基于CAN的数据无损代码更新方法设计与应用
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Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
基于 ＣＡＮ 的数据 无损代码更新方法设计与应用
李 会 ，王 宜怀 ，王 磊
（苏 州 大 学 计 算 机 科 学 与 技 术 学 院 ，江 苏 苏 州 ２１５０００）
摘 要 ：为 了提 高 车 载 设 备 在 复 杂 工作 环 境 下 固件 升 级 的 稳 定 性 及 可 靠 性 ，深 入 分 析 并 研 究 ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ机 制 ，以 汽 车
０ 引 言 针 对 汽 车 电 子 在 复 杂 工 作 环 境 下 更 新 固 件 过 程 繁
琐 、稳 定 性 不 高 、数 据 易 丢 失 、实 时 性 欠 佳 等 情 况 …，以 电 磁 环 境 较 复 杂 的无 刷 直 流 电 机 控 制 器 为 例 ，深 人 剖 析 Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ机 制 ［２－４］，使 用 自 定 义 的 ＢＬＣ 通 信 协 议 ，基 于 面 向 汽 车 电 子 的 ＣＡＮ总 线 通 信 方 式 ［５１，结 合 用 户 程 序 运 行 区 与 备 份 区 交 替 使 用 的 方 式 ，设 计 了数 据 无 损 的 代 码 更 新 方 法 ，实 现 了 数 据 稳 定 传 输 、快 速 下 载 更 新 等 功 能 。 同 时 还 对 Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ代 码 区 进 行 保 护 ，并 采 用 ＭＣＵ 加 密 与 后 门 密 钥 验 证 机 制 防 止 外 界 对 用 户 应 用 程 序 区 的 意 外 修 改 ，从 而 增 强 系 统 的 稳 定 性 和 可 靠 性 。 １ 系统 介 绍 １．１ ＣＡＮ 节 点 硬 件 构 成
关 键 词 ：ＣＡＮ 总 线 ；ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ技 术 ；数 据 无 损 ；代 码 更 新
中 图 分 类 号 ：ＴＰ３９３
文 献 标 识 码 ：Ａ
ＤＯｌ：１０．１６１５７／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５８－７９９８．２０１６．０１．０１０
中文 引用格 式 ：李 会 ，王宜 怀 ，王 磊 ．基 于 ＣＡＮ 的数 据 无损 代 码更 新 方 法 设计 与 应用 ［Ｊ】．电子技 术 应 用 ，２０１６，４２（１）：４０－４３ 英 文 引 用 格 式 ：Ｌｉ Ｈｕｉ，Ｗａｎｇ Ｙｉｈｕａｉ，Ｗａｎｇ Ｌｅｉ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＡＮ－ｂａｓｅｄ ｃｏｄｅ ｕｐｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄａｔａ ｌｏｓｓｌｅｓｓ［Ｊ】 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，２０１６，４２（１）：４０－４３．
Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＡＮ－ｂａｓｅｄ ｃｏｄｅ ｕｐｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄａｔａ ｌｏｓｓｌｅｓｓ
Ｌｉ Ｈｕｉ，Ｗ ａｎｇ Ｙｉｈｕａｉ，Ｗ ａｎｇ Ｌｅｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｏｏｃｈｏｗ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｕｚｈｏｕ ２１５０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｅｖｉｃｅ ｗｈｉｌｅ ｆ ｉｒｍｗａｒｅ ｕｐｇｒａｄｉｎｇ ｉｎ ａ ｃｏｍｐｌｅｘ ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｎ— ｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａ ｄａｔａ ｌｏｓｓｌｅｓｓ ｃｏｄｅ ｕｐｄａｔｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ＣＡＮ ｂｕｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎ—ｄｅｐｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｒｅ— ｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏ ｔｌｏａｄｅｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｔｏｏｋ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｓ ｔｈｅ ｃａｒｒｉｅｒ．Ｔ ｈ ｉｓ ｓｃｈｅｍｅ ｓｅｎｄｓ ｔｈｅ ｕｓｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｐａｒｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｍ ａｃｈｉｎｅ ａｎｄ ｓｔｏｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｑｕｅｕｅ ｌｉｓｔ， ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｔｈｒｏｕｇｈ ＣＡＮ ｂｕｓ ｕｓｉｎｇ ＢＬＣ ｌｏｓｓ— ｌｅｓｓ ｄａｔａ ｃｏｍｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏ１． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｃｏｍ ｂｉｎｅｓ ａ ｄａｔａ ｌｏｓｓｌｅｓｓ ｃｏｄｅ ｂａｃｋｕｐ ｗｉｔｈ Ｆｌａｓｈ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｔｏ ｒｅａ ｌ ｉｚｅ ｃｏｄｅ ｕｐｄａｔｉｎｇ ａｎｄ ｂｕｇ ｒｏｌｌｂａｃｋ．Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｓｃｈｅｍ ｅ ｈａｓ ａ ｈｉｇｈ ｆａｕｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｔ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ， ｃｏｕｌｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｃｏｄｅ ｕｐｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｏｕｔ ｄａｔａ ｌｏｓｓ ａｔ ｂｅｌｏｗ ２０ Ｈｚ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｉｓ ｓｃｈｅｍｅ ｍａｙ ｐｒ ｏｖｉｄｅｓ ａ ｎｅｗ ｉｄｅａ ｆｏｒ ｏｔｈｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ’ ｆｉｒ ｍ ｗａｒｅ ｕｐｄａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏｍｐｌｅｘ ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＡＮ Ｂｕｓ；ｂｏｏｆ ｌｏａｄｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｄａｔａ ｌｏｓｓｌｅｓｓ；ｃｏｄｅ ｕｐｄａｔｉｏｎ
无 刷 直 流 电机 控 制 器 为 载 体 ，提 出 了一 种 基 于 ＣＡＮ 总 线 通 信 方 式 的 数 据 无 损 代 码 更 新 方 法 。将 上 位 机 解 析 后 的 用
户 应 用 程 序 以链 表 队 列 的 方 式 存 储 并根 据 数 据 无 损 的 ＢＬＣ 通 信 协 议 通 过 ＣＡＮ 总 线 发 送 给 控 制 器 ，控 制 器 结 合 数 据
无损 的 代 码 备 份 和 Ｆｌａｓｈ加 密机 制 实现 用 户代 码 的 更 新 和 错 误 回 退 等 功 能 。 实 验 结 果 表 明 ，本 设 计 方 法 具 有 很 强 的
容 错 能 力 ，可 实现 ２０ Ｈｚ以 下 的 数 据 无损 代 码 种 固件 升 级 的 新 思 路 。
基于 ＣＡＮ 的数据 无损代码更新方法设计与应用
李 会 ，王 宜怀 ，王 磊
（苏 州 大 学 计 算 机 科 学 与 技 术 学 院 ，江 苏 苏 州 ２１５０００）
摘 要 ：为 了提 高 车 载 设 备 在 复 杂 工作 环 境 下 固件 升 级 的 稳 定 性 及 可 靠 性 ，深 入 分 析 并 研 究 ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ机 制 ，以 汽 车
０ 引 言 针 对 汽 车 电 子 在 复 杂 工 作 环 境 下 更 新 固 件 过 程 繁
琐 、稳 定 性 不 高 、数 据 易 丢 失 、实 时 性 欠 佳 等 情 况 …，以 电 磁 环 境 较 复 杂 的无 刷 直 流 电 机 控 制 器 为 例 ，深 人 剖 析 Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ机 制 ［２－４］，使 用 自 定 义 的 ＢＬＣ 通 信 协 议 ，基 于 面 向 汽 车 电 子 的 ＣＡＮ总 线 通 信 方 式 ［５１，结 合 用 户 程 序 运 行 区 与 备 份 区 交 替 使 用 的 方 式 ，设 计 了数 据 无 损 的 代 码 更 新 方 法 ，实 现 了 数 据 稳 定 传 输 、快 速 下 载 更 新 等 功 能 。 同 时 还 对 Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ代 码 区 进 行 保 护 ，并 采 用 ＭＣＵ 加 密 与 后 门 密 钥 验 证 机 制 防 止 外 界 对 用 户 应 用 程 序 区 的 意 外 修 改 ，从 而 增 强 系 统 的 稳 定 性 和 可 靠 性 。 １ 系统 介 绍 １．１ ＣＡＮ 节 点 硬 件 构 成
关 键 词 ：ＣＡＮ 总 线 ；ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ技 术 ；数 据 无 损 ；代 码 更 新
中 图 分 类 号 ：ＴＰ３９３
文 献 标 识 码 ：Ａ
ＤＯｌ：１０．１６１５７／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５８－７９９８．２０１６．０１．０１０
中文 引用格 式 ：李 会 ，王宜 怀 ，王 磊 ．基 于 ＣＡＮ 的数 据 无损 代 码更 新 方 法 设计 与 应用 ［Ｊ】．电子技 术 应 用 ，２０１６，４２（１）：４０－４３ 英 文 引 用 格 式 ：Ｌｉ Ｈｕｉ，Ｗａｎｇ Ｙｉｈｕａｉ，Ｗａｎｇ Ｌｅｉ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＡＮ－ｂａｓｅｄ ｃｏｄｅ ｕｐｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄａｔａ ｌｏｓｓｌｅｓｓ［Ｊ】 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，２０１６，４２（１）：４０－４３．
Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＡＮ－ｂａｓｅｄ ｃｏｄｅ ｕｐｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄａｔａ ｌｏｓｓｌｅｓｓ
Ｌｉ Ｈｕｉ，Ｗ ａｎｇ Ｙｉｈｕａｉ，Ｗ ａｎｇ Ｌｅｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｏｏｃｈｏｗ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｕｚｈｏｕ ２１５０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｅｖｉｃｅ ｗｈｉｌｅ ｆ ｉｒｍｗａｒｅ ｕｐｇｒａｄｉｎｇ ｉｎ ａ ｃｏｍｐｌｅｘ ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｎ— ｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａ ｄａｔａ ｌｏｓｓｌｅｓｓ ｃｏｄｅ ｕｐｄａｔｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ＣＡＮ ｂｕｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎ—ｄｅｐｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｒｅ— ｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏ ｔｌｏａｄｅｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｔｏｏｋ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｓ ｔｈｅ ｃａｒｒｉｅｒ．Ｔ ｈ ｉｓ ｓｃｈｅｍｅ ｓｅｎｄｓ ｔｈｅ ｕｓｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｐａｒｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｍ ａｃｈｉｎｅ ａｎｄ ｓｔｏｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｑｕｅｕｅ ｌｉｓｔ， ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｔｈｒｏｕｇｈ ＣＡＮ ｂｕｓ ｕｓｉｎｇ ＢＬＣ ｌｏｓｓ— ｌｅｓｓ ｄａｔａ ｃｏｍｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏ１． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｃｏｍ ｂｉｎｅｓ ａ ｄａｔａ ｌｏｓｓｌｅｓｓ ｃｏｄｅ ｂａｃｋｕｐ ｗｉｔｈ Ｆｌａｓｈ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｔｏ ｒｅａ ｌ ｉｚｅ ｃｏｄｅ ｕｐｄａｔｉｎｇ ａｎｄ ｂｕｇ ｒｏｌｌｂａｃｋ．Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｓｃｈｅｍ ｅ ｈａｓ ａ ｈｉｇｈ ｆａｕｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｔ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ， ｃｏｕｌｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｃｏｄｅ ｕｐｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｏｕｔ ｄａｔａ ｌｏｓｓ ａｔ ｂｅｌｏｗ ２０ Ｈｚ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｉｓ ｓｃｈｅｍｅ ｍａｙ ｐｒ ｏｖｉｄｅｓ ａ ｎｅｗ ｉｄｅａ ｆｏｒ ｏｔｈｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ’ ｆｉｒ ｍ ｗａｒｅ ｕｐｄａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏｍｐｌｅｘ ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＡＮ Ｂｕｓ；ｂｏｏｆ ｌｏａｄｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｄａｔａ ｌｏｓｓｌｅｓｓ；ｃｏｄｅ ｕｐｄａｔｉｏｎ
无 刷 直 流 电机 控 制 器 为 载 体 ，提 出 了一 种 基 于 ＣＡＮ 总 线 通 信 方 式 的 数 据 无 损 代 码 更 新 方 法 。将 上 位 机 解 析 后 的 用
户 应 用 程 序 以链 表 队 列 的 方 式 存 储 并根 据 数 据 无 损 的 ＢＬＣ 通 信 协 议 通 过 ＣＡＮ 总 线 发 送 给 控 制 器 ，控 制 器 结 合 数 据
无损 的 代 码 备 份 和 Ｆｌａｓｈ加 密机 制 实现 用 户代 码 的 更 新 和 错 误 回 退 等 功 能 。 实 验 结 果 表 明 ，本 设 计 方 法 具 有 很 强 的
容 错 能 力 ，可 实现 ２０ Ｈｚ以 下 的 数 据 无损 代 码 种 固件 升 级 的 新 思 路 。