In einem Artikel geht es um das damit verbundene Designschema eines intelligenten Fahrsystems und Software-Upgrades

Aufgrund des Trends zur Zentralisierung intelligenter Autos wurde die Netzwerkverbindung vom herkömmlichen Can-Netzwerk mit niedriger Bandbreite auf ein Ethernet-Netzwerk mit hoher Bandbreite aktualisiert. Um die Möglichkeiten zur Fahrzeugaufrüstung zu verbessern und Autobesitzern kontinuierliche und qualitativ hochwertige Erfahrungen und Dienstleistungen zu bieten, ist es notwendig, auf der bestehenden Systemgrundlage aufzubauen (von der ursprünglichen Aufrüstung des herkömmlichen Steuergeräts im Fahrzeug bis zum Prozess der inkrementellen Ethernet-Aufrüstung). ) Entwickeln Sie ein neues OTA-Servicesystem, das mit bestehenden OTA-Systemen kompatibel ist, um OTA-Upgrade-Funktionen für Fahrzeugsoftware, Firmware und Dienste zu erreichen und so letztendlich die Benutzererfahrung und Serviceerfahrung zu verbessern.

Software-Upgrade berührt zwei Hauptbereiche – FOTA/SOTA

Das gesamte Software-Upgrade des Fahrzeugs erfolgt über OTA Unter Technologie versteht man die Aktualisierung von Anwendungssoftware wie In-Car-Entertainment, Navigation und Mensch-Computer-Interaktion sowie von Firmware wie Lenkung, Bremsen und Karosseriesteuerung. Das Fahrzeug-OTA-Upgrade-Paket besteht aus Upgrade-Paketen, mit denen das Steuergerät im Upgrade-Objekt aktualisiert werden kann. Bei Fahrzeug-OTA-Typen werden sie hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: FOTA (Firmware-over-the-Air) und SOTA (Software-over-the-Air). Beides sind Bereiche, auf die sich OEMs konzentrieren und die sie schrittweise umsetzen können angepasst an OTA-Bedürfnisse in verschiedenen Szenarien.

FOTA (auch bekannt als Over-the-Air-Software-Upgrade-Technologie für mobile Endgeräte) durch Herunterladen und Installieren eines vollständigen Firmware-Images für die Fahrzeugsteuerung, um eine vollständige zu erreichen Upgrade und Update von Systemfunktionen. FOTA beinhaltet eine vollständige systematische Aktualisierung der Kernfunktionen der Steuerungsstrategien, was einen größeren Einfluss auf die Fahrzeugleistung hat. Der Upgrade-Prozess stellt extrem hohe Anforderungen an Timing, Stabilität und Sicherheit Dazu gehören Gang, Leistung und Fahrzeuggeschwindigkeit sowie andere Anforderungen. Der Upgrade-Prozess unterstützt im Allgemeinen keine Fahrzeuge mit Zündung.

FOTA erreicht eine vollständige Aktualisierung und Aktualisierung der Systemfunktionen durch Herunterladen und Installieren eines vollständigen Firmware-Images für die Fahrzeugsteuerung. Durch die Aufrüstung des intelligenten Fahrsystems des Fahrzeugs stehen dem Fahrer beispielsweise immer mehr zusätzliche Fahrfunktionen zur Verfügung.

SOTA kann tatsächlich als Kernanforderung einer Software-Verkaufsstrategie angesehen werden. Es realisiert die Controller-Funktion durch die Installation von „inkrementellen Paketen“ auf dem Fahrzeugcontroller „Update wird im Allgemeinen auf Unterhaltungssysteme und intelligente Fahrsysteme angewendet. Beispielsweise werden bei der Änderung der Bedienoberfläche des Multimediasystems, der Optimierung des Anzeigestils des Armaturenbretts und der Aktualisierung des Kartenprogramms in der Unterhaltungskonsole SOTA-Upgrade-Methoden verwendet. Bei SOTA handelt es sich um eine kleine Teilaktualisierung von Funktionen auf der Controller-Anwendungsebene, die kaum Auswirkungen auf die Fahrzeugleistung hat und nur geringe Upgrade-Voraussetzungen erfordert. Die inkrementelle Update-Strategie von SOTA kann die Größe der Upgrade-Paketdatei erheblich reduzieren und so Netzwerkverkehr und Speicherplatz sparen.

Hier geben wir Beispiele dafür, wie FOTA und SOTA bei Smart-Driving-Upgrades effektiv definiert werden können.

Zum Beispiel die Aufrüstung des Smart-Driving-Car-Systems, damit der Fahrer immer mehr Fahrassistenzfunktionen nutzen kann; die Stufe wird normalerweise anhand des Schwierigkeitsgrads bestimmt und Dauer der Funktionsentwicklung Kontinuierliche Aktualisierung und Iteration von Funktionen (einschließlich Softwareänderungen von Low-Level-Funktionen zu High-Level-Funktionen). Gleichzeitig muss das Cockpitsystem des Fahrzeugs während des Prozesses aufgerüstet werden, um die Genauigkeit der Fahrerermüdungserkennung zu verbessern; die zugehörigen Subsysteme intelligenter Fahrfahrzeuge (wie Brems-, Lenksystem und andere Module) müssen aufgerüstet werden, um das zu verbessern Bremsleistung des Fahrzeugs.

Software-Upgrade-Architektur im intelligenten Fahrsystem

Für das gesamte OTA-Upgrade, von unten nach oben Es umfasst hauptsächlich die folgenden drei Aspekte: Upgrade-Objekt, OTA-Manager und OTA-Cloud-Service-Plattform. Der autonome Fahrdomänencontroller und der Cockpit-Domänencontroller sind über Ethernet verbunden, und das Upgrade-Protokoll ist im Allgemeinen das häufig verwendete DoIP. Zusätzlich zum Domänencontroller selbst umfasst der Upgrade-Prozess auch Upgrades von hochpräzisen Positionierungsmodulen und Sensor-Upgrades. Bei Kameras, die über Ethernet verbunden sind, erfolgt der Upgrade-Prozess hauptsächlich über das gesamte integrierte Programm, das auf dem Hauptdomänencontroller installiert ist. Mit anderen Worten: Für reine Kamerasensoren gibt es keinen separaten Programm-Upgrade-Prozess. Da das Millimeterwellen-/Ultraschallradar über einen eigenen Controller verfügt, umfasst der Upgrade-Prozess hauptsächlich die Verbindung zum Controller über CANFD. Die Domänensteuerung ist über CANFD mit dem öffentlichen CAN verbunden, und die Cockpit-Domäne ist für das Flashen verantwortlich Die CANFD-Domänensteuerung leitet die Nachricht an jeden Radarcontroller weiter.

Wie in der Abbildung oben gezeigt, verwaltet und liefert die OTA-Cloud-Service-Plattform hauptsächlich OTA-Upgrade-Pakete und führt die Konfiguration, Planung und Nachverfolgung von Upgrade-Aufgaben durch. Der OTA-Manager führt hauptsächlich das Herunterladen, die Entschlüsselung, die Signaturüberprüfung, die differenzielle Paketrekonstruktion und andere Funktionen des Upgrade-Pakets durch und sendet das Upgrade-Paket schließlich an das entsprechende Upgrade-Objekt. Das Upgrade-Objekt besteht aus einem oder mehreren Steuergeräten. Nachdem das Upgrade-Objekt das Upgrade-Paket empfangen hat, sendet es das entsprechende ECU-Upgrade-Paket an das entsprechende Steuergerät und das Steuergerät schließt das Flashen des Upgrade-Pakets ab.

Prinzip des Upgrade-Prozesses im Smart-Driving-System

Die aktuelle Upgrade-Methode ist hauptsächlich ein stilles Upgrade. Dazu gehören sinnvolle Upgrades im Normalmodus und unbewusste Upgrades in abnormalen Modi. Der normale Modus befindet sich tatsächlich im Werksmodus. Nachdem das Multimedia den Upgrade-Befehl erhalten hat, lädt es das Upgrade-Paket herunter und führt automatisierte Fahrzeug-Upgrades durch, wenn die Upgrade-Bedingungen erfüllt sind. Wenn während des Upgrade-Vorgangs nach Erhalt des Signals zum Entriegeln/Öffnen der Tür/Drücken der Starttaste/Entsperren des Cloud-Dienstes das OTA-Upgrade nicht auf dem Fahrzeugdisplay angezeigt wird und sich das Fahrzeug während des regulären Upgrades in einem stillen Zustand befindet Verfahren.

Führen Sie ein stilles Upgrade im Nicht-Werksmodus durch und führen Sie ein Upgrade durch, ohne dass der Benutzer dies als reservierte Lösung bemerkt. Aufgrund von Einschränkungen durch relevante nationale Gesetze erfordert die Implementierung dieser Lösung, dass alle Module des intelligenten Fahrens die Strategie zur zweiseitigen Partitionsaufrüstung erfüllen. Die zweiseitige Unterscheidung bezieht sich hier auf den doppelseitigen A/B-Upgrade-Prozess. Das heißt, es werden zwei Speicherplätze A/B für das SOC im Domänencontroller geöffnet. Jeder Speicherplatz wird mit einem System installiert und verwendet, das andere System befindet sich im Standby-Zustand. Beim Upgrade des Systems können Sie das Standby-System im aktivierten System aktualisieren. Nachdem das Upgrade abgeschlossen ist, starten Sie es neu und wechseln Sie zum neu aktualisierten System. Daher kann der Upgrade-Prozess im SOC von Smart Driving Domain Control so beschrieben werden, dass der Betriebsbereich Bereich A ist und dann Bereich B aktualisiert wird. Nachdem das Upgrade abgeschlossen ist, starten Sie von Bereich B aus neu. Synchronisieren Sie nach dem Start Bereich B mit Bereich A zum richtigen Zeitpunkt. Und wenn das SOC-Upgrade fehlschlägt, ist das aktivierte Fahren nicht zulässig.

Darüber hinaus ist es für das MCU-Flashen in der Domänensteuerung am besten, den Dual-APP-Mechanismus zu verwenden. Das heißt, die MCU verwendet eine Bootloader-Einzelzonen- und App-Dual-Zone-Bereitstellungsmethode, und der Bootloader muss im Allgemeinen nicht aktualisiert werden. Daher muss der MCU-Upgrade-Prozess nur für APPs durchgeführt werden, die in Dualzonen bereitgestellt werden.

Während des gesamten Upgrade-Vorgangs müssen Sie die folgenden Aufgaben während des Upgrade-Prozesses erledigen:

1) Beurteilung der Upgrade-Voraussetzungen:

Erhalten Sie das Fahrzeug über fahrzeuginterne Netzwerke wie z B. Ethernet und CAN. Die aktuelle Statusprüfung, angepasst an die tatsächlichen Anforderungen des Projekts, umfasst unter anderem Batterieleistung, Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeuggang, Handbremsenstatus, Sitzsensorstatus, Türstatus, Verriegelungsstatus, usw. Bevor das Upgrade beginnt, muss der Cockpit-Domänencontroller den Status des aktualisierten Fahrzeugs überprüfen und dann mit den nachfolgenden Aktionen fortfahren. Zu den Prüfpunkten für den aktuellen Status gehören: verbleibender interner Speicherplatz des Moduls, Modul-Hardware-Version, Modul-Firmware-Version und Modul-Software-Version. Normalerweise muss während des Upgrade-Vorgangs festgestellt werden, ob das Fahrzeug steht, ob der Gang im P-Gang ist und ob die SOC-Leistung des Domänencontrollers größer als ein bestimmter Schwellenwert ist. Unter geeigneten Umständen werden die Anweisungen zum geplanten oder sofortigen Upgrade auf der zentralen Steuerschnittstelle/dem Computerdisplay für die elektrische Inspektion angezeigt. Es gibt zwei Situationen, die das Upgrade auslösen: Selbsttest beim Ein- und Ausschalten und vom Benutzer initiierte Auslösung. Die Upgrade-Bedingung wird ausgelöst. Wenn der Auslöser erfolgreich ist, fahren Sie mit dem nächsten Schritt fort. Andernfalls beenden Sie den Upgrade-Vorgang.

2) Laden Sie das Upgrade-Paket herunter:

Bei der Bereitstellung der Cloud-Upgrade-Strategie und des Upgrade-Pakets muss die Cloud erkennen, ob die Versionsnummer aktualisiert wurde, und der OTA-Upgrade-Server liefert dies Upgrade-Strategiepaket auf den Cockpit-Domänencontroller. Benutzer werden von diesem Vorgang nichts wissen. Der Cockpit-Domänencontroller unterstützt herkömmliche Flash-Upgrade-Methoden, DoIP und CAN-Flash.

Software-Flashing basierend auf dem CAN-Protokoll

Der CAN-Flashing-Prozess ist eigentlich ein Programmierprozess, der auf Spezifikationen basiert (die Spezifikationen basieren hauptsächlich auf ISO 14229). Während des Programmiervorgangs müssen Sie die folgenden Arten verschiedener Schritte für eine effektive Adressierung und einen effektiven Dienstzugriff festlegen:

Standardschritte sind obligatorische Schritte, die von Clients und Servern verlangen, dass sie unter allen Umständen gemäß den Vorschriften handeln. Empfohlene Schritte sind optional, erfordern die Verwendung einer bestimmten Diagnosedienst-ID und enthalten Empfehlungen zur Durchführung von Aktionen. Diese Alternative erfordert lediglich, dass sich Client und Server bei Verwendung der angegebenen Funktionalität wie angegeben verhalten. OEM-Implementierungsschritt: Die Verwendung und der Inhalt (z. B. verwendete Diagnosedienstkennungen) liegen im Ermessen des Fahrzeugherstellers und können selbstverständlich ein optionaler Schritt sein.

Das CAN-Software-Flashen ist hauptsächlich in drei Phasen unterteilt: Vorprogrammierungsphase, Programmierphase und Endphase. Die entsprechenden Geschäftsprozesse, die in jeder Phase erforderlich sind, sind in der folgenden Abbildung dargestellt:

basierend auf DoIP Protokoll Detaillierte Erläuterung des Software-Flashings

DoIP (Diagnostic communication over Internet Protocol), als eine auf Fahrzeug-Ethernet basierende Diagnose, besteht hauptsächlich in der Übertragung der Die siebenschichtige OSI-Modellschicht DoIP ist ein Transportprotokoll zur Übertragung von UDS-Diagnosedaten über ein Ethernet-Netzwerk. DoIP verfügt über eine hohe Bandbreite und eignet sich für Szenarien, in denen große Datenmengen übertragen werden, wodurch es sich sehr gut für OTA-Software-Upgrades in Fahrzeugen eignet. Im Vergleich zu CAN optimiert DoIP hauptsächlich die Datenübertragung und verbessert die Geschwindigkeit auf der physikalischen Schicht und der Transportschicht. In der Anwendungsschicht und den Diagnosedienstverbindungen basiert die Implementierung von CAN und DoIP auf dem 14229-Protokoll. Im ODX-Datenbankteil sind außer dem Hinzufügen von DoIP-Protokoll-Kommunikationsparametern und zugehörigen Controllern im Allgemeinen keine zusätzlichen Anpassungen erforderlich, was die Entwicklungszeit und -kosten für Diagnosedaten erheblich spart.

DoIP-Datei-Flashing umfasst hauptsächlich DoIP-Flashing ohne Dateisystem-Controller und DoIP-Flashing mit Dateisystem-Controller. Für das Flashen ohne Dateisystem-Controller ähnelt das Gesamtschema dem CAN-Knoten-Flash-Schema. Der Multimedia-Host sendet nach Adresse und der Controller schreibt nach Adresse. Bei Controllern mit einem Dateisystem muss der Multimedia-Host nur das Upgrade-Paket auf den Controller übertragen (natürlich muss er während des Vorgangs die Wiederaufnahme von Haltepunkten unterstützen können), und es gibt keine weiteren Anforderungen.

Derzeit gibt es zwei häufig verwendete DoIP-Diagnoseverbindungsmethoden: Eine ist die direkte Verbindungsform über Ethernet-Kabel: Machen Sie im Fall des gesamten Fahrzeugs ein OBD-Ethernet-Kabel ist direkt angeschlossen; zweitens ist es mit der CAN/CAN-FD-Kommunikation kompatibel und erfüllt die Produktions- und After-Sales-Kommunikation durch die Verwendung des Diagnose-VCI zur Integration der Ethernet-Aktivierungsfunktion. Nachdem die Datenbank erstellt wurde, kann der Fahrzeug-Flashing-Prozess mithilfe relevanter Diagnosetools durchgeführt werden.

Nach Erhalt des vom Server ausgegebenen Befehls zur Aktualisierung der Automatisierung im Fahrzeugwerksmodus fordert die Cockpit-Domänensteuerung den Server auf, das Upgrade-Paket automatisch herunterzuladen, wenn die Upgrade-Bedingungen erfüllt sind. und Das Fahrzeug wird automatisierten Upgrades unterzogen, die Funktionen wie Haltepunkt-Wiederaufnahme, Integritätsüberprüfung und Speicherplatzverwaltung unterstützen.

3) Feedback zum Upgrade-Status des Smart Driving Domain Controllers:

#🎜🎜 # Der Smart-Driving-Domänencontroller meldet die Domänencontrollerinformationen an den Cockpit-Domänencontroller, um die Beurteilung der Upgrade-Voraussetzungen abzuschließen. Nur wenn die Bedingungen erfüllt sind, kann das Upgrade dieser Art von Informationen auf den OTA-Server hochgeladen werden. Zu dieser Art von Informationen gehören die Software-/Hardware-Versionsnummer, die Seriennummer (SN), Positionsinformationen (GPS) usw. jedes Moduls des Domänencontrollers.

4) Upgrade-Aufgaben durchführen:

Cockpit Domain Controller OTA Das Upgrade wird basierend auf dem Upgrade-Paket, der Upgrade-Strategie und anderen vom Server ausgegebenen Informationen durchgeführt. Wenn ein gemeinsames Upgrade und Flashen mehrerer Steuergeräte gleichzeitig erforderlich ist, müssen Informationen zur Punkt-zu-Punkt-Upgrade-Interaktion gemäß der ausgegebenen Upgrade-Aufgabensequenz an den entsprechenden Controller gesendet werden, um die entsprechende Upgrade-Aufgabe abzuschließen.

5) Breakpoint-Fortsetzungs-Upgrade:

Breakpoint-Fortsetzungs-Upgrade bezieht sich zur staatlichen maschinenbasierten Verwaltung Während des Upgrade-Vorgangs werden die aktuell aktualisierten Dateien oder Blockgeräte gesichert und gespeichert. Wenn es während des Upgrade-Vorgangs zu einer Unterbrechung, einem Stromausfall oder einer anderen Störung kommt, die dazu führt, dass die zu aktualisierende Datei beschädigt wird, zeichnet der Controller den aktuellen Upgrade-Status auf und führt beim nächsten Neustart des Programms einen aus Bestimmter Überprüfungsalgorithmus (z. B. Hash-Überprüfung), um zu bewerten, ob die Datei beschädigt wurde. Wenn das Programm intakt ist, wird es direkt in der Reihenfolge der Programme aktualisiert, die nicht für die Aktualisierung markiert wurden. Wenn die Datei beschädigt ist, wird der Sicherungsspeicher zum Wiederherstellen des Upgrades verwendet.

Der gesamte Upgrade-Prozess erfordert im Allgemeinen mehrere Wiederholungsmöglichkeiten nach einem Flash-Fehler. Wenn Abhängigkeiten von zugehörigen Modulen bestehen, müssen alle aktualisierten zugehörigen Module zurückgesetzt werden.

6) Linkage-Upgrade-Management:

Verknüpft mit Funktionen des Steuergeräts (Beispielsweise kann das Upgrade des vorderen Millimeterwellenradars als gleichartiges Linkage-Upgrade angesehen werden), das Linkage-Upgrade kann im Hintergrund eingestellt werden und die Upgrade-Reihenfolge kann auch für das zugehörige Steuergerät festgelegt werden. Der Upgrade-Prozess besteht darin, dass der Cockpit-Domänencontroller, wenn er die Upgrade-Aufgabe aus dem Hintergrund erhält, erkennt, ob im Upgrade-Befehl eine Verknüpfungs-Upgrade-Anforderung besteht. Wenn dies der Fall ist, führt er ein Upgrade nacheinander durch und ordnet es dem Steuergerät zu .

Der Cockpit-Domänencontroller verwaltet und verteilt kontinuierlich Upgrade-Pakete während des gesamten Upgrade-Prozesses, überwacht den gesamten Upgrade-Prozess, bis alle Steuergeräte das Upgrade abgeschlossen haben, und meldet dann einheitlich Die Ergebnisse des Hintergrund-Upgrades. Wenn festgestellt wird, dass ein Steuergeräte-Upgrade fehlschlägt und ein Rollback erforderlich ist, verbindet der Controller alle zugehörigen Steuergeräte, um das Versions-Rollback zu synchronisieren. Gleichzeitig meldet der Cockpit-Domänencontroller effektiv, welches Steuergeräte-Upgrade fehlgeschlagen ist, was zu einem Rollback geführt hat.

Das entsprechende Software-Upgrade-Zeitdiagramm lautet wie folgt:

#🎜 🎜#Basierend auf der obigen Beschreibung kann das Upgrade jedes Moduls des Fahrzeugs wie folgt zusammengefasst werden: Die Upgrade-Strategiedatei wird vom OTA-Server ausgegeben, um die Upgrade-Reihenfolge zu bestimmen, die Strategiedatei wird beim Konfigurieren des Upgrades generiert Der Server und die Cockpit-Domänensteuerung formulieren jeden ECU-Upgrade-Plan und die Reihenfolge basierend auf der Strategiedatei. Die Upgrade-Reihenfolge intelligenter Fahrmodule wird gemäß der folgenden Prioritätsreihenfolge gesteuert: CAN-Modul -> DoIP-Modul ohne Dateisystem -> DoIP mit Dateisystem.

Im Vergleich zu CAN optimiert DoIP hauptsächlich die Datenübertragung und verbessert die Geschwindigkeit auf der physikalischen Schicht und der Transportschicht. In der Anwendungsschicht und den Diagnosedienstverbindungen basiert die Implementierung von CAN und DoIP auf dem 14229-Protokoll.

Für intelligente Fahrsysteme sind Software-Upgrades zu einem unverzichtbaren Bestandteil geworden. Während Domänencontroller ihren Kunden Online-Upgrade-Funktionen in Echtzeit bieten, müssen sie Cloud-sichere Kommunikation erfüllen, einschließlich Protokoll-Kommunikationsverbindungsverwaltung, Empfang von Upgrade-Anweisungen und Upgrade-Statusübertragung, Download von Upgrade-Paketen, Entschlüsselung von Upgrade-Paketen, differenzielle Paketrekonstruktion und Überprüfung von Upgrade-Paketen Zur Legalitätsprüfung umfasst es auch Schlüsselzertifikatsverwaltungsdienste, Datenverschlüsselungsdienste, digitale Signaturdienste und andere Funktionen. Man kann sagen, dass intelligente Software-Upgrades auf Fahrebene die treibende Kraft hinter der kontinuierlichen Weiterentwicklung sind.

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