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來源：納芯微電子

什么是 OTA？OTA（空中升級技術）是通過無線網絡（如藍牙、Wi-Fi、蜂窩網絡）為設備遠程更新程序的一種技術，無需連接電腦或專用工具即可完成軟件升級。

如今，OTA 已從消費電子逐漸擴展到汽車等領域，車輛 ECU 可以通過 OTA 完成功能優(yōu)化、問題修復或新增功能。隨著 OTA 技術在汽車電子中的不斷普及，OTA 能力也開始從域控制器擴展到各類邊緣節(jié)點設備。

本文以汽車執(zhí)行器節(jié)點為例，介紹基于 NSUC1610 的 LIN OTA 實現方案，并解析相關的軟件架構與關鍵技術。

01OTA 背后的“黃金搭檔”

Bootloader 與 UDS 協(xié)議

1.1. Bootloader：設備的啟動引導程序

類似于電腦開機時首先加載系統(tǒng)引導程序，再啟動 Windows 或 macOS，Bootloader 就是設備的啟動引導程序。它在設備上電后首先運行，負責初始化硬件、檢查系統(tǒng)狀態(tài)，并加載應用程序（例如手機操作系統(tǒng)或汽車控制軟件）。在 OTA 升級過程中，Bootloader 還承擔著執(zhí)行程序更新的重要角色。

如果沒有 Bootloader，設備就無法識別新的升級包，也無法完成程序替換。因此，Bootloader 的穩(wěn)定性和可靠性直接關系到 OTA 升級能否順利完成。

1.2. UDS 協(xié)議：設備與外部系統(tǒng)的通信協(xié)議

要向設備發(fā)送升級指令，需要一套統(tǒng)一的通信協(xié)議。UDS（Unified Diagnostic Services，統(tǒng)一診斷服務）是一套國際通用協(xié)議。它定義了設備（如汽車 ECU、智能家居主控板）與外部系統(tǒng)（如 OTA 服務器或診斷工具）之間的通信規(guī)則，包括升級請求、身份驗證以及數據傳輸等關鍵流程。

UDS 協(xié)議支持多種通信接口，例如 CAN 總線、LIN 總線和以太網等。在汽車系統(tǒng)中，UDS 指令通常通過 CAN 總線進行傳輸，而在一些物聯(lián)網或智能家居設備中，也可以通過 Wi-Fi 或藍牙等方式實現UDS 交互。

SID (服務ID)	名稱	作用
0x10	Diagnostic Session Control （診斷會話控制服務）	主要系統(tǒng)刷寫模式控制，包括APP與Bootloader的程序跳轉。
0x27	Security Access（安全訪問服務）	主要用于在刷寫前進行安全訪問解鎖，以確保刷寫過程的安全性。具體安全校驗算法通常由各 OEM 自行定義，不同廠商之間差異較大。
0x22	Read Data By Identifier （根據標識符讀數據服務）	主要用于讀取ECU的參數，一般0x22服務后面會跟上16 bit DID（數據標識ID），告訴ECU要讀取什么參數，常見參數包括軟件版本號、硬件版本號等。
0x2E	Write Data By Identifier （根據標識符寫數據服務）	主要用于寫入ECU的參數，一般0x2E服務后面會跟上16 bit DID (數據標識ID) 以及參數內容，告訴ECU要寫入什么參數和參數內容，常見參數包括刷寫日期信息、刷寫者ID等。
0x31	Routine Control （例程控制服務）	主要用于一些刷寫過程控制，比如請求Flash擦除，請求數據完整性校驗，請求軟件兼容性校驗。

0x34	Request Download （請求下載服務）	主要用于在程序數據下載前告訴ECU：接下來要進行數據下載，并指定下載地址及數據塊大小等信息。
0x36	Transfer Data （數據傳輸服務）	主要用于數據傳輸服務，在傳輸 Flash 數據時，ECU 在接收完成后通常會按照既定流程執(zhí)行數據寫入或編程操作。
0x37	Request Transfer Exit （請求退出數據傳輸）	主要用于完成一個數據塊的數據傳輸服務后，退出數據傳輸。
0x11	ECU Reset（ECU 復位服務）	主要用于完成整個程序更新過程，ECU復位后跳轉至更新后的APP代碼執(zhí)行應用程序。

02OTA 升級的“安全密碼”

從數據校驗到身份認證

OTA 升級并非簡單的文件傳輸，還需要確保升級過程的安全性與可靠性。系統(tǒng)既要防止升級包在傳輸過程中被篡改，也要避免未經授權的設備偽裝成服務器發(fā)送升級指令。為此，OTA 升級通常會引入多種安全機制，主要包括數據完整性校驗與身份認證。

數據完整性校驗：CRC32 與 SHA256
CRC32 ：通過計算數據的循環(huán)冗余校驗值，對傳輸數據進行完整性校驗，用于檢測升級包在傳輸過程中是否發(fā)生損壞或數據錯誤。
SHA256 ：一種常見的哈希算法，可將任意長度的數據生成固定長度的 256 位哈希值。只要原始數據有 1 比特變化，哈希值就會完全不同，能有效識別惡意篡改。

身份認證：RSA 加密與數字簽名
RSA2048 + PSS 簽名：OTA 服務器使用私鑰對升級包進行數字簽名，設備接收到升級包后通過對應的公鑰進行驗簽。只有簽名驗證通過后，設備才會執(zhí)行升級操作，從而確保升級包來源可信。
安全訪問服務（UDS SID 0x27）：在執(zhí)行升級操作前，設備通常會通過 UDS 的安全訪問服務進行權限驗證。服務器需要提供相應的安全憑證（如密鑰或挑戰(zhàn)響應數據），驗證通過后系統(tǒng)才會開放刷寫權限，防止未授權設備強制刷寫。

實現算法相關要求	LIN時序相關要求
采用MASK+AES128+CRC32三段式安全訪問算法 RSA2048+PSS實現軟件驗簽傳輸數據時完成SHA256哈希算法的預計算	功能尋址僅執(zhí)行服務不回復，物理尋址回復且執(zhí)行服務功能尋址幀插入物理尋址多幀中需要忽略功能尋址幀，保留物理尋址幀的解析執(zhí)行 LIN多幀時序超時要求NCr=1000ms，Nas=1000ms 其他LIN要求參考LIN 2.1標準相關規(guī)范

*表：來自主機廠的 LIN OTA 需求

03OTA 如何適配不同設備？

三大移植注意事項

對于汽車的不同零部件，OTA 需要適配差異較大的硬件環(huán)境。工程師在移植 OTA 方案時，通常需要重點關注以下幾個方面：

1	硬件資源適配不同設備的內存、Flash 容量差異巨大。例如，一些資源受限的嵌入式設備通常需要采用分塊方式傳輸升級包，而性能更高的汽車 ECU 則可以支持整包下載。
2	通信接口兼容需根據設備的通信方式（CAN/LIN 總線、Wi-Fi、藍牙）對 UDS 協(xié)議實現進行適配，以保證升級指令和數據傳輸的穩(wěn)定性。例如，在 LIN 總線設備中，通常需要對長幀數據進行拆分處理，以避免通信過程中的數據丟失。
3	版本管理與回滾機制記錄設備當前軟件版本，僅允許接收更高版本或官方指定版本的升級包。預留回滾機制：當升級過程中出現異常（如斷電或硬件兼容問題）時，Bootloader 可以自動恢復到上一穩(wěn)定版本，避免設備無法正常啟動。

納芯微的NovoGenius系列包含嵌入式電機控制系列，氛圍燈驅動系列等，可應用于汽車邊緣節(jié)點感知、智能執(zhí)行器以及氛圍燈控制等場景。

基于NSUC1610實現主機廠 LIN OTA 軟件框架：

軟件框架特點

采用自上而下的分層架構實現各項功能；

模塊間通過回調和互斥鎖機制實現任務同步；

UDS APP主要通過輪詢 UDS 服務配置表處理診斷服務消息，同時對 LIN 配置識別服務表進行處理。由于 0x7E 功能尋址無需回復，因此在 UDS APP 組件中進行相關處理；

FLASH APP組件主要負責 Flash 的擦除、編程等操作。相關操作通過狀態(tài)機運行，并與 UDS 任務進行異步協(xié)同：UDS 觸發(fā) Flash 操作任務，而 Flash APP 通過狀態(tài)機完成實際的擦寫過程；

SHA256和RSA APP組件主要執(zhí)行哈希計算和數字簽名驗證任務，這些任務同樣由 UDS APP 異步觸發(fā)執(zhí)行；

TP APP主要負責 LIN 傳輸層任務，在完成組幀后異步通知 UDS APP 進行處理；當收到解幀請求時，則運行解幀狀態(tài)機完成數據解析。

聯(lián)系我們

從手機到汽車，從智能家居到工業(yè)設備，OTA 技術正在不斷改變產品的生命周期管理方式。它讓硬件不再是“出廠即固定”的產品，而是可以通過軟件持續(xù)升級與優(yōu)化，逐步提升功能與用戶體驗。

當設備提示“有新版本可用”時，背后往往涉及 Bootloader 的升級管理、UDS 協(xié)議的通信機制以及 RSA 等安全技術的保障。正是這些技術的協(xié)同工作，使設備能夠安全、穩(wěn)定地完成遠程升級。

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