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基于CAN总线的Bootloader研究与实现

王琦  
【摘要】:随着汽车ECU(电子控制单元)应用开发的快速发展,其功能越来越强大,实现也越来越复杂。如果应用软件后续需要进行功能升级,传统方法需要将零件从整车上拆卸下来,这将增加更新的工作量,并且容易对车辆本身造成损坏。而Bootloader(启动加载)可以通过车载网络传输数据,实现应用软件的在线更新,免除拆卸的麻烦。车载OBD(在线诊断)五大诊断标准之一的CAN(控制器局域网总线)总线,拥有高度的弹性调整能力,可以在既有的网络中增加节点而不用在软硬件上做任何修正与调整。因此,基于CAN网络的Bootloader的研究具有很大的实用价值。论文首先介绍了车载网络的发展历史,展望了其发展未来;在研究CAN总线协议的基础上,选择、设计了CAN通信模块和外围模块,实现了主控芯片和外部CAN的接口;详细研究了ISO15765协议,并针对STmin建立了数学模型;基于对ISO15765网络层的研究,得出UML描绘的状态转移图并加以实现;根据Bootloader的特点,重新设计Bootloader系统和工作流程,对系统各个模块进行详细的设计与实现,并提出多项改进;在实现Bootloader后,搭建软硬件环境对它的可行性和稳定性进行测试;最后,在证明Bootloader可以在高负载情况下正常工作的基础上,提出后续可能增加的功能等。测试结果分析表明:该系统不仅可以准确地完成应用程序自更新,而且能在高负载下正常工作;相比于传统的采用串口的Bootloader和其他基于CAN总线的Bootloader,该系统稳定性和兼容性更高,能够更好地完成程序更新的任务。研究结果表明该系统完全可以取代各大供应商的Bootloader系统,极大地降低了产品成本。课题的研究对Bootloader系统的设计与开发具有重要的指导作用和参考价值,对其的实际应用也具有很强的实用意义和商业价值。


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