基于车载以太网的OTA升级

一. 简介

本人就职于北京的一家汽车电子科技公司，接到了广汽的订单。22年4月份接到一个订单：广汽乘用车M8，OTA升级的开发。OTA(Over-the-Air Technology)，理解的话就是：无线传输技术。本次的开发，运用到的知识包括：TCP/IP协议，DoIP协议，UDS协议，开发语言为C语言，开发环境为Linux，gcc编译，Linux环境下调试，Make文件等等。

二. 协议简述

TCP/IP协议就不说了，它是互联网通信的最常用的一个通信协议，自我20年开始工作以来，首先负责的就是网络通信这一块。

DoIP是基于TCP/IP协议的一个通信协议，协议格式如下图：

这个协议栈，是公司买的AUTOSAR的软件，可以根据需求直接在软件上进行配置，然后直接生成代码。软件如下图：

UDS协议，本次OTA开发，运用了多种协议，协议之间的关系为嵌套。UDS嵌套入DoIP协议，DoIP协议嵌入TCP协议。下图简单介绍了，何为UDS协议，UDS具体划分为哪些功能。

三. 程序流程

整个升级流程分为两个阶段，预升级阶段，升级阶段。

第一阶段，为预升级阶段，验证版本号，会话模式切换，例程控制，DTC控制设置，通信控制。

第二阶段，到了实际的升级流程。其流程图如下：

会话模式切换，秘钥申请，写入ID，下载flash driver文件，例程控制

OTA的核心部分是下面三个步骤：

#34 请求下载

#36 传输数据

#37 下载结束

四. 程序简要

所有的程序都在INVO-OTA文件下面，整体的架构为，OTA功能，在整个工程中相当于线程；编译这个程序后，会生成静态库文件.so ，供其他地方调用。

工程文件如下图左侧

lib_ota.c ota初始化部分，及与上位机直接调用的接口。程序的设计思路是，写一个结构体，结构里面包含了上位机所需要调用到的函数接口。

#include "Network_DoIP_SoAd_Sys.h"
#include "Dcm/Dcm.h"
#include "Invo_Upgrade_Flag.h"
#include "invo_ota_lib.h"static InvoOtaObj ota_obj;
static doip_config_t g_config;static INVO_OTA_DATA_CALLBACK invo_ota_lib_get_data_callback_handler();
static INVO_OTA_UDS_MSG_CALLBACK invo_ota_lib_get_uds_msg_callback_handler();bool invo_ota_lib_init(doip_config_t *config)
{if (config){g_config = *config;}else{(void)memset(&g_config, 0, sizeof(g_config));}struct bl_mesg msg;bool ret = FALSE;bzero( &ota_obj, sizeof( ota_obj ) );ota_obj.dcmflag = TRUE;ota_obj.DoIPConfigObj = 1;if(1){TcpIp_Init();SoAd_Init();DoIP_Init( &ota_obj.DoIPConfigObj );Dcm_Init( NULL );DoIP_ActivationLineSwitchActive();ota_obj.inited = TRUE;ret = TRUE;PR_ERROR( "invo lib ota init successed!." );}else{ret = FALSE;}PR_ERROR("-----------------------------------------------");PR_ERROR("version :%d", 1);PR_ERROR("-----------------------------------------------");return ret;
}void invo_ota_lib_main()
{if ( ota_obj.inited ){SoAd_MainFunction();DoIP_MainFunction();Dcm_MainFunction();usleep(5000);}
}void invo_ota_lib_deinit()
{if ( ota_obj.inited ){TcpIp_DeInit();SoAd_DeInit();Dcm_DeInit();bzero( &ota_obj, sizeof( ota_obj ) );ota_obj.dcmstart = false;ota_obj.is_data_callback_inited = false;ota_obj.is_msg_callback_inited = false;ota_obj.inited = false;}
}/*------------------------------------------------------------------------------* doip_get_path-------------------------------------------------------------------------------*/
char *doip_get_path(void)
{return g_config.download_path;
}/*------------------------------------------------------------------------------* doip_space_check-------------------------------------------------------------------------------*/
int doip_space_check(uint64_t size)
{int  ret = -1;if(1) // (g_config.do_install){ret = g_config.do_space_check(size);}return ret;
}/*------------------------------------------------------------------------------* doip_do_install-------------------------------------------------------------------------------*/
void doip_do_install(char *path)
{if (g_config.do_install){g_config.do_install(path);}
}/*------------------------------------------------------------------------------* doip_write_did ***************************Start Change************************-------------------------------------------------------------------------------*/
void doip_write_did(uint16_t did, uint8_t *data, uint32_t size)
{if (g_config.do_write_did){g_config.do_write_did(did, data, size);}
}/*------------------------------------------------------------------------------* doip_read_did-------------------------------------------------------------------------------*/
void doip_read_did(uint16_t did, uint8_t *data)
{if (g_config.do_read_did){g_config.do_read_did(did, data);}
}/*------------------------------------------------------------------------------* doip_do_reboot-------------------------------------------------------------------------------*/
void doip_do_reboot(void)
{if (g_config.do_reboot){g_config.do_reboot();}
}/*------------------------------------------------------------------------------* doip_get_update_state-------------------------------------------------------------------------------*/
doip_install_state_t doip_get_update_state(void)
{if (g_config.get_update_state){return g_config.get_update_state();}return INSTALL_STATE_ERR;
}

lib_ota_lib_if.h 头文件，包含了结构体类型的函数接口，宏定义数据，ENUM变量，函数引用

#ifndef _INVO_OTA_LIB_IF_H_
#define _INVO_OTA_LIB_IF_H_#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
** ===================================================================
**     Include files.
** ===================================================================
*/#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>/*
** ===================================================================
**     Macro definition.
** ===================================================================
*/
typedef enum
{INVO_OTA_UDS_NORMAL_MSG_PROCESS  = 0x1U,INVO_OTA_UDS_ERROR_MSG_PROCESS   = 0x2U,INVO_OTA_BEING_DATA_PROCESS      = 0x3U,INVO_OTA_SUSPEND_DATA_PROCESS    = 0x4U,INVO_OTA_FINISH_DATA_PROCESS     = 0x5U
} INVO_OTA_PROCESS_STATUS;typedef enum
{OTA_LIB_CMD_NONE = 0,OTA_LIB_CMD_UDS = 1U,OTA_LIB_CMD_RESET = 2U,OTA_LIB_CMD_RESERVED
} INVO_OTA_LIB_CMD;typedef struct
{INVO_OTA_PROCESS_STATUS status;INVO_OTA_LIB_CMD cmd;int length;unsigned char* data;
} ota_lib_message_t;typedef enum
{INSTALL_STATE_NOSTART,INSTALL_STATE_RUNNING,INSTALL_STATE_OK,INSTALL_STATE_ERR,
} doip_install_state_t;typedef enum
{STATE_ACTIVATE,STATE_NEGATIVE,
} doip_activeline_state_t;typedef struct
{char download_path[128];int  (*do_space_check)(uint64_t size);int  (*do_install)(char *path);int  (*do_write_did)(uint16_t did, uint8_t *data, uint32_t size);int  (*do_read_did)(uint16_t did, uint8_t *data);void (*do_reboot)(void);doip_install_state_t (*get_update_state)(void);doip_activeline_state_t (*get_activeline_state)(void);
} doip_config_t;typedef void ( *INVO_OTA_DATA_CALLBACK )( INVO_OTA_PROCESS_STATUS status,void* data, uint32_t data_size );typedef void ( *INVO_OTA_UDS_MSG_CALLBACK )( ota_lib_message_t msg );/*
** ===================================================================
**     func definition.
** ===================================================================
*/
extern bool invo_ota_lib_init(doip_config_t *config);
extern void invo_ota_lib_main();
extern void invo_ota_lib_deinit();
extern bool invo_ota_lib_get_init_flag();
extern bool invo_ota_lib_get_dcm_flag();
extern bool invo_ota_lib_get_sys_flag();
extern int invo_ota_lib_get_upgrade_flag();extern void invo_ota_lib_set_uds_msg( unsigned char* usdmsg, int len );
extern void invo_ota_lib_register_data_callback( INVO_OTA_DATA_CALLBACK callback );
extern void invo_ota_lib_register_uds_msg_callback( INVO_OTA_UDS_MSG_CALLBACK callback );extern void invo_ota_lib_SndPragramSessResp( void );
extern void invo_ota_lib_SndRespPending( void );
extern void invo_ota_lib_DoIP_SndEcuResetResp( void );
extern void invo_ota_lib_SndEcuUpgradeFailure();#ifdef __cplusplus
}
#endif /* extern "C" */#endif /* INVO_OTA_IFS_H */

#34 写文件请求

/************************************************************************************
* Name         :  DiagServ_RequestDownload
* Called by    :  DiagServ_Task
* Preconditions:  None
* Parameters   :  None
* Return code  :  TRUE  - Request has been accepted.
*                 FALSE - Request is not allowed.
* Description  :  Request to start a download progress.
*************************************************************************************/boolean DiagServ_RequestDownload( uint32 uiMemAddr, unsigned long int uiMemSize )
{boolean ret = FALSE;do{//PR_INF("%s ucLogicType = %d", __func__, stSocUpdateInfo.ucLogicType);if ( ( TRUE == stSocUpdateInfo.bTransDataAllowed )|| ( LOGIC_TYPE_IDLE == stSocUpdateInfo.ucLogicType )|| ( LOGIC_TYPE_ERASING == stSocUpdateInfo.ucLogicType ) ){//PR_INF("%s, break", __func__);break;}stSocUpdateInfo.bTransDataAllowed = TRUE;stSocUpdateInfo.uiMemAddr = uiMemAddr;stSocUpdateInfo.uiMemSize = uiMemSize;stSocUpdateInfo.uiDataIdx = 0U;stSocUpdateInfo.uiDataLen = 0U;stSocUpdateInfo.ucSectionIdx = 0U;Dcm_WriteFileReq(uiMemSize);if ( LOGIC_TYPE_SOC_DRV == stSocUpdateInfo.ucLogicType ){PR_INF("LOGIC_TYPE_SOC_DRV == stSocUpdateInfo.ucLogicType");ret = TRUE;}else if ( LOGIC_TYPE_SOC_APP == stSocUpdateInfo.ucLogicType ){PR_INF("LOGIC_TYPE_SOC_APP == stSocUpdateInfo.ucLogicType");ret = TRUE;}else{//PR_INF("ret = FALSE");ret = FALSE;}}while ( 0 );if ( FALSE == ret ){_ClrSocUpdateInfo();}return ( ret );
}

#36 文件传输数据

/************************************************************************************
* Name         :  DiagServ_TransferData
* Called by    :  DiagServ_ProgramTask
* Preconditions:  None
* Parameters   :  None
* Return code  :  None
* Description  :  Transfer data request, write data into RAM or FLASH.
*************************************************************************************/
boolean DiagServ_TransferData( uint8 ucSectionIdx, uint16 usDateSize, uint8* pucData )
{boolean ret = FALSE;//PR_INF("%s ucLogicType = %d************************", __func__, stSocUpdateInfo.ucLogicType);do{if ( ( FALSE == stSocUpdateInfo.bTransDataAllowed )|| ( usDateSize > TRANS_DATA_LEN_MAX )|| ( ucSectionIdx != ( stSocUpdateInfo.ucSectionIdx + 1 ) )|| ( ( stSocUpdateInfo.uiDataLen + usDateSize ) > stSocUpdateInfo.uiMemSize ) ){if ( stSocUpdateInfo.ucSectionIdx == 0xFF ){stSocUpdateInfo.ucSectionIdx = 0x01;}else{PR_DEBUG( 1U, " SOC condition falied!  %d               %d     \n", usDateSize, stSocUpdateInfo.ucSectionIdx );break;}}stSocUpdateInfo.ucSectionIdx = ucSectionIdx;Ethernet_OTA_MemcpytoShmBufferData( &stSocUpdateInfo.ucDataBuffer, pucData, usDateSize );PR_DEBUG( 0U, "usDateSize:%u.\n", usDateSize );//uiCurrMemAddr = stSocUpdateInfo.uiMemAddr + stSocUpdateInfo.uiDataIdx;stSocUpdateInfo.uiDataIdx += usDateSize;stSocUpdateInfo.uiDataLen += usDateSize;stSocUpdateInfo.uiOldCrc32 = GetCrc32( stSocUpdateInfo.ucDataBuffer, usDateSize, stSocUpdateInfo.uiOldCrc32 );switch ( stSocUpdateInfo.ucLogicType ){case LOGIC_TYPE_SOC_DRV:{ret = TRUE;stSocUpdateInfo.count = 1;break;}case LOGIC_TYPE_SOC_APP:{if ( stSocUpdateInfo.count == 1 ){stSocUpdateInfo.count = 0;}//Ethernet_OTA_ProcessUpgradeData( stSocUpdateInfo.ucDataBuffer, usDateSize );Dcm_WriteDataToFile(stSocUpdateInfo.ucDataBuffer, usDateSize);ret = TRUE;break;}default:{PR_DEBUG( 1U, "SOC default falied!  %d               %d     \n", usDateSize, stSocUpdateInfo.ucSectionIdx );break;}}}while ( 0 );if ( FALSE == ret ){_ClrSocUpdateInfo();}return ( ret );
}

#37 传输结束

/************************************************************************************
* Name         :  DiagServ_TransferExit
* Called by    :  DiagServ_ProgramTask
* Preconditions:  None
* Parameters   :  None
* Return code  :  None
* Description  :  Transfer data end, new transfer request can be allowed.
*************************************************************************************/
boolean DiagServ_TransferExit( void )
{PR_INF(" %s start...", __func__);uint8 crc = 1;boolean ret = FALSE;do{PR_DEBUG( 0, "%s     \n", __func__ );PR_DEBUG( 0, "%ld  %ld  \n", stSocUpdateInfo.uiDataLen, stSocUpdateInfo.uiMemSize );PR_INF("bTransDataAllowed %ld ", stSocUpdateInfo.bTransDataAllowed);// PR_INF("stSocUpdateInfo.uiDataLen = %ld uiMemSize %ld  \n", stSocUpdateInfo.uiDataLen, stSocUpdateInfo.uiMemSize);if ( ( FALSE == stSocUpdateInfo.bTransDataAllowed )|| ( stSocUpdateInfo.uiDataLen != stSocUpdateInfo.uiMemSize )){PR_INF(" %s, break ", __func__);break;}stSocUpdateInfo.bTransDataAllowed = FALSE;if ( LOGIC_TYPE_SOC_DRV == stSocUpdateInfo.ucLogicType ){PR_INF("LOGIC_TYPE_SOC_DRV == stSocUpdateInfo.ucLogicType ");stSocUpdateInfo.ucLogicType = LOGIC_TYPE_ERASING;}else{//Ethernet_OTA_FinishUpgradeProcessing();Dcm_WriteFileEnd(&crc);PR_INF("%s else ",__func__);}ret = TRUE;PR_INF(" %s ret = TRUE", __func__);}while ( 0 );if ( FALSE == ret ){_ClrSocUpdateInfo();}PR_INF(" %s end...", __func__);return ( ret );
}

代码部分太多了，这里就不介绍了。

五. 总结

这个项目开发了三，四个月，并且后期也一直在维护。期间还去广州广汽研究院那边出过一次差。期间遇到了很多问题，比如需要找人协调调试设备，需要跟测试部沟通，然他们编写测试程序，需要组织讨论问题的解决方案；自己出差的时候要在实车上进行调试程序，需要给甲方讲解清问题原因，问题的解决方案等等。

这是我毕业两年多来，做的最有成就感的一个项目。