周升輝，王春生，吳光耀，李 偉

多類型控制器同步刷寫方法

周升輝，王春生，吳光耀*，李 偉

（比亞迪汽車工業(yè)有限公司 產(chǎn)品規(guī)劃及汽車新技術(shù)研究院，廣東 深圳 518118）

新能源車輛有控制器多、程序更新速度快的特點(diǎn)，為了解決整車廠下線車輛的控制器及時(shí)更新程序的問題，文章闡述了一種基于C++開發(fā)上位機(jī)的方法，通過增加上位機(jī)通道選擇窗口的方法，使用同一上位機(jī)打開不同的窗口和選擇不同通道的設(shè)置，可同步刷寫多類型的控制器，而且可實(shí)現(xiàn)更換硬件后自動(dòng)識(shí)別再次自動(dòng)刷寫、監(jiān)控刷寫數(shù)據(jù)、自動(dòng)復(fù)位控制器重新刷寫等功能，大大降低了整車廠為下線車輛升級(jí)控制器的時(shí)間成本和人力成本。

控制器，同步刷寫；上位機(jī)；新能源汽車；C++

近年來，隨著新能源車輛的市場(chǎng)占有率逐步升高，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無人駕駛技術(shù)的浪潮風(fēng)起云涌，在一定程度上促進(jìn)了汽車電子技術(shù)的發(fā)展[1]。同時(shí)，人們對(duì)于汽車的各種高端功能、駕駛安全性以及舒適性的要求也越來越高，為了適應(yīng)這種需求，車輛上的控制器呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)[2]。對(duì)于整車廠而言，與配置和功能密切相關(guān)的控制器程序的更新也需要提高刷寫效率來適應(yīng)新能源車輛下線井噴式的增長(zhǎng)。軟件的升級(jí)在新能源車輛開發(fā)及量產(chǎn)過程當(dāng)中是不可避免的，通過軟件升級(jí)可快速滿足配置、功能的升級(jí)或問題的修復(fù)，此方法是最有效最快速的適應(yīng)方法。

對(duì)于整車廠而言，在車輛下線生產(chǎn)環(huán)節(jié)，升級(jí)即將生產(chǎn)安裝控制器的軟件版本來適配下線車輛成為整車廠工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。文章提出了一種基于C++ 刷寫上位機(jī)開發(fā)的方法，通過增加上位機(jī)通道選擇窗口的方法，使用同一上位機(jī)打開不同的窗口和選擇不同通道的設(shè)置，不但可以同步刷寫多套控制器，而且還可實(shí)現(xiàn)多類型控制器的同步刷寫；同時(shí)可實(shí)現(xiàn)更換硬件后自動(dòng)識(shí)別，然后再次自動(dòng)刷寫、監(jiān)控刷寫數(shù)據(jù)、如刷寫失敗后自動(dòng)復(fù)位控制器重新刷寫等功能，大大降低了整車廠為下線車輛升級(jí)控制器的時(shí)間成本和人力成本。

1 多類型控制器同步刷寫開發(fā)方法

車輛上的控制器刷寫途徑多種多樣，包括使用INCA刷寫、VDCI刷寫、VDS刷寫等多種途徑。但是找到一種操作簡(jiǎn)單、成本低廉、多類型控制器同步刷寫，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)刷寫異常，自動(dòng)化重新刷寫，并且能夠?qū)崿F(xiàn)快速刷寫的途徑，是本文介紹的重點(diǎn)[3-5]。

本上位機(jī)是基于C++語言開發(fā)的，首先增加通道窗口選擇項(xiàng)的設(shè)置，打開不同的上位機(jī)刷寫窗口，通道設(shè)置為不同的編號(hào)，每個(gè)通道編號(hào)又對(duì)應(yīng)不同的刷寫控制器，在上位機(jī)中加載控制器相對(duì)應(yīng)的刷寫文件則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多類型控制器的同步刷寫。

控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network, CAN）總線是目前汽車上最為常見的通信方式，是一種有效支持分布式控制盒實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。其采用多主工作方式，網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能參與收發(fā)數(shù)據(jù)，具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性[6-7]。

統(tǒng)一診斷服務(wù)（Unified Diagnostic Services, UDS）是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織為實(shí)現(xiàn)車輛電子系統(tǒng)故障診斷服務(wù)制定的統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

BootLoader為引導(dǎo)加載程序，是在系統(tǒng)運(yùn)行之前執(zhí)行的一段程序。通過這段程序可以初始化硬件設(shè)備，建立內(nèi)存空間的映射表，從而建立適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)軟硬件環(huán)境，為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核做好準(zhǔn)備。

如圖1所示，在刷寫過程中，上位機(jī)先讀取控制器的可刷寫S19文件，放入緩存中，調(diào)用刷寫設(shè)備的USBCANFD設(shè)備的驅(qū)動(dòng)接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)S19內(nèi)容數(shù)據(jù)的發(fā)送[8]；同時(shí)可以使用驅(qū)動(dòng)接口，實(shí)現(xiàn)CAN數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的CAN刷寫規(guī)范，與控制器中BootLoader程序進(jìn)行交互，可實(shí)現(xiàn)對(duì)Flash的擦除和重新刷寫[9-11]。

圖1 多控制器同步刷寫實(shí)現(xiàn)原理圖

2 上位機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能

（1）驅(qū)動(dòng)接口的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)CAN數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送；

（2）USBCANFD設(shè)備類型的默認(rèn)設(shè)置；默認(rèn)設(shè)置為USBCANFD-200U類型，用戶不必再做選擇，即插即用；

（3）S19文件的加載；文件版本信息、生成日期、數(shù)據(jù)區(qū)代碼區(qū)開始地址和結(jié)束地址讀取等；

（4）USBCANFD設(shè)備的自動(dòng)初始化和打開，在點(diǎn)擊讀取信息按鈕后，上位機(jī)自動(dòng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化打開，用戶不需要再單獨(dú)設(shè)置；如果設(shè)備打開失敗，失敗的提示信息會(huì)在對(duì)話框內(nèi)顯示；如若成功，則繼續(xù)進(jìn)行下一步操作[12]；

（5）UDS協(xié)議的交互；包括對(duì)汽車整車控制器（Vehicle Control Unit, VCU）的安全訪問、數(shù)據(jù)的擦除刷寫、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等流程；每一步流程的執(zhí)行結(jié)果都會(huì)在信息提示框進(jìn)行顯示；

（6）刷寫的百分比進(jìn)度提示[13]；

（7）刷寫完成后自動(dòng)識(shí)別新硬件控制器的數(shù)據(jù)，與刷寫數(shù)據(jù)對(duì)比確定是否要重新刷寫，如需重新刷寫，則無需再次加載程序文件，自動(dòng)再次刷寫，大大提高刷寫效率；

（8）每個(gè)上位機(jī)單獨(dú)通過控制一個(gè)刷寫設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)多類型硬件控制器的同步刷寫[14]；

（9）刷寫過程中，自動(dòng)檢測(cè)刷寫數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)本控制器的刷寫數(shù)據(jù)異常或者刷寫失敗時(shí)，自動(dòng)復(fù)位本控制器，從而實(shí)現(xiàn)再次繼續(xù)刷寫[15]；

（10）上位機(jī)支持多個(gè)刷寫界面同時(shí)打開，支持多種控制器的同步刷寫，在生產(chǎn)線緊張的工程中，可大大節(jié)省人力，提高刷寫效率，提高供貨速度[16-17]。

3 實(shí)現(xiàn)方案

在設(shè)備連接方面，如圖2所示，所有的控制器都有一個(gè)穩(wěn)壓電源進(jìn)行集中供電。由于連接的控制器較多，在選擇穩(wěn)壓電源時(shí)，一定要選擇功率較大的穩(wěn)壓電源，否則在同步刷寫時(shí)容易造成電壓拉低，導(dǎo)致刷寫失敗，從而造成刷寫效率的降低。各控制器與刷寫設(shè)備的連接是通過CAN線連接，CAN線一定要選擇防干擾功能的雙絞線；刷寫設(shè)備與電腦的連接采用USB線連接。在打開的刷寫上位機(jī)通道設(shè)置窗口中，一定要選擇與刷寫的控制器相對(duì)應(yīng)的窗口，這樣該刷寫上位機(jī)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)該控制器刷寫的單獨(dú)控制。

圖2 多類型控制器同步刷寫裝置連接示意圖

圖3為上位機(jī)實(shí)現(xiàn)多類型控制器同步刷寫的具體方案。

圖3 多類型控制器同步刷寫實(shí)現(xiàn)步驟

（1）在PC端安裝USB驅(qū)動(dòng)程序；

（2）上位機(jī)加載刷寫設(shè)備的二次開發(fā)庫；

（3）上位機(jī)調(diào)用刷寫設(shè)備的二次開發(fā)庫的二次開發(fā)接口；

（4）通過驅(qū)動(dòng)接口，上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)CAN數(shù)據(jù)的正常接收和發(fā)送；

（5）上位機(jī)根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器的安全訪問、通訊控制、握手服務(wù)、數(shù)據(jù)的擦除和刷寫等流程的控制；

（6）S19文件刷寫完成之后，上位機(jī)按照CRC32_IEEE802.3校驗(yàn)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)通過即完成刷寫流程。

4 實(shí)現(xiàn)效益

4.1 各種刷寫方法優(yōu)劣對(duì)比

目前傳統(tǒng)的控制器刷寫方案有INCA刷寫以及VDCI刷寫，如表1所示，與本方案開發(fā)的上位機(jī)對(duì)比，本方案不但體現(xiàn)出開發(fā)簡(jiǎn)單，開發(fā)周期短的特點(diǎn)，而且相比于商業(yè)刷寫設(shè)備，成本大幅度降低；同時(shí)本方案的刷寫設(shè)備便于攜帶，安裝簡(jiǎn)單，體積小，大大提高了便攜性。

4.2 刷寫速度對(duì)比

如表2所示，用傳統(tǒng)刷寫工具與多路刷寫上位機(jī)工具對(duì)比，多路刷寫上位機(jī)對(duì)比之前的傳統(tǒng)刷寫方式速度平均單個(gè)VCU刷寫速度提升7.14倍左右。

表1 各刷寫方案對(duì)比

USBCANFD設(shè)備方案（本案）INCA刷寫方案VDCI刷寫方案 開發(fā)難度開發(fā)簡(jiǎn)單，開發(fā)周期短開發(fā)難度一般；開發(fā)周期短開發(fā)難度簡(jiǎn)單；開發(fā)周期一般 成本低高中 便捷性和刷寫效率安裝簡(jiǎn)單，傻瓜式安裝；操作簡(jiǎn)便；多控制器同步刷寫總耗時(shí)3 min左右安裝復(fù)雜，且需要授權(quán)文件；刷寫流程復(fù)雜，需要流程培訓(xùn)才能上手，刷寫總耗時(shí)3 min左右安裝復(fù)雜度一般，但是設(shè)備體積有點(diǎn)大，調(diào)試人員在攜帶時(shí)不方便；刷寫總耗時(shí)4 min左右

表2 各刷寫方案對(duì)比

傳統(tǒng)刷寫方式多路上位機(jī)的刷寫方式 單VCU的時(shí)間180 s左右22.5 s左右（8個(gè)平均時(shí)間） 其他環(huán)境準(zhǔn)備和切換時(shí)間對(duì)比每次刷寫都需重復(fù)點(diǎn)擊加載，單個(gè)平均耗時(shí)20 s左右s19加載：只用第一次加載一次即可，接插件插拔時(shí)間：?jiǎn)蝹€(gè)平均耗時(shí)5 s左右（接插件插入3 s，拔出2 s） 綜合平均單個(gè)刷寫耗時(shí)200 s左右28 s左右

4.3 人力資源投入對(duì)比

假如以當(dāng)天的刷寫任務(wù)在4 000 PCS（最大刷寫量）為例，對(duì)比計(jì)算所需人力如圖4所示。

圖4 人力資源投入對(duì)比

按照每日刷寫4 000個(gè)控制器計(jì)算，傳統(tǒng)刷寫方案需要222.2 h，多路刷寫上位機(jī)所需工時(shí)為31 h；傳統(tǒng)刷寫方案所需人力為27.8人，而多路刷寫上位機(jī)僅需4人。

5 結(jié)論

基于C++對(duì)USBCANFD設(shè)備開發(fā)的多路同步刷寫上位機(jī)，設(shè)備穩(wěn)定，設(shè)備價(jià)格比較低廉。不但可以同步刷寫多路控制器，而且可使通過上位機(jī)的配置，實(shí)現(xiàn)多類型控制器不同軟件的同步刷寫。在更換完成硬件后，無需再次添加刷寫文件，可自動(dòng)讀取控制器從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)再次刷寫。上位機(jī)可自動(dòng)檢測(cè)刷寫數(shù)據(jù)，當(dāng)由于某種原因?qū)е滤懯『?，上位機(jī)可復(fù)位控制器然后自動(dòng)再次刷寫。

對(duì)于整車廠而言，多路刷寫上位機(jī)的開發(fā)使用，在新能源滿負(fù)荷生產(chǎn)的今天，可大大降低支持產(chǎn)線工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。以同步刷寫8個(gè)控制器為例，提高刷寫效率7倍以上，所需人力只是原來的七分之一，而且大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了工人工作的舒適度，同時(shí)釋放了大部分工程師的人力，可以在芯片保供、策略開發(fā)等環(huán)節(jié)中投入更大的精力，極大地緩解了人力資源壓力。

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Synchronous Flash Multi-type Controller Method

ZHOU Shenghui, WANG Chunsheng, WU Guangyao*, LI Wei

( Product Planning and New Technology Research Institute, BYD Auto Stry Company Limited,Shenzhen 518118, China )

New energy vehicles have the characteristics of many controllers and fast program update speed. In order to solve the problem of timely updating the program of the controller of the off-line vehicle of the vehicle manufacturer, this paper expounded a method of developing host computers based on C++. By the method of increasing channel selection window of the host computer, using the same host computer to open different windows and select different channel settings, multi-type controllers can be flashed synchronously, and the functions of automatic recognition and automatic flashing again, monitoring and flashing data, and automatic reset controller re-flashing can be realized after replacing the hardware, which greatly reduced the time cost and labor cost of the vehicle manufacturer to upgrade the controller for the off-line vehicle.

Controller; Synchronous flash; Host computer;New energy vehicles;C++

U467

A

1671-7988(2022)21-59-05

U467

A

1671-7988(2022)21-59-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.021.011

周升輝（1982—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)樾履茉凑嚳刂破鬈浖_發(fā)、標(biāo)定匹配及軟件集成測(cè)試，E-mail:zhou.shenghui@byd.com。

吳光耀（1984—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)樾履茉凑嚳刂破鬈浖_發(fā)、標(biāo)定匹配及軟件集成測(cè)試，E-mail:guangyao610@126.com。