整車OTA
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-09-18
整車OTA的實(shí)例教程
以下文章來自：eng2mot
特斯拉作為整車OTA的鼻祖，從2012年推出的Model S到最新的Model 3都具備整車OTA能力。不僅可以通過OTA升級(jí)車載娛樂系統(tǒng)、應(yīng)用程序等，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)ECU進(jìn)行軟件更新，比如電池管理系統(tǒng)、電驅(qū)控制單元、整車控制單元等。
特斯拉的OTA框架
特斯拉的OTA架構(gòu)如圖1所示，首先中控系統(tǒng)的CID通過特斯拉的私有握手協(xié)議，將固件包從云端下載下來，并對(duì)其進(jìn)行解密和完整性校驗(yàn)。
圖1 OTA升級(jí)框架
從OTA升級(jí)框架來看，升級(jí)方式主要為兩種，一種為對(duì)有以太網(wǎng)連接的ECU，另一種為通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換為CAN總線的ECU。
對(duì)于具有以太網(wǎng)連接的ECU，都具有ic-updater，cid-updater升級(jí)代理，其中cid-updater負(fù)責(zé)從云端獲取固件包，并進(jìn)行校驗(yàn)，可將cid-upadater視為本地服務(wù)器，ic-updater作為遠(yuǎn)程代理。
另外對(duì)于這類ECU而言，其采用的軟件升級(jí)方式為A/B備份，如圖2所示。例如當(dāng)前使用的是A區(qū)，當(dāng)軟件需要更新時(shí)，先將軟件寫入至B區(qū)， 更新完之后，B區(qū)作為主系統(tǒng)啟動(dòng)，而A區(qū)作為備份區(qū)域。
圖2 具有以太網(wǎng)的ECU的A/B備份方式
對(duì)于通過網(wǎng)關(guān)基于CAN總線的UDS協(xié)議或者其他協(xié)議更新的ECU。
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特斯拉作為整車OTA的鼻祖，從2012年推出的Model S到最新的Model 3都具備整車OTA能力。不僅可以通過OTA升級(jí)車載娛樂系統(tǒng)、應(yīng)用程序等，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)ECU進(jìn)行軟件更新，比如電池管理系統(tǒng)、電驅(qū)控制單元、整車控制單元等。
特斯拉的OTA框架
特斯拉的OTA架構(gòu)如圖1所示，首先中控系統(tǒng)的CID通過特斯拉的私有握手協(xié)議，將固件包從云端下載下來，并對(duì)其進(jìn)行解密和完整性校驗(yàn)。
圖1 OTA升級(jí)框架
從OTA升級(jí)框架來看，升級(jí)方式主要為兩種，一種為對(duì)有以太網(wǎng)連接的ECU，另一種為通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換為CAN總線的ECU。
對(duì)于具有以太網(wǎng)連接的ECU，都具有ic-updater，cid-updater升級(jí)代理，其中cid-updater負(fù)責(zé)從云端獲取固件包，并進(jìn)行校驗(yàn)，可將cid-upadater視為本地服務(wù)器，ic-updater作為遠(yuǎn)程代理。
另外對(duì)于這類ECU而言，其采用的軟件升級(jí)方式為A/B備份，如圖2所示。例如當(dāng)前使用的是A區(qū)，當(dāng)軟件需要更新時(shí)，先將軟件寫入至B區(qū)， 更新完之后，B區(qū)作為主系統(tǒng)啟動(dòng)，而A區(qū)作為備份區(qū)域。
圖2 具有以太網(wǎng)的ECU的A/B備份方式
對(duì)于通過網(wǎng)關(guān)基于CAN總線的UDS協(xié)議或者其他協(xié)議更新的ECU。
展開 談到特斯拉，就不得不提OTA。特斯拉在汽車行業(yè)樹立的老大形象，至今無法撼動(dòng)，也讓OTA的實(shí)際應(yīng)用真正的讓車主從無所認(rèn)知到深切感受到OTA的價(jià)值。如果要盤點(diǎn)下2018新能源汽車圈的熱詞，OTA必須榜上有名。
作為汽車智能化生態(tài)中極其重要的一環(huán)，OTA可以高效解決一些潛在問題、提升用戶體驗(yàn)、快速響應(yīng)安全需求等多種優(yōu)勢，這對(duì)汽車來說是至關(guān)重要的。有了OTA功能，不用去4s店就可以解決軟件出現(xiàn)的問題，為車主和車廠都帶來了便利，也極大的節(jié)省了運(yùn)營的成本，是未來智能化汽車時(shí)代的必然選擇。
OTA技術(shù)在汽車升級(jí)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用
OTA全稱是Over-the-Air Technology，即空中下載技術(shù)，可以理解為一種遠(yuǎn)程無線升級(jí)技術(shù)。其最早出現(xiàn)在安卓系統(tǒng)手機(jī)上，終結(jié)了手機(jī)軟件升級(jí)需要連接電腦、下載軟件、再安裝更新的繁瑣操作。
對(duì)于汽車OTA來說，分為 FOTA 與 SOTA 兩大類：
1、FOTA為Firmware-over-the-air，譯為固件在線升級(jí)；SOTA 為 Software-over-the-air，譯為軟件在線升級(jí)。
2、進(jìn)一步理解：FOTA 指的是固件遠(yuǎn)程升級(jí)，類似于我們的手機(jī)系統(tǒng)升級(jí)。我們所說的整車 OTA 升級(jí)指的就是 FOTA；SOTA 指的是車載軟件的遠(yuǎn)程云端升級(jí)，相當(dāng)于我們的手機(jī) APP 升級(jí)，有別于整車 OTA，可稱之為部分 OTA。
無論是 FOTA 還是 SOTA，都可以被分成三個(gè)階段，第一步，生成更新包；第二步，傳輸更新包；第三步，安裝更新。
起初，汽車OTA升級(jí)只是集中在車機(jī)的功能更新，用于功能的增加調(diào)整以及應(yīng)用程序版本更新。隨著汽車網(wǎng)聯(lián)化、智能化的發(fā)展，OTA功能已經(jīng)深入到可對(duì)汽車核心系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，比如動(dòng)力控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)、智能車載、信息系統(tǒng)等。
展開 隨后，長安福特僅僅用了14個(gè)月的時(shí)間完成了從土木建設(shè)到設(shè)備安裝調(diào)試的所有工作，建設(shè)了一個(gè)全新的整車生產(chǎn)廠，打破了中國乃至世界汽車業(yè)的建廠紀(jì)錄。
長安福特的速度，一直是其潛藏的無限能量。近幾年中國汽車市場正處于激烈的存量競爭時(shí)代，當(dāng)馬太效應(yīng)開始逐漸凸顯，強(qiáng)者恒強(qiáng)的狀態(tài)已然變成了車市的新常態(tài)。可實(shí)際上，在長安福特的成長中，“艱難困苦，玉汝于成”的真諦早已根植在它的進(jìn)化歷程中。
今年一季度，長安福特憑借著49325臺(tái)的零售銷量以及近50%的增長量實(shí)現(xiàn)了連續(xù)三個(gè)季度同比正增長。以全新第六代福特探險(xiǎn)者、銳界PLUS、銳際組成的SUV矩陣，以及新蒙迪歐、金牛座為代表的中高端車型，在長安福特銷量占比已經(jīng)達(dá)到一半以上。
格局決定結(jié)局，過去，如果說以上的這些產(chǎn)品是長安福特叩響中國汽車市場大門的一個(gè)起點(diǎn)，那么如今，福特EVOS、全新銳際PHEV、新一代福睿斯將協(xié)助長安福特在時(shí)代轉(zhuǎn)型的當(dāng)下，繼續(xù)深耕中國市場的需求，問路潮流的趨勢。
作為“福特中國2.0”首款戰(zhàn)略車型，福特EVOS是福特百年“先鋒創(chuàng)新”品牌精神的全新體現(xiàn)，不僅代表著福特針對(duì)中國市場日益多元化的需求、以消費(fèi)者體驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)打造高端化產(chǎn)品的更進(jìn)一步，也是福特下一代智能化產(chǎn)品的先鋒，預(yù)示了福特未來產(chǎn)品智能化的發(fā)展方向。
福特EVOS搭載福特全新一代電子電氣架構(gòu)——FNV智能互聯(lián)全網(wǎng)架構(gòu)，可以通過整車OTA升級(jí)而不斷進(jìn)化成長。聚焦于打造“更懂你”的智能座艙和“更認(rèn)路”的智能駕駛，以整車OTA持續(xù)優(yōu)化迭代產(chǎn)品體驗(yàn)，引領(lǐng)智慧出行未來。
展開 由于ECU軟件中難免會(huì)有BUG存在，以及要滿足整車OTA需求，必須可以在不開蓋的情況下更新軟件。而ECU控制器對(duì)外的接口通常只有總線、電源和控制IO等。出于最大化復(fù)用接口(減少線束的重量和成本）考慮，通常采用基于UDS的Boot，而最常用的總線為CAN。為什么不用JTAG口呢？主要是ECU裝車后，直接通過燒錄器或者仿真器更新軟件的很不方便，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程更新，另外由于JTAG口的權(quán)限很高，可以任意修改內(nèi)部程序，安全風(fēng)險(xiǎn)很大。
BootLoader的設(shè)計(jì)需求
Boot除了正常滿足更新軟件需求外，還需滿足以下需求。
1、安全需求
Boot和APP應(yīng)該放在不同的內(nèi)存區(qū)域，防止相互干擾。Boot中不應(yīng)集成Flash Driver，避免程序在正常運(yùn)行時(shí)非法修改FLash，導(dǎo)致軟件異常，通常在刷寫App或者標(biāo)定數(shù)據(jù)時(shí)，先將Flash Driver下載至芯片的RAM中。
另外，在Boot執(zhí)行App或者標(biāo)定數(shù)據(jù)更新時(shí)，應(yīng)該具有多重安全檢查機(jī)制，確保刷入正確的軟件。
首先在執(zhí)行刷寫流程之前，上位機(jī)對(duì)需要更新的軟件包進(jìn)行檢查，通常包括兩項(xiàng)，其一是在生成軟件包時(shí)，開發(fā)人員會(huì)在特定位置增加一個(gè)與上位機(jī)約定的特定的ID，當(dāng)上位機(jī)加載軟件包時(shí)，會(huì)去檢查軟件包中存儲(chǔ)的ID是否與上位機(jī)中相同，如果不同，則終止刷寫，這樣可以防止刷入其他ECU的軟件包。
其二是在生成軟件包時(shí)，會(huì)對(duì)特定地址區(qū)域進(jìn)CRC計(jì)算，通常采用CRC32，并將該CRC值存儲(chǔ)在特定的地址，通常是程序的末尾，在上位機(jī)加載軟件包時(shí)，按照相同的CRC算法進(jìn)行計(jì)算，并與軟件包中存入的進(jìn)行比較，如果相同則進(jìn)行下面的流程。這也是俗稱的完整性檢查。
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整車OTA的最新內(nèi)容
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其一，全棧自動(dòng)化檢測，減少人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)測試用例自動(dòng)生成、故障自動(dòng)診斷、數(shù)據(jù)自動(dòng)分析、報(bào)告自動(dòng)生成，提升檢測精度與效率；其二，全生命周期覆蓋，從屏幕零部件研發(fā)、整車組裝到后期OTA升級(jí)，全程跟進(jìn)性能檢測，建立可追溯的質(zhì)量管控體系；其三，多場景一體化測試，兼容中控、儀表、HUD等各類車載顯示設(shè)備，適配不同車企、不同車型的定制化檢測需求。
結(jié)語
智能汽車的競爭，終究是安全與體驗(yàn)的競爭。
如今，功能需要帶來了開放，整車制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)都需要開放其控制對(duì)上游的自動(dòng)駕駛控制，汽車上有了大腦能夠?qū)ζ囁械陌踩到y(tǒng)展開控制，這打通了安全控制的鏈路，大大增加了安全入侵面，而且整車連入了互聯(lián)網(wǎng)，將安全控制系統(tǒng)暴漏在入侵的威脅中，除此之外，整車OTA功能的引入，也給“不安全軟件”或“非法”軟件刷入到車上帶來了機(jī)會(huì)。
經(jīng)緯恒潤自2009年起提供整車電子電氣架構(gòu)開發(fā)服務(wù)，經(jīng)過十多年的技術(shù)沉淀與創(chuàng)新，能夠?yàn)榭蛻籼峁┩暾恼囯娮与姎饧軜?gòu)開發(fā)解決方案，包括邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、物理架構(gòu)設(shè)計(jì)、SOA設(shè)計(jì)，并可以在架構(gòu)設(shè)計(jì)中融合OTA、整車安全、能量管理等新技術(shù)，至今已與一汽、北汽、解放、重汽等國內(nèi)多個(gè)整車廠合作，助力多款車型量產(chǎn)，技術(shù)水平及服務(wù)態(tài)度廣受客戶好評(píng)。
整車OTA升級(jí)包是由升級(jí)對(duì)象中可升級(jí)ECU的升級(jí)包組合而成。對(duì)于整車OTA類型，主要分為兩類，F(xiàn)OTA（Firmware-over-the-air）和SOTA（Software-over-the-air），兩者均為主機(jī)廠重點(diǎn)關(guān)注及逐步落地的領(lǐng)域，可適應(yīng)不同場景的OTA需求。
主要介紹整車控制器支撐OTA需要實(shí)現(xiàn)哪些功能。在經(jīng)過授權(quán)情況下，軟件從云端經(jīng)OTA Client進(jìn)入車內(nèi)端。經(jīng)過防火墻，分發(fā)到需要升級(jí)的控制器。
圖7 OTA系統(tǒng)方案
OTA是一個(gè)復(fù)雜的過程，為了避免出現(xiàn)問題，下述問題在整車控制器設(shè)計(jì)時(shí)必須被考慮。
對(duì)于整車OTA類型，主要分為兩類，F(xiàn)OTA（Firmware-over-the-air）和SOTA（Software-over-the-air），兩者均為主機(jī)廠重點(diǎn)關(guān)注及逐步落地的領(lǐng)域，可適應(yīng)不同場景的OTA需求。
OTA刷寫流程的閉環(huán)（詳見圖2），并可通過車輛狀態(tài)、刷寫過程、ECU診斷響應(yīng)的模擬實(shí)現(xiàn)OTA更新邏輯在不同條件下的刷寫場景測試。
整車SYNO系統(tǒng)的測試能力
- ADAS及智能駕駛測試功能測試
- V2X及車路協(xié)同測試
- 智能駕駛法規(guī)場景測試
- 智能駕駛整車行為評(píng)估
- 危險(xiǎn)極限場景/工況測試
- 整車問題復(fù)現(xiàn)，回歸測試
- 整車網(wǎng)絡(luò)通信測試（包含車內(nèi)網(wǎng)和車外網(wǎng)）
- 整車信息安全測試
- 整車功能安全測試
- 整車OTA測試
- 整車SOA測試
- 整車動(dòng)力性測試（定量）
在這款車上，不僅采用了福特中國新一代設(shè)計(jì)語言“勢能美學(xué)”、12.3+27英寸貫穿式巨幅屏，同時(shí)還搭載福特全新一代電子電氣架構(gòu)——FNV智能互聯(lián)全網(wǎng)架構(gòu)，可以通過整車OTA升級(jí)而不斷進(jìn)化成長。
我們不能低估百年福特的潛力和實(shí)力，也不該輕視這家百年車企的勇氣和信心。
輔助駕駛能力需處在行業(yè)前部之列，整車要擁有不斷OTA升級(jí)的能力。另外，續(xù)航里程可以滿足日常城際通勤、短途旅行等出行場景即可，但是補(bǔ)能體系必須成熟且便利，售后服務(wù)則需達(dá)到行業(yè)平均水準(zhǔn)之上?！?至于背后的根本原因，還是過去一年，十分欣慰地看到終端市場中，已經(jīng)涌現(xiàn)出許多收獲認(rèn)可的產(chǎn)品出現(xiàn)。
