基于带有OS操作系统的控制器的刷写测试实践

在车载控制器网络诊断诸多测试场景中，刷写（Flashing）是一个比较常见的功能，如控制器早期开发阶段的BUG修复、功能迭代，量产后的软件升级、召回补丁等场景下都需要对ECU进行刷写。常规的刷写流程是按照内存地址将应用程序直接写入到控制器内部。该过程需先擦除原有应用程序，若刷写意外中断且控制器不具备双分区(A/B区)功能，将导致应用程序被清空，使控制器丧失基本功能甚至“变砖”。

本文介绍一种面向现代汽车电子架构的更高效的刷写方法——OS系统刷写（基于带有操作系统控制器的刷写）。该方法常基于DoIP协议（Diagnostic communication over Internet Protocol），将完整的软件包以文件传输方式“拷贝”到目标路径，控制器在内部自行解析校验，从而显著提升刷写过程的安全性和稳定性。

一、测试环境

采用Vector公司的软硬件设备搭建测试环境，实现报文的监测以及通过USB实现对程控电源的控制。

主要组成：

供电电源VH1160：可编程直流电源，用于为被测ECU提供标准电压（通常12V/24V），可以独立控制KL15、KL30和KL31的通断，并可在刷写故障注入测试中动态调节电压（如欠压、过压）。
VN56XX设备：用于实现以太网数据的发送和接收。配合CANoe的以太网协议栈，可实时解析DoIP、SOME/IP、UDP等应用层协议。
上位机（PC）：安装CANoe 15.0及以上版本，并集成Option Ethernet等扩展模块。通过CANoe结合VN56xx设备，实现上位机与控制器之间的刷写数据交互。

二、测试流程&重点步骤

OS系统刷写与非OS系统刷写，在宏观流程上均遵循UDS（ISO 14229-1协议）所定义的三个阶段：预编程步骤（Pre-Programming Step）、主编程步骤（Programming Step）、后编程步骤（Post-Programming Step）。但二者在编程步骤中的实现方式存在显著差异。

（一）预编程步骤

OS系统刷写的预编程步骤与非OS系统刷写的预编程步骤相同，旨在将ECU从正常运行状态切换至“就绪”状态，确保刷写过程中不会受到非诊断报文和故障码的干扰。

关键操作：

会话切换：通过UDS服务 0x10 01进入默认会话模式，再通过UDS服务 0x10 83进入扩展会话模式。
禁止DTC设置：通过UDS服务0x85 82，禁止控制器更新 DTC 状态位。
通信控制：通过UDS服务0x28 83 03暂停非刷写相关的总线通信，防止干扰刷写流程。

（二）主编程步骤

主编程步骤是OS系统刷写的核心环节。OS系统刷写：ECU内部运行一个轻量级文件系统。上位机通过DoIP协议，将完整的软件包作为一个文件直接写入到目标路径。底层利用TCP/IP的窗口和重传机制保证可靠传输，传输速率可达百Mbps级别，几分钟内即可完成大文件传输。

OS系统刷写采用0x38服务替代传统刷写流程中的0x34服务，将刷写方式从单纯的“内存块写入”升级为“文件级管理”。同时，该服务支持多种操作模式（ModeOfOperation），包括添加文件（AddFile）、删除文件（DeleteFile）、替换文件（ReplaceFile）、读取文件（ReadFile）及读取目录（ReadDir）等。由此，诊断工程师可像操作本地文件系统一样，直接对ECU存储空间中的文件进行精细化管理，而无需直接针对底层内存地址进行盲目写入。

关键操作：

请求文件下载：使用UDS服务：0x38服务，即请求文件传输服务。
0x38服务格式：0x38 + modeOfOperation +filePathAndNameLength+filePathAndName+dataFormatIdentifier+fileSizeParameterLength+fileSizeUncompressed+fileSizeCompressed
modeOfOperation为操作模式，包括0x01添加文件；0x02删除文件；0x03替换文件；0x04读取文件；0x05读取目录；
filePathAndNameLength表示路径和名字的长度占据字节。
filePathAndName表示文件路径当modeOfOperation = 0x05时，此参数为要读取的目录。
dataFormatIdentifier表示数据格式，当modeOfOperation = 0x02 or 0x05时，不包含此参数。
fileSizeParameterLength表示fileSizeUncompressed和fileSizeCompressed的长度占据字节，当modeOfOperation =0x02 or0x04 or 0x05时，不包含此参数。
fileSizeUncompressed表示未压缩数据大小当modeOfOperation = 0x02 or 0x04 or 0x05时，不包含此参数
fileSizeCompressed表示压缩数据大小当modeOfOperation= 0x02 or 0x04 or 0x05时，不包含此参数。
文件数据传输：通过 0x36 服务连续发送文件数据块，数据传输完成后通过0x37服务告知ECU数据传输任务完成。
文件写入与激活流程：
触发安装：数据传输完成后，Tester 通过 0x31 01服务并携带指定的例程标识符（RID），向ECU请求启动安装流程。
执行安装：ECU 收到请求后，将暂存在缓冲区的文件，烧录至其目标应用分区。
进度查询：在安装过程中，Tester 持续使用 0x22 服务指定的数据标识符（DID）读取安装进度。