CN107864207A - 一种基于车载以太网的ecu软件升级方法 - Google Patents

Abstract

一种基于车载以太网的ECU软件升级方法，包括以下步骤：外部设备接入车载以太网并获取ECU设备列表，其中，所述ECU设备列表包括每个ECU设备的IP地址，所述每个ECU设备采用预置静态IP结合Auto‑IP的方式，自动配置IP地址；所述外部设备根据所述ECU设备列表可选择的与每个ECU设备建立通信并进行刷写。本发明提供的基于车载以太网的ECU软件升级方法，多个ECU可以并行进行固件升级，并且外部设备与ECU设备在车载以太网内基于IP地址进行通信，保证每个ECU只处理发送给自己的数据包，缩短固件传输处理时间。

Description

一种基于车载以太网的ECU软件升级方法

技术领域

本发明涉及汽车内部ECU的软件升级方法，尤其涉及一种基于车载以太网的ECU软件升级方法。

背景技术

目前整个汽车内部网络按照物理层划分通常有3种，即LIN(Local InterconnectNetwork，局域互联网络)总线、高速CAN(Controller Arae Network，控制器局域网)、低速CAN。在以上三种中，目前在整车中应用最广泛的是CAN总线，汽车电控单元（ElectronicControl Unit，ECU）的嵌入式软件刷写也都是基于CAN总线。

现有的基于控制器局域网的诊断通信(Diagnostic communication overController Arae Network，DoCAN)的ECU软件升级方法存在的最大缺陷来自于CAN总线的传输方式。CAN总线是半双工传输模式，在同一时间内，CAN总线上只能传输一个节点传输数据，并且无法同时进行收发。应用上述模式的软件升级方法对ECU设备进行升级时，当某个ECU设备在执行刷写时，若想同时控制另一个ECU设备并对其进行刷写，则需要在CAN总线上同时传输两路ECU设备刷写数据，然而CAN总线为半双工模式，即在同一时间CAN总线上只能有一个节点传输ECU设备的刷写数据，其它节点都处于接收状态，如果两节点同时传输，则会导致数据的混乱，因而无法真正实现并行传输，这严重影响了车辆生成及测试速度。

另外，在现有专利如CN103616830中，采用对发送数据添加报文编号的方法，进行基于CAN总线的ECU设备升级。在该方法中，处于CAN总线上的每个ECU设备仍然能够接收到CAN总线上的所有数据，每个ECU设备对接收到的数据进行过滤处理，然后处理带自己报文编号的数据。CAN总线传输的数据每个ECU设备都会收到，导致每个ECU设备会对每个数据进行检查过滤，占用较大资源。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于车载以太网的ECU软件升级方法，包括以下步骤：A1：外部设备接入车载以太网并获取ECU设备列表，其中，所述ECU设备列表包括每个ECU设备的IP地址，所述每个ECU设备采用预置静态IP结合Auto-IP的方式，自动配置IP地址；A2：所述外部设备根据所述ECU设备列表可选择的与每个ECU设备建立通信并进行刷写。

优选的，步骤A1中的自动配置IP地址进一步包括：ECU设备执行内部程序进行IP地址配置读取，配置预置静态IP地址，同时所述ECU设备运行Auto-IP协议程序，发送用于检测IP冲突的ARP数据包，如果在车载以太网内未检测到IP冲突，则所述ECU设备继续使用所述预置静态IP地址，并发送ARP Announce数据包；如果在车载以太网内检测到IP冲突，则所述ECU设备启动伪随机序列生成新的IP地址，并对所述新的IP地址进行冲突检测。

优选的，对所述新的IP地址进行冲突检测的步骤包括：如果所述新的IP地址不存在IP冲突，则所述ECU设备确认使用所述新的IP地址，并覆盖原来的预置静态IP地址；如果所述新的IP地址存在IP冲突，则再次启动所述伪随机序列生成另一个新的IP地址直至所述另一个新的IP地址不再发生IP冲突为止。

优选的，所述步骤A1进一步包括：所述外部设备通过主动发送设备发现请求数据包来获取所述车载以太网内每个ECU设备的设备信息，建立ECU设备列表，所述设备发现请求数据包为基于UDP的广播数据包，所述广播数据包中包含的目的IP地址为所述车载以太网的广播地址。

优选的，所述车载以太网内连接的各个ECU设备收到所述设备发现请求数据包后，立即回复识别回复数据包，所述外部设备根据每个所述识别回复数据包中包含的数据信息建立ECU设备列表。

优选的，所述识别回复数据包为基于UDP的单播数据包，并且所述识别回复数据包包括车架识别、ECU设备所在的设备组识别和ECU设备的设备识别。

优选的，所述ECU设备列表包括ECU设备名称、ECU设备的IP地址、ECU设备现有的固件版本和ECU设备支持的待升级的固件版本。

优选的，所述步骤A2进一步包括：在所述ECU设备列表中选择需要升级的一个或多个ECU设备，基于TCP/IP协议建立所述外部设备到选择的所述一个或多个ECU设备之间的传输通道，如果其中一个所述传输通道建立失败，尝试重新建立传输通道，在尝试次数达到预设次数值时，所有尝试全都失败，则关闭通道并释放资源。

优选的，所述步骤A2进一步包括：所述外部设备向选择的所述一个或多个ECU设备发起路由请求，促使每个ECU设备的通道套接字处于激活状态，如果所述一个或多个ECU设备回复失败，则关闭与所述一个或多个ECU设备对应的传输通道并释放资源；如果所述一个或多个ECU设备回复成功，则外部设备与所述一个或多个ECU设备的通道套接字激活成功。

本发明提出的基于车载以太网的ECU软件升级方法，多个ECU设备可以同时并行进行固件升级。另外，每个ECU设备采用预置静态IP+Auto-IP的方式，外部设备与ECU设备在车载以太网内基于IP地址进行通信，保证了每个ECU设备只接受发送到自己的数据包，这样每个ECU设备独享车载以太网带宽，缩短升级中固件传输处理的时间。

附图说明

图1示出了本发明提出的基于车载以太网的ECU软件升级方法中ECU设备升级的流程图；

图2示出了本发明的ECU设备自动配置IP地址的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

基于车载以太网的汽车电控设备（ECU）软件升级方法，与传统升级方法的差别在于：每个ECU设备具有以太网接口，各个ECU设备可以通过以太网接口连接到车载以太网，没有传统的CAN总线网络；每个ECU设备具有自己的IP地址和MAC地址，外部网络可以通过车载自动诊断***（On-Board Diagnostic, OBD）接口接入到车载以太网网关。

用户通过外部设备对ECU设备进行软件升级，所述外部设备可以是能够与ECU设备进行通信的各种形式的电脑或移动终端等。外部设备与ECU设备的连接方式可有以下两种：（1）直接连接方式：直接将外部设备通过车载自动诊断***（OBD）接口接入到车载以太网的网关，与车载以太网内的ECU设备处于同一局域网，进而可以访问车载以太网内的各个ECU设备并对其进行软件升级操作；（2）远程连接方式：可以将外部设备所接入的外部网络通过OBD接口接入到车载以太网网关，然后通过外部设备经由外部网络访问车载以太网内的ECU设备，并对其进行软件升级操作。

下面以将外部设备通过车载自动诊断***（OBD）接口接入到车载以太网网关，与车载以太网内的ECU设备处于同一局域网的情况为例，对基于车载以太网的汽车电控设备（ECU）的软件升级方法进行说明。

图1示出了本发明提出的基于车载以太网的汽车电控设备软件升级方法中ECU设备升级的流程图。

如图1所示，基于车载以太网的汽车电控设备软件升级方法，包括以下步骤：

步骤一，外部设备接入车载以太网并获取ECU设备列表。

外部设备接入车载以太网后，外部设备会在车载以太网内主动发起设备发现请求数据包，该设备发现请求数据包为基于UDP的广播数据包，所述广播数据包中包含的目的IP地址为车载以太网的广播地址，所有在车载以太网内连接的各个ECU设备收到所述设备发现请求数据包后，立即回复识别回复数据包。识别回复数据包为基于UDP的单播数据包，识别回复数据包中的信息包括车架识别(Vehicle Identification, VID)、ECU设备所在的设备组识别(Group Identification, GID)和ECU设备的设备识别(EquipmentIdentification)。外部设备根据各个识别回复数据包中所包含的数据信息建立ECU设备列表。

外部设备建立的ECU设备列表，列出了车载以太网中各个ECU设备对应的设备名称、设备的IP地址、设备现有的固件版本、设备待升级的固件版本等信息。

另外，每个ECU设备都会配备一个属于自己的独一无二的IP地址，便于外部设备和车载以太网内其它ECU设备识别，同时也便于外部设备在车载以太网中可以基于IP地址寻址的方式与各个ECU设备进行通信，对应的各个ECU设备收到与自己IP地址对应的数据包。图2示出了本发明的ECU设备自动配置IP地址的流程图。

如图2所示，每个接入车载以太网的ECU设备上电后启动运行时，采用预置静态IP结合Auto-IP的方式，自动为其配置IP地址，具体过程如下所示：

车载以太网内ECU设备上电后启动运行时，ECU设备执行内部程序进行IP地址配置读取，配置预置静态IP地址，然后ECU设备内部执行Auto-IP协议程序, Auto-IP协议发送用于检测IP冲突的ARP数据包，检测车载以太网内是否存在与所述预置静态IP相同的IP地址。如果在车载以太网内未检测到上述IP冲突，则该ECU继续使用所述预置静态IP，并发送ARPAnnounce包，在车载以太网内公告该IP已被所述ECU绑定；如果在车载以太网内检测到上述IP冲突，则说明车载以太网内已存在具有与所述预置静态IP相同的IP地址的设备，那么ECU会保存该IP冲突记录，并启动内部伪随机序列生成新的IP地址，并对该新的IP地址再次进行IP冲突检测。如果新的IP地址不存在IP冲突，则ECU确认使用该新的IP地址，并覆盖原来的预置静态IP地址，最后保存该操作记录；如果新的IP地址同样存在IP冲突，则ECU设备再次启动所述伪随机序列生成另一个新的IP地址直至所述另一个新的IP地址不再发生IP冲突为止。

ECU设备内部配置的预置静态IP可使用B类网段的IP，例如可采用的IP网段为169.254.x.x/16。下述表1示例性的例举了在一个车载以太网内外部设备与汽车各功能部分的ECU设备的IP地址：

表1

。

步骤二，根据所述ECU设备列表，所述外部设备可选择的与各个ECU设备建立通信并进行刷写。

上述步骤二进一步又包括以下几个步骤：

步骤21，在所述ECU设备列表中人工选择需要升级的一个或多个ECU设备,采用TCP/IP协议完成3次握手，建立所述外部设备到选择的所述一个或多个ECU设备之间的并行传输通道。

用户在外部设备建立的设备列表中选择需要升级的一个或多个ECU设备，并为选定的一个或多个ECU设备发起基于连接的网络传输通道，即发送TCP数据包，发起的连接通道的目的IP地址即为需要升级的ECU设备的IP地址，源IP地址为外部设备的IP地址。

ECU设备收到连接网络传输通道请求后，创建固件升级通道套接字，专门用于固件升级通信使用，并回复表示通道建立。

外部设备获取ECU设备回复的通道建立信息，通道建立成功；如果通道建立失败，尝试重新建立传输通道，在尝试次数达到预设次数值时，所有尝试全都失败，则关闭通道并释放资源。上述预设次数值由人工手动设备，例如一般可设置为3次。

另外，可在外部设备中配置同时最大支持并行升级ECU设备的数量，此类似于迅雷软件中最大支持同时下载的个数。

步骤22，基于建立的所述传输通道，所述外部设备向对应的ECU设备发起路由请求，促使每个所述ECU设备的通道套接字处于激活状态。

如果ECU设备回复失败，则认为该ECU设备通道套接字激活失败，ECU设备无法升级，此时关闭通道并释放资源；如果ECU设备回复成功，则认为该ECU设备通道套接字激活成功。

步骤23，所述外部设备与通道套接字处于激活状态的ECU设备进行安全验证访问。

外部设备向通道套接字处于激活状态的ECU设备发送安全访问密钥种子请求，通道套接字处于激活状态的ECU设备向外部设备回复密钥种子，然后外部设备按照算法计算出密钥值发送给通道套接字处于激活状态的ECU设备，如果外部设备发送的密钥值正确，则说明密钥解码成功；如果外部设备发送的密钥值错误，则该通道套接字处于激活状态的ECU设备回复密钥值错误消息给外部设备，外部设备在接收到ECU设备回复的密钥值错误消息后关闭该ECU设备传输通道并释放资源。

步骤24，安全验证访问解锁后，所述外部设备向所述对应的ECU设备发送请求固件升级指令，所述对应的ECU设备进入烧写模式，并进行相关FLASH区擦除操作；

步骤25，ECU设备的FLASH区擦除完成后，所述对应的ECU设备发起请求下载指令，外部设备按照载入的待烧写的固件文件烧写到对应的ECU设备的FLASH区，同时基于指定的传输通道向对应的ECU设备发送烧写入的固件信息，发送固件信息的数据包的IP目的地址为对应的ECU设备的IP地址，源地址为外部设备的IP地址。

步骤26，固件文件烧写完成后，所述对应的ECU设备对烧写入的固件文件进行校验，确认烧写入的固件文件是否完整。

如果校验成功，则表示整个固件文件传输成功；如果校验失败，则表示整个固件文件传输失败，ECU设备发起数据重传请求指令，再次重复步骤26的过程，直至整个固件文件传输成功。

步骤27，已完整的完成固件文件烧写的ECU设备向外部设备反馈烧写完成消息，外部设备接收到所述ECU设备发送的烧写完成消息后发送reset重启命令，发送命令完成后，外部设备关闭传输通道，释放资源，将固件升级完的ECU设备标记为已升级。然后将列表中待更新的剩余ECU设备重复以上固件升级流程。

ECU设备收到reset命令后重启并加载新的固件程序。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种基于车载以太网的ECU软件升级方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1：外部设备接入车载以太网并获取ECU设备列表，

其中，所述ECU设备列表包括每个ECU设备的IP地址，所述每个ECU设备采用预置静态IP结合Auto-IP的方式，自动配置IP地址；

A2：所述外部设备根据所述ECU设备列表可选择的与每个ECU设备建立通信并进行刷写。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A1中的自动配置IP地址进一步包括：

ECU设备执行内部程序进行IP地址配置读取，配置预置静态IP地址，同时所述ECU设备运行Auto-IP协议程序，发送用于检测IP冲突的ARP数据包，

如果在车载以太网内未检测到IP冲突，则所述ECU设备继续使用所述预置静态IP地址，并发送ARP Announce数据包；

如果在车载以太网内检测到IP冲突，则所述ECU设备启动伪随机序列生成新的IP地址，并对所述新的IP地址进行冲突检测。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述新的IP地址进行冲突检测的步骤包括：

如果所述新的IP地址不存在IP冲突，则所述ECU设备确认使用所述新的IP地址，并覆盖原来的预置静态IP地址；

如果所述新的IP地址存在IP冲突，则再次启动所述伪随机序列生成另一个新的IP地址直至所述另一个新的IP地址不再发生IP冲突为止。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A1进一步包括：

所述外部设备通过主动发送设备发现请求数据包来获取所述车载以太网内每个ECU设备的设备信息，建立ECU设备列表，所述设备发现请求数据包为基于UDP的广播数据包，所述广播数据包中包含的目的IP地址为所述车载以太网的广播地址。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述车载以太网内连接的各个ECU设备收到所述设备发现请求数据包后，立即回复识别回复数据包，所述外部设备根据每个所述识别回复数据包中包含的数据信息建立ECU设备列表。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述识别回复数据包为基于UDP的单播数据包，并且所述识别回复数据包包括车架识别、ECU设备所在的设备组识别和ECU设备的设备识别。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述ECU设备列表包括ECU设备名称、ECU设备的IP地址、ECU设备现有的固件版本和ECU设备支持的待升级的固件版本。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A2进一步包括：

在所述ECU设备列表中选择需要升级的一个或多个ECU设备，基于TCP/IP协议建立所述外部设备到选择的所述一个或多个ECU设备之间的传输通道，

如果其中一个所述传输通道建立失败，尝试重新建立传输通道，在尝试次数达到预设次数值时，所有尝试全都失败，则关闭通道并释放资源。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A2进一步包括：

所述外部设备向选择的所述一个或多个ECU设备发起路由请求，促使每个ECU设备的通道套接字处于激活状态，

如果所述一个或多个ECU设备回复失败，则关闭与所述一个或多个ECU设备对应的传输通道并释放资源；

如果所述一个或多个ECU设备回复成功，则外部设备与所述一个或多个ECU设备的通道套接字激活成功。