基于CAN总线的电动汽车电控设备控制软件升级方法

摘要

本发明公开了一种基于CAN总线的电动汽车电控设备的控制软件升级方法，按照TCP/IP协议给CAN网络互联各设备分配特定设备号以区分各设备，给设备内部的多芯片分配类型号和芯片号以区分各芯片，上位机通过查找设备号、芯片号，与目标电控设备之间建立点对点通讯，完成升级操作。

权利要求

1.基于CAN总线的电动汽车电控设备的控制软件升级方法，其特征在于，按照TCP/IP协议给CAN网络互联各设备分配特定设备号以区分各设备，给设备内部的多芯片分配类型号和芯片号以区分各芯片，包括以下步骤：步骤一，汽车电控系统从正常的程序应用状态进入到程序升级状态，在CAN协议层之上，应用TCP/IP协议中的握手协议完成上位机与电控设备之间的匹配应答和确认，建立点对点网络连接，未匹配成功的设备将相应的CAN节点挂起；

步骤二，人工选择要烧写的COFF执行文件，按既定文件COFF格式进行解析，判断需要烧写的FLASH区域，并发送命令到相应电控设备进行相关FLASH区的擦除操作；

步骤三，擦除完成后，按既定协议与上位机通过CAN总线交互指令和数据，将接收到的数据和参数烧写入目标FLASH区，并反馈电控设备的状态信息；

步骤四，待程序烧写完成后，上位机给整个网络发广播帧，被更新的设备收到此帧信息后，跳转到程序入口开始运行，其余各设备CAN节点收到此帧信息后被唤醒继续运行，并反馈唤醒状态，所述电控设备控制软件包括管理程序和应用程序，所述管理程序负责软件升级时的调度工作，通过CAN网络，由上位机指令触发，在软件升级时，由管理程序通过CAN总线下载对电控设备进行控制的应用程序，所述应用程序控制电控设备的具体动作；软件升级过程中，所述管理程序保持不变，只对所述应用程序进行更新。

2.根据权利要求1所述升级方法，其特征在于，所述步骤一中，CAN总线应用TCP/IP协议中的握手协议发送联机命令到各设备寻求匹配，所述联机命令只包含设备号。

3.根据权利要求1所述升级方法，其特征在于，匹配成功，则电控设备完成一段匹配服务程序，把设备置于安全状态，之后处于程序升级的激活态，同时，同一子网内未匹配成功的设备也必须完成一段匹配服务程序，把设备置于安全状态，之后处于程序升级的休眠态。

4.根据权利要求1所述升级方法，其特征在于，对FLASH区进行擦除时，须匹配擦除密码，匹配成功才能进行擦除操作。

5.根据权利要求1所述升级方法，其特征在于，所述步骤三中，在CAN协议的应用层移植一种TCP/IP协议下的停-等协议，具体为启动了一个错误检测处理段，错误包括发送错、接收错、校验错和通信超时错，一旦检测到错误，即启动错误的自动恢复例程。

6.根据权利要求1所述升级方法，其特征在于，擦除完成后，按上述TCP/IP协议和重传机制，电控设备与上位机通过CAN总线交互指令和数据，并将接收到的数据和参数接收到缓存；数据接收完毕，则把缓存数据烧写入FLASH区，并且反馈烧写和校验状态信息到上位机。

说明书

基于CAN总线的电动汽车电控设备控制软件升级方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电动汽车内部电控设备的控制软件的升级方法，具体设计一种基于CAN总线的电动汽车电控设备控制软件升级方法。

背景技术

[0002] 随着汽车电子技术的发展，电子控制单元（MCU）越来越多的应用于现代电子汽车上。在电子控制软件开发过程中，以及汽车产品的试用期间中，由于控制软件的升级，软件开发人员和汽车主机厂需要对控制其软件进行刷新。控制软件一般存储在芯片中可反复电擦除的FLASH区，采用现有的软件刷新方法，工程人员需要打开控制器，借助连接设备进行FLASH烧写，实际操作很不方便，而电动汽车上存在诸多电控设备，按照现有方法对各设备电子控制软件的更新升级尤为不方便。由于电动汽车上的电控设备实现CAN总线互联，如何合理规划程序架构，利用CAN总线实现电控设备的控制软件升级成为当今研究热点。

[0003] 经初步检索，发现与本发明相近的技术方案如下：

[0004] 申请号为200810021772.8的中国发明专利公开了一种汽车电子控制器软件CAN线烧写的控制方法，所述方法包括以下步骤：步骤A：从电子设备系统正常的应用程序运行状态进入到刷新模式；步骤B：对汽车电子系统的存储器进行检验，并判断存储器中是否保存有正确的应用程序；步骤C：如果存储器中没有正确的应用程序，从诊断设备下载应用程序代码，基于CAN线传输并刷新应用程序。这样使用基于CAN线的诊断设备进行FLASH烧写，方便了汽车在产品阶段的控制器软件刷新。使用CAN接口进行刷新，对于车上的任何一个CAN节点接口都可以作为诊断仪的接口，对于控制器布置在汽车这样布置空间相对狭小的环境中，软件的刷新带来了很大的方便，而且成本很低。

[0005] 上述技术方案的缺点在于：1、在进行多电控设备控制软件刷新升级的时候，由于缺乏有效的设备参数标定方法，不方便识别设备和进行下一步软件升级；2、方案的架构无重用性机制，每个电控设备要重复编写软件升级管理的程序段，代码重用效率不高。

发明内容

[0006] 有鉴于此，本发明提供一种基于CAN总线的电动汽车电控设备控制软件升级方法，通过与各电控设备之间建立点对点连接，对各电控设备控制软件进行升级操作。

[0007] 本发明采用的技术方案是：

[0008] 基于CAN总线的电动汽车电控设备的控制软件升级方法，按照TCP/IP协议给CAN网络互联各设备分配特定设备号以区分各设备，给设备内部的多芯片分配类型号和芯片号以区分各芯片，包括以下步骤：

[0009] 步骤一，汽车电控系统从正常的程序应用状态进入到程序升级状态，在CAN协议层之上，应用TCP/IP协议中的握手协议完成上位机与电控设备之间的匹配应答和确认，建立点对点网络连接，未匹配成功的设备将相应的CAN节点挂起；

[0010] 步骤二，上位机选择要烧写的执行文件，按既定文件格式进行解析，判断需要烧写的FLASH区域，并发送命令到相应电控设备进行相关FLASH区的擦除操作；

[0011] 步骤三，擦除完成后，按既定协议与上位机通过CAN总线交互指令和数据，将接收到的数据和参数烧写入目标FLASH区，并反馈电控设备的状态信息；

[0012] 步骤四，待程序烧写完成后，上位机给整个网络发广播帧，被更新的设备收到此帧信息后，跳转到程序入口开始运行，其余各设备CAN节点收到此帧信息后被唤醒继续运行，并反馈唤醒状态。

[0013] 进行软件升级之前，根据所在子网的CAN总线的传输速率，选择相应的CAN通信速率。

[0014] 优选地，所述电控设备控制软件包括管理程序和应用程序，所述管理程序负责软件升级时的调度工作，通过CAN网络，由上位机指令触发，在软件升级时，由管理程序通过CAN总线下载对电控设备进行控制的应用程序，所述应用程序控制电控设备的具体动作；软件升级过程中，所述管理程序保持不变，只对所述应用程序进行更新。

[0015] 优选地，所述步骤一中，CAN总线应用TCP/IP协议中的握手协议发送联机命令到各设备寻求匹配，所述联机命令只包含设备号；若匹配成功，则电控设备完成一段匹配服务程序，把设备置于安全状态，之后处于程序升级的激活态，同时，同一子网内未匹配成功的设备也必须完成一段匹配服务程序，把设备置于安全状态，之后处于程序升级的休眠态；匹配成功后电控设备将所需电控设备号标识、芯片型号标识、芯片编号标识、FLASH区域信息等必要信息反馈到上位机，上位机根据反馈信息调入适应该芯片类型及FLASH区域的约束文件。

[0016] 优选地，所述步骤二中，人工选择需要升级下载的执行文件，上位机按照执行文件的格式直接解析，生成一个下载链表，链表中包括需要烧写的程序代码在执行文件中的首地址和长度、需要下载的FLASH区域、目标FALSH区域的首地址和长度，下载子块的块号，以及在程序中的逻辑区域名称等必要信息，判断需要烧写的FLASH区域；对FLASH区进行擦除时，须匹配擦除密码，匹配成功才能进行擦除操作。

[0017] 优选地，所述步骤三中，在CAN协议的应用层移植一种TCP/IP协议下的停-等协议，具体为启动了一个错误检测处理段，错误包括发送错、接收错、校验错和通信超时错，一旦检测到错误，即启动错误的自动恢复例程；擦除完成后，按上述TCP/IP协议和重传机制，电控设备与上位机通过CAN总线交互指令和数据，并将接收到的数据和参数接收到缓存；每到一块数据接收完毕，则把缓存数据烧写入FLASH区，并且反馈烧写和校验状态信息到上位机。

[0018] 本发明的有益效果在于：

[0019] 1、给各电控设备分配设备号、芯片号，通过TCP/IP协议中的握手协议建立上位机与电控设备之间的点对点联系，使得整个更新过程可由上位机直接控制，不需要额外增加设备，方便、准确、快捷；

[0020] 2、电控设备内部的程序架构分成两个独立编译的程序，包括应用程序和管理程序，根据电控设备的功能，编制不同的应用程序，管理程序只要根据芯片类型的不同做少量更改，即可通用于多类芯片型号，代码重用性强；

[0021] 3、在CAN协议的应用层，实现了一种发送错、接收错、校验错和超时错时重传的可靠性传输协议，强力确保了下载软件的正确性。

附图说明

[0022] 图1是本发明的具体实施方式的流程图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和具体实施方式来进一步阐述本发明。

[0024] 基于CAN总线的电动汽车电控设备的控制软件升级方法，按照TCP/IP协议给CAN网络互联各设备分配特定设备号以区分各设备，给设备内部的多芯片分配类型号和芯片号以区分各芯片，包括以下步骤：

[0025] 步骤一，汽车电控系统从正常的程序应用状态进入到程序升级状态，在CAN协议层之上，应用TCP/IP协议中的握手协议完成上位机与电控设备之间的匹配应答和确认，建立点对点网络连接，未匹配成功的设备将相应的CAN节点挂起；

[0026] 步骤二，上位机选择要烧写的执行文件，按既定文件格式进行解析，判断需要烧写的FLASH区域，并发送命令到相应电控设备进行相关FLASH区的擦除操作；

[0027] 步骤三，擦除完成后，按既定协议与上位机通过CAN总线交互指令和数据，将接收到的数据和参数烧写入目标FLASH区，并反馈电控设备的状态信息；

[0028] 步骤四，待程序烧写完成后，上位机给整个网络发广播帧，被更新的设备收到此帧信息后，跳转到程序入口开始运行，其余各设备CAN节点收到此帧信息后被唤醒继续运行，并反馈唤醒状态。

[0029] 进行软件升级之前，根据所在子网的CAN总线的传输速率，选择相应的CAN通信速率。

[0030] 优选地，所述电控设备控制软件包括管理程序和应用程序，所述管理程序负责软件升级时的调度工作，通过CAN网络，由上位机指令触发，在软件升级时，由管理程序通过CAN总线下载对电控设备进行控制的应用程序，所述应用程序控制电控设备的具体动作；软件升级过程中，所述管理程序保持不变，只对所述应用程序进行更新。

[0031] 优选地，所述步骤一中，CAN总线应用TCP/IP协议中的握手协议发送联机命令到各设备寻求匹配，所述联机命令只包含设备号；若匹配成功，则电控设备完成一段匹配服务程序，把设备置于安全状态，之后处于程序升级的激活态，同时，同一子网内未匹配成功的设备也必须完成一段匹配服务程序，把设备置于安全状态，之后处于程序升级的休眠态；匹配成功后电控设备将所需电控设备号标识、芯片型号标识、芯片编号标识、FLASH区域信息等必要信息反馈到上位机，上位机根据反馈信息调入适应该芯片类型及FLASH区域的约束文件。

[0032] 优选地，所述步骤二中，人工选择需要升级下载的COFF执行文件，上位机按照执行文件的COFF格式直接解析，生成一个下载链表，链表中包括需要烧写的程序代码在COFF文件中的首地址和长度、需要下载的FLASH区域、目标FALSH区域的首地址和长度，下载子块的块号，以及在程序中的逻辑区域名称等必要信息，判断需要烧写的FLASH区域；对FLASH区进行擦除时，须匹配擦除密码，匹配成功才能进行擦除操作。

[0033] 优选地，所述步骤三中，在CAN协议的应用层移植一种TCP/IP协议下的停-等协议，具体为启动了一个错误检测处理段，错误包括发送错、接收错、校验错和通信超时错，一旦检测到错误，即启动错误的自动恢复例程；擦除完成后，按上述TCP/IP协议和重传机制，电控设备与上位机通过CAN总线交互指令和数据，并将接收到的数据和参数接收到缓存；每到一块数据接收完毕，则把缓存数据烧写入FLASH区，并且反馈烧写和校验状态信息到上位机。
实施例

[0034] 如图1所示：

[0035] 操作人员通过上位机的操作权限认证，进入软件升级系统，进行软件升级之前，根据所在子网的CAN总线的传输速率，选择相应的CAN通信速率，汽车电控系统从正常的程序应用状态进入到程序升级状态。

[0036] 在CAN协议层之上，应用TCP/IP协议中的三次握手协议查找目标电控设备，匹配成功后，建立点对点网络连接，未匹配成功的设备将相应的CAN节点挂起。

[0037] 匹配成功后电控设备的动作为：目标电控设备完成一段匹配服务程序，把设备置于安全状态，之后处于程序升级的激活态，同时，同一子网内未匹配成功的设备也必须完成一段匹配服务程序，把设备置于安全状态，之后处于程序升级的休眠态。

[0038] 目标电控设备将所需电控设备号标识、芯片型号标识、芯片编号标识、FLASH区域信息等必要信息反馈到上位机，上位机根据反馈信息调入适应该芯片类型及FLASH区域的约束文件。

[0039] 上位机选择要烧写的COFF执行文件，按既定文件的COFF格式进行解析，生成一个下载链表；链表中包括：需要烧写的程序代码在COFF文件中的首地址和长度，下载到FLASH的区域，在FALSH中的首地址和长度，下载子块的块号，以及在程序中的逻辑区域名称等必要信息，判断需要烧写的FLASH区域，进行电擦除；擦除之前需要进行密码验证，防止非操作人员误操作。

[0040] 在CAN协议的应用层移植一种TCP/IP协议下的停-等协议，具体为启动了一个错误检测处理段，错误包括发送错、接收错、校验错和通信超时错，一旦检测到错误，即启动错误的自动恢复例程；

[0041] 擦除完成后，按上述协议和重传机制，电控设备与上位机通过CAN总线交互指令和数据，并将接收到的数据和参数接收到缓存；每到一块数据接收完毕，则把缓存数据烧写入FLASH区，并且反馈烧写和校验状态信息到上位机。

[0042] 待程序烧写完成后，上位机给整个网络发广播帧，被更新的设备收到此帧信息后，跳转到程序入口开始运行，其余各设备CAN节点收到此帧信息后被唤醒继续运行，并反馈唤醒状态。

[0043] 至此，整个升软件级过程结束，各电控设备跳入相应应用程序执行各自功能。

[0044] 本发明通过与各电控设备之间建立点对点连接，对各电控设备控制软件进行升级操作，本领域普通技术人员在本发明精神及技术启示范围内所作出的变形，均应视为在本发明的保护范围之内，本发明的具体保护范围，视其权利要求书而定。