主頁 > 軟體設計 > 淺談汽車軟體Boot的五種自重繪方式

淺談汽車軟體Boot的五種自重繪方式

2020-12-13 10:28:30 軟體設計

背景

汽車軟體Boot程式的主要作用是重繪App程式,在在一個具體客戶專案中,Boot也是客戶需求的一部分,跟隨專案也有軟體開發計劃(有的為了和其它Boot區分,把專案上的Boot稱作CB, Customer Boot),對于已經下線盒蓋的控制器,無論是在供應商或者客戶手里測驗,只能通過CB重繪App,如果需要CB自重繪,就需要額外的方法,

規范

整車廠只有對App程式重繪的規范,沒有對Boot自重繪的規范,因為規范是針對量產車的,售后只負責App程式的升級,不對Boot升級(也不允許Boot升級),所以,Boot的自重繪只存在于專案開發階段,且由供應商自行提供方案,本文分析五種Boot自更新方式的優缺點,

方式一,SB更新CB

如圖1-a,有的軟體架構是兩級Boot:SB+CB,Start Boot只檢查CPU最小系統,與具體專案的外圍電路無關,它獨立于客戶需求,由供應商自行維護,在Pilot專案早期就應開發完成,因為程式啟動順序是SB->CB->App,這樣在SB里增加重繪邏輯可以更新CB,通常情況下運行CB更新App程式,特殊情況下程式啟動后一直停留在SB里,更新CB,

優點:

1.邏輯結構簡單清晰,軟體分工明確,

2.一次重繪,操作簡易,

缺點:

1.需要較大的Flash空間在SB里存放重繪邏輯,專案SOP后又要禁止這種重繪方式,造成額外的浪費,

2.軟體分三級啟動,結構復雜,開發和維護成本較高,對于不需要SB的控制器是一種負擔,

3.萬一SB也需要更新怎么辦?按照這種策略,還得做個SSB?顯然不現實,

方式二、RAM+Flash Reboot更新

如圖2-a,不存在SB情況下,程式啟動順序是CB->App,需要重繪Boot時,首先把Reboot程式下載到不用的RAM里(圖2-b),然后在RAM環境下運行ReBoot,下載新的CB(圖2-c)

優點:

1. 不需要額外的Flash空間,Boot程式運行只需要少量的RAM,因此為App設計的RAM臨時可以保存Reboot程式,

2. RAM擦寫速度很快,則下載ReBoot的速度會很快,

缺點:

在CB更新程序中萬一CPU掉電,重新上電后Reboot內容全無,CB已經破損,程式不能正常啟動,控制器癱瘓,只能開蓋用JTAG燒寫程式,

方式三、RAM+RAM ReBoot更新(對方式二的改進)

首先把ReBoot(藍色)+NewCB(紫色)一起都下載到RAM里(圖3-a),然后運行ReBoot,擦除CB Flash區域,將RAM中NewCB復制到CB Flash區域(這一步內部完成),最后,重新上電復位,RAM中的ReBoot和NewCB自動丟失,程式從新的CB開始運行,

優點:

1.相比方式二少了一步重繪(因為ReBoot和CB是綁在一起的),

2.相比方式二CB更新全部在CPU內部執行,不受外界干擾,耗時更短,

缺點:

1. 相比方式二需要更大的RAM空間存盤ReBoot+NewCB,

2. 和方式二一樣存在CB更新階段掉電后控制器癱瘓的風險 ,

方式四、借助App程式Flash空間

重繪分三步:1.圖4-b運行CB,擦除App,把ReBoot下載到App區域,2.圖4-c運行ReBoot,擦除舊CB,刷入新CB,3.圖4-d運行新CB,刷回App,

優點:

1.不需要額外的Flash和RAM資源,

2.穩定可靠,通過優化設計,可以保證在任何一個步驟突然掉電,上電后可以繼續操作,控制器不會刷死,(詳細設計方法請看附錄)

3.對CB做稍微改造就可以成為Reboot程式,開發快速,

缺點:

1.步驟繁多,為了更新CB必須要先擦除App,最后恢復App,至少三次重繪,對不熟悉步驟的操作者容易搞混亂,

2.整體重繪時間會較長,兩次Boot+一次App

方式五、借助額外Flash空間

相比方式四,需要一塊和CB一樣大小的額外Flash空間,重繪分三步:

  1. 圖5-b,運行CB,刷入ReBoot到額外Flash,
  2. 圖5-c,運行ReBoot,更新CB,
  3. 運行新的CB,破壞ReBoot(全部擦除,或只擦除ReBoot有效性標志)

優點:相比方式四,不需要破壞App程式,也省去了這部分更新時間,

缺點:相比方式四,需要額外的Flash空間,且必須是獨立的Block,

小結:

本質上只有三種:

  1. 依賴啟動程式SB(方式一),當CPU的Flash資源很富余且專案需要兩級Boot時,用該方法最節省時間,
  2. 借助RAM(方式二、三)3.借助Flash(方式四、五),只需要單級Boot(CB)時,可以容忍因Boot重繪癱瘓必須要給控制器開蓋帶來時間,人力,物力的成本損耗的情況下用方式二,三較方便,
  3. 只需要單級Boot(CB)時,不允許或不方便控制器開蓋,但可以容忍Boot更新步驟繁多時間較長的情況下用方式四、五最可靠,

綜上,工程師需要根據整體軟體架構,CPU資源,時間人力物料等成本因素綜合考慮一種適合自己產品及專案的Boot自重繪方法,

附錄:

《Boot自重繪方式四(借助Flash)的具體實作方法》

背景:

對于方式四借助Flash重繪【不存在刷死風險,在任何一個步驟中控制器突然掉電,上電后可以繼續操作,】的結論,是有條件的,筆者給出這個結論是從最理想的前提思考的,即只要控制器中至少有一個Boot存在(即使一個是壞的),程式就可以從任何一正常的Boot啟動運行,這里就有一個問題,CPU怎么判斷哪個Boot是好的,哪個是壞的?現在分析一下存在控制器刷死這種風險的情況和幾種對策方案,

兩級啟動地址介紹:

如下圖示,CPU上電后程式按地址順序,檢查BootSector的有效性,如果BOOT_ID合法則從指定的地址開始執行,否則檢查下一個BootSector,詳細程序請看文章鏈接https://mp.weixin.qq.com/s/SpBOfzJJ1OizYP-rsLJVqQ

考慮CPU至少具備兩個啟動地址的情況,如圖1-a,當且僅當啟動地址1有效時(App為空),程式啟動后自動進入Boot,如圖1-b,當且僅當啟動地址2有效時(不帶Boot測驗),程式啟動后自動進入App,如圖1-c,當啟動地址1,2都有效勢,程式優先從地址1啟動,在Boot里檢查App程式有效時,再靠跳轉指令Jump到啟動地址2,開始運行App,

方式四控制器刷死情況分析:

如圖 2-a,運行Reboot更新CB途中斷電,重新上電后,如圖2-b,由于啟動地址1的內容是在重繪開始就被更新了是有效的,程式會進入CB運行,但是CB不完整,必然運行出錯,程式不會跳入ReBoot里,從而不能再重繪(即刷死),假設從擦除完舊CB開始到刷入新CB完成的時間有10S,在此期間掉電的可能性也不能忽略,

對策一、Boot有效性標志與啟動地址重合

考慮最普遍情況,CPU只能整塊(Block)的擦出(16K,32K,64K...),可以最少4位元組單位寫,沒有順序限制,現在CB只用了一個Block,現在調整重繪順序:擦出成功后,先重繪橙色區域,最后一步重繪啟動地址1有效性標志(灰色區域),這樣,即使在更新橙色區域程序中掉電,重新上電后,程式依然從啟動地址2開始運行,即重新運行Reboot繼續等待重繪CB指令,如圖3-a所示,具體操作時也不需要更改下載流程,使用$34,36服務按順序從上位機傳輸資料到CPU中,先把啟動地址1的有效性標志放到RAM里,當把橙色區域都下載到Flash后,再從RAM里把啟動地址1的有效性標志寫到Flash里(這一步10ms以內即可完成,完全可以忽略在此時間內掉電的可能性)

如果最后一步啟動地址1重繪成功,再重新上電后,程式從啟動地址1開始運行新的Boot,即啟動地址1起了Boot有效性標志的作用(最先擦,最后寫),如圖3-b所示,

對策二、Boot有效性標志獨立置尾,增加Boot有效性檢查邏輯

如圖4-a,把Boot分成2個段,Sec1里僅存放少量的啟動自檢查邏輯,當它檢測到置于Sec2末尾的CB_ValidFlg無效時,即認為Boot是不完整的,則程式控制跳轉到啟動地址2繼續運行ReBoot,重新重繪Boot,

如圖4-b,當Sec1的邏輯檢測到CB_ValidFlg有效時,即認為Boot重繪完成,則程式控制跳轉入Sec2里,此時由于App(ReBoot)末尾的App_ValidFlg是無效的,程式并不會跳轉入ReBoot里,接下來就可以刷入新的App了,

這種方法只需要對CB的邏輯和段分配做一下調整,不需要更改重繪順序,Sec1里的啟動自檢查邏輯可以做的盡量小,則只要保證重繪Sec1段的程序中不掉電,控制器就不會刷死,大大降低風險,但是對量產軟體,檢查CB_ValidFlg無效就直接跳轉入App是不合理的,所以當Boot最終定型后,應該把這個跳轉邏輯關閉,

小結:

對策一簡單可靠,經過實際測驗驗證,完全可以滿足穩定重繪ECU的要求,

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/233910.html

標籤:其他

上一篇:深入Linux內核架構——行程管理和調度(二)

下一篇:(C/C++)-最小生成樹演算法(Prim&Kruskal)和單源最短路徑演算法(Dijkstra)

標籤雲
其他(157675) Python(38076) JavaScript(25376) Java(17977) C(15215) 區塊鏈(8255) C#(7972) AI(7469) 爪哇(7425) MySQL(7132) html(6777) 基礎類(6313) sql(6102) 熊猫(6058) PHP(5869) 数组(5741) R(5409) Linux(5327) 反应(5209) 腳本語言(PerlPython)(5129) 非技術區(4971) Android(4554) 数据框(4311) css(4259) 节点.js(4032) C語言(3288) json(3245) 列表(3129) 扑(3119) C++語言(3117) 安卓(2998) 打字稿(2995) VBA(2789) Java相關(2746) 疑難問題(2699) 细绳(2522) 單片機工控(2479) iOS(2429) ASP.NET(2402) MongoDB(2323) 麻木的(2285) 正则表达式(2254) 字典(2211) 循环(2198) 迅速(2185) 擅长(2169) 镖(2155) 功能(1967) .NET技术(1958) Web開發(1951) python-3.x(1918) HtmlCss(1915) 弹簧靴(1913) C++(1909) xml(1889) PostgreSQL(1872) .NETCore(1853) 谷歌表格(1846) Unity3D(1843) for循环(1842)

熱門瀏覽
  • 面試突擊第一季,第二季,第三季

    第一季必考 https://www.bilibili.com/video/BV1FE411y79Y?from=search&seid=15921726601957489746 第二季分布式 https://www.bilibili.com/video/BV13f4y127ee/?spm_id_fro ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:24 more
  • 第三單元作業總結

    1.前言 這應該是本學期最后一次寫作業總結了吧。總體來說,對作業的節奏也差不多掌握了,作業做起來的效率也更高了。雖然和之前的作業一樣,作業中都要用到新的知識,但是相比之前,更加懂得了如何利用工具以及資料。雖然之間卡過殼,但總體而言,這幾次作業還算完成的比較好。 2.作業程序總結 相比前兩個單元,此單 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:41 more
  • 北航OO(2020)第四單元博客作業暨課程總結博客

    北航OO(2020)第四單元博客作業暨課程總結博客 本單元作業的架構設計 在本單元中,由于UML圖具有比較清晰的樹形結構,因此我對其中需要進行查詢操作的元素進行了包裝,在樹的父節點中存盤所有孩子的參考。考慮到性能問題,我采用了快取機制,一次查詢后盡可能快取已經遍歷過的資訊,以減少遍歷次數。 本單元我 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:48 more
  • BUAA_OO_第四單元

    一、UML決議器設計 ? 先看下題目:第四單元實作一個基于JDK 8帶有效性檢查的UML(Unified Modeling Language)類圖,順序圖,狀態圖分析器 MyUmlInteraction,實際上我們要建立一個有向圖模型,UML中的物件(元素)可能與同級元素連接,也可與低級元素相連形成 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:54 more
  • 6.1邏輯運算子

    邏輯運算子 1. && 短路與 運算式1 && 運算式2 01.運算式1為true并且運算式2也為true 整體回傳為true 02.運算式1為false,將不會執行運算式2 整體回傳為false 03.只要有一個運算式為false 整體回傳為false 2. || 短路或 運算式1 || 運算式2 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:56 more
  • BUAAOO 第四單元 & 課程總結

    1. 第四單元:StarUml檔案決議 本單元采用了圖模型決議UML。 UML檔案可以抽象為圖、子圖、邊的邏輯結構。 在實作中,圖的節點包括類、介面、屬性,子圖包括狀態圖、順序圖等。 采用了三次遍歷UML元素的方法建圖,第一遍遍歷建點,第二、三次遍歷設定屬性、連邊,實作圖物件的初始化。這里借鑒了一些 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:06 more
  • 談談我對C# 多型的理解

    面向物件三要素:封裝、繼承、多型。 封裝和繼承,這兩個比較好理解,但要理解多型的話,可就稍微有點難度了。今天,我們就來講講多型的理解。 我們應該經常會看到面試題目:請談談對多型的理解。 其實呢,多型非常簡單,就一句話:呼叫同一種方法產生了不同的結果。 具體實作方式有三種。 一、多載 多載很簡單。 p ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:09 more
  • Python 資料驅動工具:DDT

    背景 python 的unittest 沒有自帶資料驅動功能。 所以如果使用unittest,同時又想使用資料驅動,那么就可以使用DDT來完成。 DDT是 “Data-Driven Tests”的縮寫。 資料:http://ddt.readthedocs.io/en/latest/ 使用方法 dd. ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:13 more
  • Python里面的xlrd模塊詳解

    那我就一下面積個問題對xlrd模塊進行學習一下: 1.什么是xlrd模塊? 2.為什么使用xlrd模塊? 3.怎樣使用xlrd模塊? 1.什么是xlrd模塊? ?python操作excel主要用到xlrd和xlwt這兩個庫,即xlrd是讀excel,xlwt是寫excel的庫。 今天就先來說一下xl ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:28 more
  • 當我們創建HashMap時,底層到底做了什么?

    jdk1.7中的底層實作程序(底層基于陣列+鏈表) 在我們new HashMap()時,底層創建了默認長度為16的一維陣列Entry[ ] table。當我們呼叫map.put(key1,value1)方法向HashMap里添加資料的時候: 首先,呼叫key1所在類的hashCode()計算key1 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:38 more
最新发布
  • 【中介者設計模式詳解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同語言實作

    * 中介者模式是一種行為型設計模式,它可以用來減少類之間的直接依賴關系,
    * 將物件之間的通信封裝到一個中介者物件中,從而使得各個物件之間的關系更加松散。
    * 在中介者模式中,物件之間不再直接相互互動,而是通過中介者來中轉訊息。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:47 more
  • 露天煤礦現場調研和交流案例分享

    他們集團的資訊化公司及研究院在一個礦區正在做智能礦山的統一平臺的 試點,專案投資大概1億,包括了礦山的各方面的內容,顯示得我們這次交流有點多余。他們2年前開始做智能礦山的規劃,有很多煤礦行業專家的加持,他們的描述是非常完美,但是去年底應該上線的平臺,現在還沒有看到影子。他們確實有很多場景需求,但是被... ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:25 more
  • 《社區人員管理》實戰案例設計&個人案例分享

    設計是一個讓人夢想成真程序,開始編碼、測驗、除錯之前進行需求分析和架構設計,才能保證關鍵方面都做正確 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:17 more
  • 軟體架構生態化-多角色交付的探索實踐

    作為一個技術架構師,不僅僅要緊跟行業技術趨勢,還要結合研發團隊現狀及痛點,探索新的交付方案。在日常中,你是否遇到如下問題 “ 業務需求排期長研發是瓶頸;非研發角色感受不到研發技改提效的變化;引入ISV 團隊又擔心質量和安全,培訓周期長“等等,基于此我們探索了一種新的技術體系及交付方案來解決如上問題。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:10 more
  • 【中介者設計模式詳解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同語言實作

    * 中介者模式是一種行為型設計模式,它可以用來減少類之間的直接依賴關系,
    * 將物件之間的通信封裝到一個中介者物件中,從而使得各個物件之間的關系更加松散。
    * 在中介者模式中,物件之間不再直接相互互動,而是通過中介者來中轉訊息。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:19:44 more
  • 露天煤礦現場調研和交流案例分享

    他們集團的資訊化公司及研究院在一個礦區正在做智能礦山的統一平臺的 試點,專案投資大概1億,包括了礦山的各方面的內容,顯示得我們這次交流有點多余。他們2年前開始做智能礦山的規劃,有很多煤礦行業專家的加持,他們的描述是非常完美,但是去年底應該上線的平臺,現在還沒有看到影子。他們確實有很多場景需求,但是被... ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:19:07 more
  • 《社區人員管理》實戰案例設計&個人案例分享

    設計是一個讓人夢想成真程序,開始編碼、測驗、除錯之前進行需求分析和架構設計,才能保證關鍵方面都做正確 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:18:57 more
  • 軟體架構生態化-多角色交付的探索實踐

    作為一個技術架構師,不僅僅要緊跟行業技術趨勢,還要結合研發團隊現狀及痛點,探索新的交付方案。在日常中,你是否遇到如下問題 “ 業務需求排期長研發是瓶頸;非研發角色感受不到研發技改提效的變化;引入ISV 團隊又擔心質量和安全,培訓周期長“等等,基于此我們探索了一種新的技術體系及交付方案來解決如上問題。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:18:49 more
  • 05單件模式

    #經典的單件模式 public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance; //一個靜態變數持有Singleton類的唯一實體。 // 其他有用的實體變數寫在這里 //構造器宣告為私有,只有Singleton可以實體化這個類! ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:51 more
  • 【架構與設計】常見微服務分層架構的區別和落地實踐

    軟體工程的方方面面都遵循一個最基本的道理:沒有銀彈,架構分層模型更是如此,每一種都有各自優缺點,所以請根據不同的業務場景,并遵循簡單、可演進這兩個重要的架構原則選擇合適的架構分層模型即可。 ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:41 more