28服務關報文。

(2)主編程階段

1. 10服務切換到編程模式,這里要注意,正確的方式是App段程序回復0x78 NRC,接下來跳轉到boot段程序,最后由Boot段程序來回復10 02的肯定響應。錯誤的方式是由App段回復10 02的肯定響應,再進行跳轉。

2. 讀取一個DID,tester要判斷一下返回值。返回值里面可能包含密鑰的一部分信息。

3. 27服務,解鎖,通過安全驗證。

注意10 02服務不應直接進行肯定響應,存在風險

4. 寫DID指紋,標記寫軟件人的身份,ECU回復寫指紋成功。(根據OEM要求來執行)

5. 31服務-擦除Flash。ECU肯定響應,擦除成功。

6. 34服務,請求數據下載,ECU回復確認最大塊大小。

7. 36服務,開始傳輸數據。每個塊傳輸完成后,ECU肯定響應。判斷是否還有更多塊需要下載。最多可以支持255個塊。

8. 37服務,請求退出傳輸。ECU肯定響應。

9. 31服務-校驗APP段程序,檢查編程一致性/完整性。ECU肯定響應。校驗成功。

10. 若有更多塊需要下載,重新執行31(擦除Flash區域)-34-36-37-31(校驗)服務。若無,往下執行。

11. 11服務,ECU復位。之后應直接跳轉到新下載的APP段程序中。

31(擦Flash)-34-3636-37-31(校驗)

(3)后編程狀態

1. 10服務切換到03擴展會話。

2. 執行28服務和85服務,使能非診斷報文和DTC。這是對整車網絡進行操作的,一般都是以功能尋址的方式來發送。注意先執行28,后執行85,避免DTC誤報。

3. 27服務,安全校驗,准備寫入數據。

4. 2E服務,將編程信息寫入到ECU中。

5. 10服務,退回01默認會話。結束。

4 BootLoader的啟動順序與轉換流程

以下流程僅作為參考,有很多不規范之處。歡迎大家留言探討。

1. ECU上電或復位后,先進入Boot段。從Flash/EEPROM中讀取 App有效標志,運行boot標志 。

2.判斷 運行boot標志 ,若為1,則進入Boot段的編程會話(安全等級為上鎖),之后寫Flash/EEPROM(不安全操作), 運行boot標志 清零。若S3定時器超時則退回Boot段默認會話。

3. 經過安全訪問進入Level2解鎖狀態,開始執行App內存擦除,擦除后 App有效標志 清零(不安全操作)。

4. 開始燒寫。燒寫成功后 運行boot標志 寫0,App有效標志 寫1。

2*. 判斷 運行boot標志 ,若為0,則進入Boot段的默認會話。

3*. 50ms后判斷 App有效標志 ,若為1,則 跳轉到 App段默認會話。實現時使用匯編指令執行APP段程序;若為0,退回Boot段默認會話,且不再判斷 App有效標志,不會再嘗試進入App段。

4*. App段程序若收到了編程會話請求, 運行boot標志寫1 ,隨即執行ECU復位,這樣會重新進入boot段程序。

注:從BOOT跳入APP前需要判斷APP的數據完整性,例如進行CRC校驗。

5 問題點

Q:假如燒進去了不良App段程序,無法返回boot段程序怎么辦?

A:參照電腦的開機方式,在ECU開機之后,預留很短的一段時間維持在boot狀態,在這段時間內,若收到指定報文(比如,電腦是按住F8),那么就不跳轉到App段了。

Q:運行boot標志和App有效標志為了安全起見,應該保存到哪里?

A:運行boot標志可以放置在RAM中,由Boot和App共用。

Q:上文圖中的CAN數據實例,為什么出現了兩次CRC的校驗?CRC校驗是對哪些數據的校驗?

A:OEM不希望ECU中保存有可以擦寫Flash的代碼,所以BootLoader需要在燒錄App之前,先把擦寫Flash的代碼通過UDS燒寫到RAM中,燒完了之后進行一下31服務下的CRC校驗。之后燒錄ECU的App程序,App可能會因為地址不連續而分為很多段下載。下載完畢后需要進行總的CRC校驗。不管哪次校驗,CRC所校驗的數據是代碼的數據段,即36服務中傳輸的有效數據。


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