隨著軟件定義汽車時代的到來，汽車域控制器的軟件體量越來越大，使用傳統(tǒng)的診斷服務(wù)做軟件升級將無法滿足升級時間需求，已有OEM使用一種新型的升級方法來提升軟件升級的效率，本文將從汽車電子測試的角度出發(fā)，探討這種新型升級的測試方案。

“智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動化、共享化”已成為汽車產(chǎn)業(yè)變革的必然趨勢，汽車產(chǎn)品逐步由傳統(tǒng)代步機(jī)械工具向新一代具備感知和決策能力的智能終端轉(zhuǎn)變?！八幕弊兏镖厔莸男枨笫沟闷嚨碾娮与姎饧軜?gòu)由分布式處理器架構(gòu)逐步向域控制器架構(gòu)和中央計(jì)算平臺架構(gòu)演變，汽車軟件將成為定義整車功能的關(guān)鍵[1]。而車內(nèi)的域控制器承擔(dān)了新四化的主要功能，電子架構(gòu)也大多采用MPU/SOC+MCU方案，如智能網(wǎng)聯(lián)域控制器、智能座艙域控制器、智能駕駛域控制器等，域控之間的通信也主要使用車載以太網(wǎng)。針對域控制器的升級軟件大小往往是幾百M(fèi)B甚至幾GB，使用傳統(tǒng)的診斷服務(wù)實(shí)現(xiàn)軟件傳輸與更新，無法有效利用以太網(wǎng)總線帶寬，對產(chǎn)線升級或者OTA升級的效率都會產(chǎn)生影響。針對大體量的軟件升級，已有OEM使用一種新型升級方案，基于SOA與一種文件傳輸協(xié)議實(shí)現(xiàn)域控制器的軟件升級。

1 軟件升級方案概述

1.1 基于DoIP與UDS協(xié)議的升級方案介紹

UDS協(xié)議是診斷服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，規(guī)定了診斷服務(wù)的具體命令[2]。使用UDS服務(wù)刷寫是目前更新汽車控制器軟件的主要方案。針對域控制器，主要使用DoIP+UDS協(xié)議來實(shí)現(xiàn)刷寫方案。DoIP（Diagnostic communication over Internet Protocol）是一種基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的診斷?；谠撛\斷協(xié)議，主機(jī)廠和售后工程可以對車輛進(jìn)行診斷、刷新等操作[3]。在此種方案中，DoIP用來傳輸診斷數(shù)據(jù)，通過UDS的0x34/0x38、0x36、0x37診斷服務(wù)實(shí)現(xiàn)升級軟件的控制與傳輸，文件的傳輸主要通過0x36服務(wù)。如圖1所示，DoIP的報頭長度為8個字節(jié)，另外在凈荷中有4個字節(jié)用來表示邏輯地址，在0x36傳輸數(shù)據(jù)過程中，UDS中的SID+blockSequenceCounter占據(jù)兩個字節(jié)，所以每次傳輸一次數(shù)據(jù)，有14個字節(jié)的占用。

圖1 DoIP報文結(jié)構(gòu)

另外一方面，由于協(xié)議分層，域控制器收到TCP數(shù)據(jù)后，需要將數(shù)據(jù)分配給DoIP協(xié)議棧處理，再分配給UDS協(xié)議棧處理，每個層級都需要給相應(yīng)的ACK，如圖2所示，DoIP數(shù)據(jù)傳輸時域控制器需要響應(yīng)DoIP 0x8002報文（使用簡化版DoIP時不需要），在UDS層收到診斷請求后，需要回復(fù)肯定響應(yīng)，Tester才能繼續(xù)發(fā)送診斷數(shù)據(jù)。

圖2 數(shù)據(jù)傳輸分層

基于以上兩點(diǎn)，DoIP+UDS的方案受到報頭長度、協(xié)議分配處理、協(xié)議響應(yīng)影響數(shù)據(jù)傳輸效率，無法有效利用以太網(wǎng)總線帶寬。

1.2 基于SOA與文件傳輸協(xié)議的域控制器軟件升級方案介紹

在軟件定義汽車的時代，越來越多的OEM選擇基于SOA架構(gòu)開發(fā)軟件。SOA是從遵循服務(wù)導(dǎo)向原則的可重用服務(wù)中構(gòu)建復(fù)雜軟件系統(tǒng)的方法[4]，即面向服務(wù)的架構(gòu)；目前在汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)SOA架構(gòu)的主要有SOME/IP與DDS兩種協(xié)議；軟件更新可以在SOA架構(gòu)下采取新的方案；已有OEM使用一種實(shí)現(xiàn)了SOA架構(gòu)的協(xié)議與一種文件傳輸協(xié)議，來實(shí)現(xiàn)域控制器的軟件升級。以下簡稱“SOA協(xié)議”和“文件傳輸協(xié)議”。

主要的流程如圖3所示，由主節(jié)點(diǎn)來發(fā)起升級任務(wù)，此流程主要在車內(nèi)進(jìn)行。主節(jié)點(diǎn)首先通過SOA協(xié)議給從節(jié)點(diǎn)建立升級任務(wù)，再將升級包通過文件傳輸協(xié)議發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)，同時通過SOA協(xié)議控制升級流程；文件傳輸協(xié)議基于可靠TCP傳輸協(xié)議，在傳輸數(shù)據(jù)過程中，利用TCP傳輸數(shù)據(jù)的可靠性與速度，無其他上層協(xié)議的報頭占用，無上層協(xié)議的轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)升級包的穩(wěn)定、可靠、快速傳輸，并且流程簡單。相比使用診斷服務(wù)實(shí)現(xiàn)升級，此流程簡潔高效，能快速實(shí)現(xiàn)升級軟件的目的。

圖3 基于SOA協(xié)議升級流程簡介

2 基于SOA與文件傳輸協(xié)議的域控制器升級測試方案介紹

2.1 測試用例

基于SOA與文件傳輸協(xié)議的域控制器升級測試，主要分為主節(jié)點(diǎn)測試與從節(jié)點(diǎn)測試。針對從節(jié)點(diǎn)升級測試，主要分為以下幾個部分：①正向流程測試；②狀態(tài)跳轉(zhuǎn)測試；③故障碼測試；④場景測試。測試內(nèi)容如表1所示。

表1 從節(jié)點(diǎn)測試用例分類

針對主節(jié)點(diǎn)升級測試，主要分為以下幾部分：①主節(jié)點(diǎn)自升級測試；②流程控制測試；③故障處理測試；④場景測試。測試內(nèi)容如表2所示。

表2 主節(jié)點(diǎn)用例測試分類

2.2 測試環(huán)境

使用Vector的CANoe+VN56xx來開發(fā)測試用例與執(zhí)行測試，加上基本外設(shè)，如程控電源等，可以快速搭建好測試環(huán)境，如圖4所示。在自動化測試中，使用CANoe仿真主節(jié)點(diǎn)，主要實(shí)現(xiàn)的是SOA協(xié)議與文件傳輸協(xié)議兩個模塊功能：①仿真CANoe作為主節(jié)點(diǎn)，發(fā)送SOA協(xié)議請求給DUT，來控制升級流程；②仿真CANoe作為文件傳輸協(xié)議Server，收到DUT的請求后，將升級包發(fā)送給DUT。測試腳本框圖如圖5所示。

圖4 測試環(huán)境

圖5 測試腳本框圖

2.3 測試示例

CANoe仿真主節(jié)點(diǎn)給從節(jié)點(diǎn)建立升級任務(wù)后，從節(jié)點(diǎn)請求升級包路徑，仿真主節(jié)點(diǎn)響應(yīng)升級包路徑，從節(jié)點(diǎn)使用文件傳輸協(xié)議獲取升級包。仿真主節(jié)點(diǎn)使用文件傳輸協(xié)議發(fā)送升級包，在傳輸過程中可以使用SOA協(xié)議周期讀取傳輸進(jìn)度，等待傳輸完成后，仿真主節(jié)點(diǎn)發(fā)送安裝請求，在安裝過程中周期讀取安裝進(jìn)度。圖6是傳輸升級文件階段的測試報告，從報告中可以查看具體的升級流程，并能查看文件傳輸進(jìn)度，圖7是測試數(shù)據(jù)的示例。文件傳輸完成后，則通過SOA協(xié)議控制安裝升級包，如圖8所示。通過測試腳本，將升級流程簡化為報告，幫助測試人員將精力從大量的數(shù)據(jù)中抽出，集中在測試流程的分析上。

圖6 建立任務(wù)與傳輸過程測試報告

圖7 一種“文件傳輸協(xié)議”傳輸數(shù)據(jù)

圖8 安裝升級包測試報告

3 結(jié)論

軟件帶動著汽車技術(shù)的革新，引領(lǐng)汽車產(chǎn)品差異化發(fā)展潮流，正逐漸成為汽車信息化、智能化發(fā)展的基礎(chǔ)和核心[5]。同時，越來越復(fù)雜的軟件對軟件開發(fā)、測試都帶來巨大的挑戰(zhàn)，安全、可靠、高效的軟件更新是軟件持續(xù)優(yōu)化迭代的重要保障。在汽車軟件研發(fā)階段中，軟件更新功能可靠性與穩(wěn)定性，需要通過設(shè)計(jì)測試用例并通過測試實(shí)施，確保軟件更新功能滿足需求。本文介紹基于SOA與文件傳輸協(xié)議的域控制器升級測試方案，其在汽車電子領(lǐng)域已廣為接受并采用。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬承恩.智能汽車軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢分析[J].軟件和集成電路，2021（10）：56-59.

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[3]黃志堅(jiān)，姜立標(biāo).基于Ethernet的車載ECU診斷刷新研究[J].汽車零部件，2021（7）：17-21.

[4]李丹，鄭紅麗，回姝，等.智能網(wǎng)聯(lián)時代汽車智能座艙操作系統(tǒng)的發(fā)展[J].汽車文摘，2022（5）：1-6.

[5]方祥毅，張永嘉.大數(shù)據(jù)背景下軟件定義安全的服務(wù)架構(gòu)研究與分析[J].數(shù)碼世界，2018（11）：108-109.

編輯：黃飛

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