来源：车端

作者：vector

01.概述

1.1 汽车 OTA——三个关键用例

1.数据收集

• 实施预测性维护
• 建立早期反馈循环（例如在推出新模型时）
• 基于车辆数据提供新服务
• 例如，为当地天气报告收集雨水传感器数据

2.实时诊断

• 从中央车辆支持中心从远程获得路边援助
• 继续驾驶还是继续等待拖车服务？
• 立即解决一些 E/E 问题

3.软件更新

• 通过快速修复功能和安全事件来避免昂贵的召回
• 发布花哨的新功能，创造新的商业模式
• 实施基于软件的模型升级

1.2 基于Vector的OTA 方案

02.软件下载用例

2.1 通过离线车载诊断测试仪下载软件

2.2 单分区的引导加载程序上下文中的 OTA 软件下载

2.3 多分区（Multiple Partitions）的引导加载程序上下文中的 OTA 软件下载

2.4  Bootloader 上下文中的 OTA 软件下载

1. 方法

• 在路上行驶时，连接单元接收到软件更新包

• 在 Flash Bootloader 上下文中的运行后阶段（post-run phase）对目标 ECU 进行更新

2. 约束

• 下载过程中需要实现下载中断/恢复能力

• 必须考虑电池容量

3. 优点

• 重用现有基础架构（Flash Bootloader）
• 对应用程序运行时行为没有影响
• 在更新阶段利用最大网络带宽

4. 缺点

• 关闭期间（key-off）进行更新的时间窗口是有限的

• 由于关闭了正常的消息通信，因此对运行后系统设计（post-run）产生影响

2.5 Application上下文中的 OTA 软件下载

1. 方法

• 在路上行驶时，连接单元接收到软件更新包

• 更新在应用程序上下文中的目标 ECU 上的影子内存中进行

2. 约束

• 应用栈需要通过OTA下载软件组件进行扩展

• 必须考虑总线负载和 ECU 性能影响

• 必须实现多内存分区概念和下载中断/下载恢复的能力

3. 优点

• ECU 在应用程序上下文中运行，无需禁用正常的消息通信
• 根据内存分区概念，对车辆可用性几乎没有影响

4. 缺点

• 复杂性增加
• 额外的 ROM 资源
• 必须考虑对 ECU 系统设计和安全要求的

03.ECU存储解决方案

3.1 硬件辅助 A/B分区交换解决方案

• 这种架构需要微控制器本身的硬件支持

• 硬件将活动分区（active partition）映射到预定义的地址范围（例如 0x000000，在下面的示例中分区大小为 2MB）

• 代码总是从预定义的地址范围执行（0x000000-0x200000）

• 激活（Activation）分区意味着重新映射活动和非活动内存地址范围

3.2 下载缓存解决方案

• 在后台下载期间，下载的数据缓存在未使用的内存区域（内存区域可以是内部存储器或者是外部存储器）

• 在软件激活期间，Flash Bootloader 将新应用程序复制到活动存储区

3.3 Dual Binary解决方案

• 根据活动/非活动内存，选择不同的应用入口地址

• 代码从不同的内存位置执行

• 需要维护两个相同版本的软件二进制文件，它们链接到不同的内存位置

• 诊断Tester需要知道活动/非活动内存的位置以选择正确的镜像

3.4 ECU存储解决方案比较

Hint:符号“+”表示优点，符号“-”表示缺点

1. 硬件辅助 A/B分区交换解决方案 +单个二进制 +激活时间较短 -目前只支持少数硬件平台

2. 下载缓存解决方案 +单个二进制 +通用解决方案 +现有 MCU 平台可通过添加外部闪存重复使用 -由于数据复制，激活时间较长 -增加了外部闪存的成本

3. Dual Binary解决方案

+除了支持边写边读外，没有额外的硬件要求 +极短的激活时间 -双软件镜像的配置管理 -可能需要复杂的软件来处理不同的复位向量和中断地址

04.MICROSAR.OTA 软件下载解决方案

4.1 MICROSAR.OTA 软件架构 - 职责

注意：架构图只显示了OTA 特定的 BSW 模块。

• MICROSAR

• 下载软件更新

• 软件更新验证

• 备份创建（可选）

• Flashbootloader

• 激活(Activation)软件更新

• 回滚(Rollback)到以前的软件

4.2 MICROSAR.OTA 软件架构 - SWDL Handler

4.3 MICROSAR.OTA 软件架构 – 软件更新管理器

• 软件更新管理器

• 签名验证

• 解压

• 解密

• 闪存数据的缓冲

• 数据处理

• 模块的定义，也就是逻辑块

• 模块到虚拟地址的映射

• 处理保存的恢复信息来继续中断的软件下载

4.4 MICROSAR.OTA 软件架构 – 内存访问管理器

• 内存访问管理器

• AUTOSAR FLS

• Vector vMem

• 虚拟地址的定义

• 虚拟到物理地址的映射

• 闪存作业（flash jobs）的优先级和调度

• 处理多个闪存驱动程序

4.5 MICROSAR.OTA 软件架构 – vMem

• vMem（外部）

• 读/写/擦除 程序闪存（program (code) flash）

• 可用于内部和外部闪存

4.6 SWDL 软件架构

• OTA 管理器

• 在内部和/或外部闪存的分区之间复制数据
• 使用硬件辅助 A/B 交换

• Vector Flashbootloader 的附加组件

• 负责激活和回滚

• OTA 管理器基础版本

• OTA 管理器扩展版本

05.总结与展望

• OTA 是一个大而复杂的话题

• 从最低硬件级别到系统级别的依赖关系（包括后端）

• 还有更多功能：

• 功能安全

• 多处理器ECU

• 不同的OEM更新策略

• AUTOSAR 自适应






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