一種控制器硬件序列號的更新方法

畢乾坤

（陜西法士特汽車傳動工程研究院智能傳動研究所，陜西 西安 710119）

前言

在電控單元（ECU）的下線測試流程中，ECU 的測試記錄需要記錄到下線試驗臺的數(shù)據(jù)庫中，這樣便于在產(chǎn)品發(fā)布后的維護和跟蹤，因此需要按一定規(guī)則生成硬件ECU 的序列號，并把此序列號和下線測試數(shù)據(jù)對應(yīng)上。原有的措施是在ECU 硬件殼體上貼上代表硬件序列號的條碼標簽紙，通過掃碼槍掃碼記錄ECU 硬件的序列號，并存儲下線數(shù)據(jù)。這種方案只適應(yīng)在生產(chǎn)中，在后續(xù)實際維護和服務(wù)中，由于車輛的惡劣使用環(huán)境導(dǎo)致標簽紙失效脫落，或者由于太臟不能看清，或者由于安裝位置的原因沒有辦法看見標簽紙，使EUC 在售后服務(wù)時增加了售后服務(wù)的成本。本文通過修改bootloader hex 文件的ECU 硬件序列號，并把bootloader 刷寫到ECU 中，使產(chǎn)品在下線完成后硬件序列號就永久存儲在FLASH 中，通過客戶端軟件的UDS服務(wù)就可以讀取ECU硬件的序列號，不會因為后續(xù)產(chǎn)品的應(yīng)用程序更新而導(dǎo)致硬件序列號的丟失。

1 ECU 控制軟件組成

當前汽車中ECU 的軟件主要包括2 部分：bootloader 和應(yīng)用程序（APP）。Bootloader 程序的目的是便于后續(xù)應(yīng)用程序的更新，它在ECU 產(chǎn)品下線測試完成后就不會再更改?，F(xiàn)在的微控制器（MCU）都有JTAG 口來用于程序的刷寫，由于JTAG 口是一個功能很齊全的口，同時在硬件層面上也缺乏電氣保護，不能適應(yīng)惡劣的汽車電氣使用環(huán)境，因此在ECU 的設(shè)計中不會把JTAG 通過ECU 的接插件引出，所以通用的做法是開發(fā)bootloader 引導(dǎo)程序來滿足ECU 后續(xù)應(yīng)用程序的更新。

應(yīng)用程序（APP）則為實現(xiàn)ECU 相關(guān)功能的程序，它包括整個系統(tǒng)的控制策略。ECU 在上電啟動時會先進入bootloader，bootloader 程序會檢測應(yīng)用程序是否存在并有效，如果應(yīng)用程序有效，則會跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序中執(zhí)行應(yīng)用程序的控制邏輯。應(yīng)用程序在后續(xù)產(chǎn)品發(fā)布后是可以更新的，而bootloader 程序則大多數(shù)情況下是不能夠更新的。

2 Bootloader 程序中ECU 硬件序列號的更新

本文中的 bootloader 的設(shè)計和開發(fā)是基于“HIS Flashloader SpecificationVersion 1.1”，此規(guī)范為基于UDS 協(xié)議設(shè)計和開發(fā)bootloader，其中UDS 服務(wù)#22 為read DID 服務(wù)，DID 為0Xf18c（ECU 序列號ID）為讀取ECU 的序列號。在本文中使用的bootloader 的ECU 序列號定義為一個16 個字節(jié)的全局常量字符串，因此在程序的編譯完后ECU 的序列號定位在FLASH 地址范圍內(nèi)。通過編譯后生成的map 文件找到ECU 序列號字符串的FLASH 地址位置，然后在Intel或 Motorola 格式 hex 文件中用生成的序列號替換掉bootloader 程序中默認的ECU 序列號，從而完成ECU 序列號的更新。

3 Memtool 批處理腳本實現(xiàn)程序的下載

在下線測試的前一個工位是下線測試程序的下載，下線測試程序包括bootloader 和下線測試應(yīng)用程序，這2 個程序可以合并為一個Intel 或Motorola 格式的文件，并通過JTAG口下載刷寫。

本文中ECU 的微控制器為Infineon 的TC277 系列，Infineon 公司提供了免費的通過JTAG 接口下載程序的客戶端工具Memtool，本文使用的Memtool 版本為4.7 版本。Memtool 4.7 提供了一個可以通過批處理操作來執(zhí)行程序下載的方式，通過這種方式不需要在Memtool 的用戶界面上點擊鼠標來完成程序的刷寫。Memtool 的程序界面如下圖：

圖1 Memtool 主界面

Memtool 主要支持的批處理命令為：

● Connect -等同于用戶界面的“Connect”按鈕，通過JTAG 口連接設(shè)備。

● open_file{file}- 等同于用戶界面的“Open File…”，file為包括文件絕對路徑的文件。

● select_all_sections -等同于用戶界面的“Select All”，選擇打開的刷寫文件的所有節(jié)。

● add_selected_sections -等同于用戶界面的“Add Sel. ＞＞”，把選擇的刷寫節(jié)添加到刷寫節(jié)中。

● program -等同于用戶界面的“Program”，編程刷寫選擇的刷寫節(jié)數(shù)據(jù)

● disconnect -等同于用戶界面的“Disconnect”，斷開設(shè)備的連接。

批處理文件生成：新建文本文件，輸入下面的命令，并保存為擴展名為.mtb 文件。

connect

open_fileD： mcm_cx31.hex

select_all_sections

add_selected_sections

program

disconnect

通過點擊上圖中的“File”-＞“Run Batch…”，選中.mtb文件，Memtool 就會按照.mtb 文件中的命令執(zhí)行。見下圖：

圖2 批處理界面

4 程序設(shè)計和開發(fā)

程序的設(shè)計和開發(fā)需要把上面介紹的2 個關(guān)鍵功能通過編程實現(xiàn)自動操作，簡單的鼠標點擊的操作，程序就能自動完成這2 個關(guān)鍵功能的實現(xiàn)，從而保證ECU 硬件序列號的更新。

（1）Bootloader 程序中ECU 硬件序列號的更新。通過上面的介紹實現(xiàn)ECU 硬件序列號的更新。

（2）執(zhí)行Memtool 工具的批處理腳本實現(xiàn)程序的下載。本身Memtool 具有批處理實現(xiàn)程序下載的能力，本文要做的就是讓程序自動調(diào)用批處理腳本，不需要測試員點擊鼠標選中批處理腳本文件。

編寫的程序需要觸發(fā) Infineon 的 JTAG 下載程序Memtool 的“Run Batch…”菜單命令來完成程序的刷寫，這涉及到進程間的通訊，因為Memtool 程序是不能做修改的，所以進程間通信的方式就只能利用windows 消息來實現(xiàn)。開發(fā)的程序界面如下，當HW sn（硬件序列號）填寫后，只要點擊“updatehwsn”按鈕，程序會自動打開并調(diào)用Memtool程序的批處理功能來完成hex file 的刷寫，并把硬件序列號也更新ECU 的FLASH 中。

圖3 程序主界面

點擊“updatehwsn”按鈕時程序執(zhí)行操作如下：

（1）通過WINDOWS API 函數(shù)GetWindowText，遍歷desktop 下windows 子窗口句柄，并找到Memtool 的窗口句柄；如果沒有發(fā)現(xiàn)，則程序會啟動Memtool 程序，然后重新查找并獲取Memtool 的窗口句柄。

（2）用當前的ECU 序列號替換bootloader 的默認序列號，并生成新的hex 文件。

（3）用此新生成的hex文件作為memtool要刷寫的文件，生成.mtb 的批處理腳本文件。

（4）通過WINDOWS API 函數(shù)PostMessage 發(fā)送模擬菜單點擊的消息命令觸發(fā)Memtool 的“Run Batch...”命令。

（5）等待1.5 秒，保證“Run Batch...”命令觸發(fā)后啟動的“Run Batch File”窗口出現(xiàn)。

（6）通過WINDOWS API 函數(shù)FindWindow，查找“Run Batch File”的窗口并獲取窗口句柄。

（7）通過WINDOWS API 函數(shù)GetClassName 和GetWindowText，遍歷“Run Batch File”窗口的子窗口，獲 取類名字為"ComboBoxEx32"的子窗口和"&Open"按鈕的子窗口句柄。

（8）通過WINDOWS API 函數(shù)SendMessage，發(fā)送消息WM_SETTEXT 給"ComboBoxEx32"的子窗口，把.mtb 的批處理文件的路徑名傳遞給此子窗口。

（9）通過WINDOWS API 函數(shù)PostMessage，發(fā)送消息WM_COMMAND 給"&Open"按鈕的子窗口，模擬鼠標點擊“&Open”發(fā)出的消息。

（10）Memtool 按照.mtb 的批處理腳本刷寫程序。

5 總結(jié)

本文通過編寫程序，可以實現(xiàn)ECU 硬件序列號的刷寫操作，保證下線的ECU 的序列號被存儲在ECU 硬件中，并能通過客戶端服務(wù)程序調(diào)用UDS 服務(wù)#22 read DID（DID 為0Xf18c）讀取ECU 硬件的唯一序列號，為后續(xù)ECU 的維修和服務(wù)時保證ECU 的可追溯性，能夠減少后期服務(wù)的成本，經(jīng)過實際使用，效果明顯。