加速汽车软件升级——堆栈刷写技术的应用与挑战

| 背景：

当前汽车市场竞争激烈，多品牌并存，新车发布速度加快，价格逐渐降低，功能日益多样化。随着车辆功能的不断提升与优化，ECU（电子控制单元）的代码量也随之增加，这导致用户在每次车辆软件升级时需要等待较长时间，影响用户体验，进而影响各汽车制造商（OEM）的品牌声誉。为了解决这一问题，确保控制器稳定运行，提升软件刷写的效率，同时不断满足用户的多样化需求，堆栈刷写技术应运而生。

| 技术挑战：

1.确保刷写过程的稳定性：避免在刷写过程中出现中断或错误，导致ECU损坏、文件不完整等；

2.优化刷写的效率：缩短刷写时间，提升生产线和售后刷写的效率；

3.保证刷写数据的可靠性：确保数据在刷写的过程中不会被泄露。

堆栈刷写也叫Queued Flash是一种快捷、有效的数据刷写。在运行刷写时，上位机对ECU同时发送多帧连续的诊断请求到控制器。与传统刷写不同的是，在传统的刷写流程中，上位机和ECU之间是一种一问一答的形式，这就意味着上位机必须等到上一个诊断请求响应后，才能发送下一个诊断响应，从而导致数据传输出现过剩的情况，刷写速度变缓。

而堆栈刷写是在初个诊断请求发出去后，无需等待响应，即可接着发送诊断请求，直到缓存饱和，由此可大大提升刷写速率。

（图1 传统刷写和堆栈刷写区别）

| 方案概述:

本文讲述的堆栈刷写实现方案，是由风丘科技自研的工程诊断仪Q-Testr.Expert和车辆通信卡MC800组成。其主要原理是，将车辆通信卡和电脑连接在一起，实现电脑和通信卡的连接，进而连接到车辆，实现诊断报文的收发。

（图2 方案逻辑图）

| 队列刷写原理：

下文将以一个堆栈刷写的流程示意图进行简单阐述。

（图3 堆栈刷写原理图）

T1时刻：Tester（上位机）发送36 01用来请求，请求刷写数据的一个Block块，之后ECU（控制器）给出流控帧表明自己的诊断传输能力；

T2时刻：Tester发送完最后一个Block块后，没有等待ECU的响应，而是直接发送了下一个请求36 02；

T3时刻：ECU响应36 01正响应；

T4时刻：ECU响应7F 36 78，表示此刻在处理其他的诊断请求，需要等待一会儿。

堆栈刷写核心在于Tester多帧请求发送顺序不能乱，且接收的响应也应按照诊断请求的顺序。

| 优势：

1. 大大提升了刷写速率，尤其在生产线上，每个工位都是有固定的时间，避免因刷写速度缓慢而导致停线，并减少停线时间。

2. 堆栈刷写的大小可设置，便于用户更好管理刷写过程，并可根据实际情况调整刷写堆栈大小，优化资源利用。

3. 对于较大的软件更新包，用户往往需要等待较长时间来完成车辆的升级过程。然而，利用堆栈刷写技术，即可大大缩短这一等待时间，使用户能够更快获取软件新版本，确保汽车系统始终保持实时更新状态。

| 硬件：

此方案中所使用的硬件为风丘科技自研的MC800车辆通信卡。其通信稳定性高，是专为诊断而开发的多总线接口。它拥有两路CANFD、一路以太网，通道独立，互不影响，且可通过4个LED灯显示状态，设计紧凑，还可PC端进行供电。

（图4 MC800车辆通信卡）

| 软件：

Q-Tester.Expert是一个由风丘科技研发的基于ODX（ASAM MCD-2D / ISO 22901-1）国际标准的工程诊断仪，通过此诊断仪可实现与ECU控制器之间的数据交互。基于ODX国际标准的解决方案，其优势在于：ODX数据库不仅可在开发部门交互，而且可释放给生产和售后部门，保证了诊断工具链数据同源，且使用的是统一国际标准的数据格式和数据定义。

（图5 Q-Tester.Expert软件界面）

| 刷写实例：

（图6 刷写截图及报文）