CN113741940A - 在线升级电动汽车整车控制器bootloader的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在线升级电动汽车整车控制器bootloader的方法,设计一套应用层bootloader,其主要包括应用层bootloader的更新、原bootloader的更新和正式应用层代码的更新;所述应用层bootloader所在的整车控制器存储区域为应用层代码区域,所述应用层bootloader包括对原bootloader进行代码数据擦除和重新写入以及校验。整个更新过程无需从车辆上拆卸整车控制器,且只需要使用原有更新工具就可完成整个更新工作,极大的缩减了bootloader程序更新的售后和车辆维护的成本,保证车辆所用整车控制器不会因为bootloader版本问题而耗费巨大资金维护和升级。
Description
技术领域
本设计属于汽车整车控制器设计领域,特别涉及一种电动汽车用整车控制器bootloader刷写及更新方法。
背景技术
近些年,电动汽车作为新的交通工具越来越受到大家的喜爱,电动汽车的普及程度在不断提升,涉及电动汽车开发制造的技术也在不断提升。国内外各个汽车厂商纷纷投入到电动汽车的开发中,由于电动汽车没有发动机等传统设备,车上的电子设备比传统燃油车多了很多,电子设备也多了,为主机厂提供关键零部件的厂商需要做更多的控制器开发类工作,与此同时电子控制器的软件升级工作也比以前多了,bootloader(引导加载程序)作为控制器软件升级的必要功能,其运行的稳定和可靠变的尤为重要,因为这些决定了控制器应用层软件是否可以又快又稳定的成功更新。
目前,汽车零部件供应商在每设计一款控制器的同时都必须要设计一套bootloader程序以供应用层软件刷写使用,在面对如此众多的控制器以及产品快速更新换代的情况下,很难避免每一套bootloader的设计都是稳定可靠无bug的,而bootloader程序出问题后,行业内的普遍做法为将控制器拆除后重新更新bootloader程序固件,然后再返回售后服务网点或者主机厂,这样就消耗巨大的人力物力,供应商和主机厂蒙受巨大损失。
发明内容
鉴于上述问题,本发明提供一种在线升级电动汽车整车控制器bootloader的方法,通过设计一套运行在应用层区域的bootloader对原bootloader进行重新写入,实现了当需要升级整车控制器bootloader时无需拆卸控制器,只通过刷程序软件就可以完成整车控制器原bootloader的更新目的。
为了解决上述技术问题,本发明提出一种在线升级电动汽车整车控制器bootloader的方法,整车控制器bootloader是整车控制器用于引导调转到应用层程序运行的一段代码,设计一套应用层bootloader,所述应用层bootloader所在的整车控制器存储区域为应用层程序区,所述应用层bootloader包括对原bootloader进行数据擦除和数据重新写入以及数据校验,从而实现在车辆环境下完成对整车控制器的原bootloader在线更新升级。
进一步讲,本发明所述的在线升级电动汽车整车控制器bootloader的方法中,
所述整车控制器中单片机flash区域包括:bootloader程序区、跳转标识储存区和应用层程序区,所述bootloader程序区的起始地址为Flash_Address1,所述跳转标识储存区的起始地址为Flash_Address2,所述应用层程序区的起始地址为Flash_Address3;
所述应用层bootloader对原bootloader进行数据重新写入的区域为bootloader程序区,所述应用层bootloader的跳转地址为所述bootloader程序区的起始地址Flash_Address1;
所述bootloader的写入数据区域为应用层程序区,所述bootloader的跳转地址为应用层程序区的起始地址Flash_Address3;
所述应用层bootloader以及bootloader在更新以及跳转时需要写入及判断有效的跳转标识以完成跳转,所述的跳转标识位于跳转标识储存区的起始地址Flash_Address2。
本发明所述的在线升级电动汽车整车控制器bootloader的方法,包括应用层bootloader的更新、原bootloader的更新和正式应用层代码的更新;各部分内容如下:
1)应用层bootloader的更新:将应用层bootloader代码数据写入应用层程序区并跳转到应用层bootloader运行,即:利用整车控制器原bootloader写入应用层bootloader代码数据到应用层程序区范围,然后跳转程序运行指针到应用层程序区起始地址,启动运行应用层bootloader;
2)原bootloader的更新:应用层bootloader持续等待新的刷写指令,在接收到满足新要求的新bootloader代码数据后,将此代码数据写入到bootloader程序区并完成校验,然后整车控制器程序运行指针从应用层程序区跳回到bootloader程序区运行,从而完成整车控制器内原bootloader代码数据的更新;
3)正式应用层代码的更新:新bootloader运行并等待刷程序工具的连接和刷写命令,以刷写正式应用层代码,待正式应用层代码刷写成功即可跳转到应用层程序区运行;所述新bootloader运行并等待刷程序工具的连接和刷写指令,在接收到刷程序工具的连接和刷写指令后,进行正式应用层代码数据的写入并完成校验,然后所述整车控制器运行指针跳至应用层程序区;当所述正式应用层代码更新成功并跳转到应用层程序区运行,至此完成了整车控制器bootloader升级的全部流程。
本发明中,所述整车控制器bootloader为整车控制器实际使用时所必须的一段程序,用于引导控制器的启动和跳转,属于整车控制器出厂时必带程序,其所在的整车控制器存储区为程序引导区,即bootloader程序区。所述应用层bootloader为新设计的一套用以实现在线升级原bootloader的程序,该程序占用应用层程序区,用于完成在线升级原bootloader,原bootloader更新完成后应用层bootloader会被正式(客户)应用层替代,应用层bootloader不属于控制器最终运行的程序。所述bootloader程序区与应用层程序区为两个完全独立的区域。
所述在线升级包括对原bootloader的数据擦除和数据写入,以及数据校验,升级完成的判断标志为所写入的数据与数据包内的数据校验一致。
所述应用层bootloader以及原bootloader程序在更新跳转时需要写入及判断有效的跳转标识才可以完成跳转,该标识位于跳转标识储存区。
所述应用层bootloader与原bootloader之间的跳转关系为原bootloader在判断跳转标识储存区的值为0x10、完成应用层代码数据擦除、利用刷程序工具完成应用层bootloader的刷写和校验后,原bootloader向跳转标识储存区写入0x30并向应用层程序区跳转。
所述应用层bootloader运行后会等待刷程序工具的连接指令,接收到连接指令后进入等待刷程序状态并擦除原bootloader代码数据,执行代码数据的写入和校验。在完成新bootloader写入并校验成功后会向跳转标识储存区写入0x20,并跳转到bootloader程序区运行,bootloader运行判断跳转标储存区值为0x20,则等待新的连接指令。
所述bootloader接收到连接指令后进入等待刷程序状态并擦除应用层bootloader代码数据,配合刷程序工具完成正式(客户)应用层代码数据的写入和校验,然后向跳转标识储存区写入0x30,并跳转到应用层程序区运行。
所述bootloader在每次整车控制器上电时首先去判断跳转标识储存区的值是否为0x30,如果是则跳转到应用层程序区运行,如果为非0x30则bootloader会保持在bootloader程序区运行,进而如果跳转标识储存区的值为0x20,则bootloader续等待新的刷程序连接指令,如果跳转标识储存区的值为0x10,则bootloader进入等待刷程序状态并擦除应用层存储区的代码数据。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的在线升级电动汽车整车控制器bootloader的方法有效解决了整车控制器bootloader需要更新时必须进行整车控制器拆装的情况,极大的降低了整车控制器后续的售后维护成本。在应对众多产品开发及开发周期过短无法有效验证的情况下,本发明可以有高效且低成本的解决bootloader出现问题和bootloader需要增加新功能的版本更新。
本发明不需要增加任何售后所用的软硬件工具,只需要利用原有刷程序软硬件工具即可完成,降低了bootloader实施更新的外部条件,且操作简单易行,不会造成售后服务人员实施上的困难,易于推广。
附图说明
图1是本发明方法中bootloader更新流程示意图;
图2是本发明整车控制器单片机flash区域划分示意图;
图3是本发明中应用层bootloader更新刷写流程图;
图4是本发明中bootloader更新刷写流程图;
图5是本发明中正式应用层更新刷写流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明,但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
本发明提出一种在线升级电动汽车整车控制器bootloader的方法,整车控制器bootloader是整车控制器用于引导调转到应用层程序运行的一段代码,设计一套应用层bootloader,所述应用层bootloader所在的整车控制器存储区域为应用层程序区,所述应用层bootloader包括对原bootloader进行数据擦除和数据重新写入以及数据校验,从而实现将传统的车辆环境以外完成刷写bootloader的方法升级为可以利用原bootloader在车辆环境下在线升级。
如图2所示,本发明中,所述整车控制器中单片机flash区域包括:bootloader程序区、跳转标识储存区和应用层程序区。所述bootloader程序区起始地址为Flash_Address1;所述跳转标识储存区的起始地址为Flash_Address2;所述应用层程序区的起始地址为Flash_Address3;所述应用层bootloader的写入数据的区域为bootloader程序区;所述应用层bootloader跳转地址为bootloader程序区的起始地址Flash_Address1;所述bootloader的写入数据区域为应用层程序区;所述bootloader的跳转地址为应用层程序区的起始地址Flash_Address3;所述应用层bootloader以及bootloader程序在更新以及跳转时需要写入及判断有效的跳转标识才可以完成跳转,该标识位于跳转标识储存区Flash_Address2。
本发明所述的在线升级电动汽车整车控制器bootloader的方法中,主要包括以下三方面的更新:
1)应用层bootloader的更新:将应用层bootloader代码数据写入应用层程序区并跳转到应用层bootloader运行,即:利用整车控制器原bootloader写入应用层bootloader代码数据到应用层程序区范围,然后跳转程序运行指针到应用层程序区起始地址,启动运行应用层bootloader;
2)原bootloader的更新:应用层bootloader持续等待新的刷写指令,在接收到满足新要求的新bootloader代码数据后,将此代码数据写入到bootloader程序区并完成校验,然后整车控制器程序运行指针从应用层程序区跳回到bootloader程序区运行,从而完成整车控制器内原bootloader代码数据的更新;
3)正式应用层代码的更新:新bootloader运行并等待刷程序工具的连接和刷写命令,以刷写正式应用层代码,待正式应用层代码刷写成功即可跳转到应用层程序区运行;所述新bootloader运行并等待刷程序工具的连接和刷写指令,在接收到刷程序工具的连接和刷写指令后,进行正式应用层代码数据的写入并完成校验,然后所述整车控制器运行指针跳至应用层程序区;当所述正式应用层代码更新成功并跳转到正式应用层程序区运行,至此完成了整车控制器bootloader升级的全部流程。
实施例:
如图1所示,通过开发一套应用层,实现在线升级电动汽车整车控制器bootloader的目标。本实施例在线更新bootloader的整个流程总共包括三步刷写过程和四步跳转过程,具体如下:
跳转第一步:从应用层程序区跳转到bootloader程序区,包括接收连接指令,向跳转标识储存区写入0x10,并向bootloader程序区跳转,跳转地址为Flash_Address1;
刷写第一步:利用原bootloader刷写应用层bootloader,包括判断跳转标识储存区为0x10,然后进行应用层代码数据擦除,接收应用层bootloader代码数据并写入应用层程序区中,校验数据并判断校验结果;
跳转第二步:从bootloader程序区跳到应用层程序区,包括向跳转标识储存区写入0x30,并向应用层程序区跳转,跳转地址为Flash_Address3;
刷写第二步:以应用层bootloader刷写新bootloader,包括接收连接指令,擦除原bootloader代码数据,接收新bootloader代码数据并写入bootloader程序区中,校验数据并判断校验结果;
跳转第三步:从应用层程序区跳到bootloader程序区,包括向跳转标识储存区写入0x20,并向bootloader程序区跳转,跳转地址为Flash_Address1;
刷写第三步:通过新bootloader刷写正式应用层程序,包括判断跳转标识储存区为0x20,接收连接指令,擦除应用层bootloader代码数据,接收正式应用层代码数据并写入应用层程序区中,校验数据并判断校验结果;
跳转第四步:从bootloader程序区跳到应用层程序区,包括向跳转标识储存区写入0x30,并向应用层程序区跳转,跳转地址为Flash_Address3。
如图1和图2所示,本实施例中,单片机flash区域划分为bootloader程序区、跳转标识储存区、应用层程序区三部分。所述bootloader程序区为控制器上电引导跳转的程序区,其位于控制器flash地址的起始位置,是单片机上电后首先运行的程序空间,其起始地址为Flash_Address1。所述跳转标识储存区存储了bootloader跳转的控制标识,为整车控制器bootloader程序向应用层程序区跳转前需要判断的值,当跳转标识储存区的值为0x30时才可向应用程序区跳转,其起始地址为Flash_Address2。所述应用层程序区为客户程序所在区域,当控制器上电后bootloader主动判断跳转标识为0x30后,则会跳转到应用层程序区运行客户程序,其起始地址为Flash_Address3。
如图1、图2和图3所示,本实施例中,应用层bootloader更新包括原bootloader接收连接指令、改写跳转标识储存区和执行跳转(即跳转第一步);判断跳转标识储存区、执行代码数据擦除、刷写并完成校验(即刷写第一步);重新写跳转标识储存区并跳转回应用层程序区(即跳转第二步)运行应用层bootloader。
当控制器上电后,控制器硬件加载执行原bootloader程序,首先原bootloader程序初始化完成后会判断跳转标识储存区的值是否为0x30,用于决定是否要向应用层程序区跳转。如果跳转标识储存区的值为0x30则原bootloader会控制跳转到应用层程序区运行,如果为非0x30则bootloader会保持在bootloader程序区运行,进而如果跳转标识储存区的值为0x20,则bootloader续等待新的刷程序连接指令,如果跳转标识储存区的值为0x10,则bootloader进入等待刷程序状态并擦除应用层代码数据。
在整车控制器运行在应用层过程中,当应用层程序接收到刷程序连接指令后,首先会向跳转标识储存区写入0x10,然后跳转回bootloader程序区运行并进入到等待刷程序状态并擦除应用层代码数据,等待接收有效程序数据。
在原bootloader持续等待刷程序工具的接收连接指令过程中,原bootloader程序接收到刷程序连接指令后会进入到刷程序等待状态并擦除应用层代码数据,等待接收有效程序数据。
当bootloader程序接收到刷程序工具发送的应用层bootloader程序数据后,会逐步将数据写入到应用层程序区,在写入完数据后会再次读出数据与刷程序工具进行校验,如果校验成功则表示刷程序成功。最终bootloader会向跳转标识储存区写入0x30并控制跳转到应用层程序区运行应用层bootloader。
以上所刷入的程序为应用层bootloader程序,该程序用于更新bootloader程序,其内部包含对原bootloader程序的数据擦除、数据写入和数据校验。
如图1、图2和图4所示,本实施例中,bootloader更新是应用层bootloader刷写更新原bootloader,包括接收连接指令、执行代码数据擦除、刷写并完成程序校验(即刷写第二步);写跳转标识储存区以及跳转到bootloader程序区(即跳转第三步)运行新bootloader。
当应用层bootloader接收到刷程序连接指令后,会进入到等待刷写程序状态并擦除原bootloader代码数据。
当应用层bootloader接收到刷程序工具发送的新bootloader代码数据后,会逐步将数据写入到bootloader程序区中,在写入完数据后会再次读出数据与刷程序工具进行校验,如果校验成功则表示刷程序成功。最终应用层bootloader会向跳转标识储存区写入0x20并控制跳转到bootloader程序区运行新bootloader程序。
如图1、图2和图5所示,本实施例中正式应用层(客户应用层)代码的更新是利用新bootloader刷写正式应用层程序,刷写过程包括判断跳转标识储存区、接收连接指令、执行代码数据擦除、刷写并完成程序校验(即刷写第三步)、写跳转标识储存区以及跳转回应用层程序区(即跳转第四步)运行正式应用层程序。
首先新bootloader程序初始化完成后会判断跳转标识储存区的数据是否为0x20,如果是,则新bootloader会保持在bootloader程序区运行并等待新的刷程序连接指令,如果跳转标识储存区的值为0x10,则新bootloader进入等待刷程序状态并擦除应用层bootloader代码数据,否则新bootloader控制程序跳回应用层。
在新bootloader持续等待刷程序工具的接收连接指令过程中,新bootloader接收到刷程序连接指令后会进入到等待刷程序状态并擦除应用层bootloader代码数据,等待接收有效程序数据。
当新bootloader接收到刷程序工具发送的正式应用层程序数据后,会逐步将数据写入到应用层程序区,在写入完数据后会再次读出数据与刷程序工具进行校验,如果校验成功则表示刷程序成功。最终新bootloader会向跳转标识储存区写入0x30并控制跳转到应用层程序区运行正式应用层程序。
综上,本发明的整个更新过程无需从车辆上拆卸控制器,且只需要使用原有更新工具就可完成整个更新工作,极大的缩减了bootloader程序更新的售后和车辆维护的成本,保证车辆所用整车控制器不会因为bootloader版本问题而耗费巨大资金维护和升级。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨的情况下,还可以做出很多变形,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (4)
1.一种在线升级电动汽车整车控制器bootloader的方法,整车控制器bootloader是整车控制器用于引导调转到应用层程序运行的一段代码,其特征在于:设计一套应用层bootloader,所述应用层bootloader所在的整车控制器存储区域为应用层程序区,所述应用层bootloader包括对原bootloader进行数据擦除和数据重新写入以及数据校验,从而实现对原bootloader在线更新升级。
2.根据权利要求1所述的在线升级电动汽车整车控制器bootloader的方法,其特征在于:在线升级是指在车辆环境下完成对整车控制器的原bootloader在线更新。
3.根据权利要求1所述的在线升级电动汽车整车控制器bootloader的方法,其特征在于:所述整车控制器中单片机flash区域包括:bootloader程序区、跳转标识储存区和应用层程序区,所述bootloader程序区的起始地址为Flash_Address1,所述跳转标识储存区的起始地址为Flash_Address2,所述应用层程序区的起始地址为Flash_Address3;
所述应用层bootloader对原bootloader进行数据重新写入的区域为bootloader程序区,所述应用层bootloader的跳转地址为所述bootloader程序区的起始地址Flash_Address1;
所述bootloader的写入数据区域为应用层程序区,所述bootloader的跳转地址为应用层程序区的起始地址Flash_Address3;
所述应用层bootloader以及bootloader在更新跳转时需要写入及判断有效的跳转标识以完成跳转,所述的跳转标识位于跳转标识储存区的起始地址Flash_Address2。
4.根据权利要求3所述的在线升级电动汽车整车控制器bootloader的方法,其特征在于:包括应用层bootloader的更新、原bootloader的更新和正式应用层代码的更新;
所述应用层bootloader的更新是:将应用层bootloader代码数据写入应用层程序区并跳转到应用层bootloader运行,即:利用整车控制器原bootloader写入应用层bootloader代码数据到应用层程序区范围,然后跳转程序运行指针到应用层程序区起始地址,启动运行应用层bootloader;
所述原bootloader的更新是:应用层bootloader持续等待新的刷写指令,在接收到满足新要求的新bootloader代码数据后,将此代码数据写入到bootloader程序区并完成校验,然后整车控制器程序运行指针从应用层程序区跳回到bootloader程序区运行,从而完成整车控制器内原bootloader代码数据的更新;
所述正式应用层代码的更新包括:
新bootloader运行并等待刷程序工具的连接和刷写命令,以刷写正式应用层代码,待正式应用层代码刷写成功即可跳转到应用层程序区运行;
所述新bootloader运行并等待刷程序工具的连接和刷写指令,在接收到刷程序工具的连接和刷写指令后,进行正式应用层代码数据的写入并完成校验,然后所述整车控制器运行指针跳至应用层程序区;当所述正式应用层代码更新成功并跳转到应用层程序区运行,至此完成了整车控制器bootloader升级的全部流程。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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