Bootloader

本篇不作太过的技术了解，仅可作为初学者的参考。用嘴简单的语言讲清楚一件事。

项目中遇到Bootloader升级MCU，我很好这是什么软件，逻辑是什么，怎么升级的。

术语及定义

指纹信息	fingerprint	诊断仪用于标识特定的下载尝试的信息
逻辑块	Logical Block	目标内存的预留部分，用于下载应用程序数据（比如硬盘分区）
逻辑块表	Logical Block Table	目标内存被分割为几个逻辑块。 逻辑块表的作用是类似于文件系统分区表。如果要下载应用程序数据，引导加载程序将检查下载的逻辑块表中是否有有效的条目。
服务端	server	响应外部诊断设备发起的诊断请求的ECU
睡眠模式	sleep  mode	在ECU空闲阶段，用以降低能耗的模式
软件互锁	Software Interlock	软件联锁是一种保护性的锁定机制，通过将关键代码段从其他代码中分离出来，以防止意外的软件执行，例如在发生错误之后

 什么是BootLoader

在嵌入式操作系统中，BootLoader是在操作系统内核运行之前运行，用来初始化硬件设备，建立内存空间映射图，以便为操作系统的启动做准备。在嵌入式系统中，通常没有想BIOS那样的的固定程序，因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。在嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常从地址0x0000出开始执行，BootLoader即从该地址开始执行，即上电或复位后执行的第一段代码。

通用需求

1. ECU应该确保重编程的执行是处于安全状态。如果编程预条件不满足，那么重编程请求将被拒绝。通过一个“检查编程预条件” 例程控制来激活ECU编程预条件的检验。
2. ECU需要检查下载到存储器中的数据的完整性。当一个逻辑块下载后，将使用CRC32算法验证当前逻辑块的所有数据字节是否被正确传输和写入。通过一个“ 检查编程完整性” 例程控制来激活ECU完整性验证。当ECU接收到此服务请求时， 引导程序软件将计算下载数据字节的CRC32值，并将计算结果与诊断仪请求报文中发送的校验值进行比较

依赖性检查：

        不兼容的软件不能配合使用，如果配合使用可能会使功能异常或产生致命性错误。因此， ECU应该通过验证软件兼容性来检查重编程依赖性，包括应用软件与引导程序软件、应用数据与应用软件等。依=赖性检查机制由ECU供应商制定

重编程计数
        每个可重编程的ECU应将重编程计数存储于非易失性存储器。重编程计数描述了已执行重编程事件的次数。电控单元在生产时应置重编程计数为0。一旦执行存储器擦除操作，重编程计数增ECU最大可刷新次数应获得诊断工程师的认可并在ECU诊断规范中注明

软件有效性验证
        ECU内部定义一个标志位，用于标识应用软件是否有效。如果重编程完整性检查和重编程依赖性检查都正确， ECU将设置应用软件的标志位为有效。只有标志位为有效时，应用软件才可以运行

擦除：擦除例程由 FBL 调用，以擦除所请求的闪存区域。
写入：所有下载数据是由 FBL 使用闪存驱动器的写例程进行编程。

容错处理

        无论是由于电压异常，通信异常， ECU异常复位，内存设备故障等导致无法正常完成重编程时序，硬复位或上电复位后， ECU必须始终可以从头开始整个重编程下载过程，直到有效的目标软件已成功下载并成功刷新为止。 ECU在重编程失败重新进入FBL时，必须保证看门狗工作正常。ECU应完善兼容性检查方法，正确识别应用程序的有效性，避免执行无效应用程序。应用程序应保证可以通过诊断请求，将外部重编程标志位置为有效。 ECU必须先将应用程序有效标志位置为无效，再执行flash擦除操作，且在正确执行所有重编程流程前，不能将应用程序有效标志位置为有效。
 

睡眠模式
ECU在重编程过程中不能休眠。当ECU处于空闲状态，没有接收到任何诊断消息，也没有有效的应用程序可以启动时，应该进入FBL中的睡眠模式来降低功耗。在内部睡眠定时器超时后， FBL进入睡眠模式。定时器的初始值应该为300秒。内部睡眠定时器在FBL初始化过程中启动。 ECU接收到的每个诊断消息都将重置睡眠定时器。 当睡眠定时器超时， FBL必须进入睡眠模式。睡眠模式必须根据特定硬件的要求来实现，以便在任何活动(如以太网通信或启动)中可以被正确唤醒。

源文件格式要求
源文件格式是Intel格式（ *.hex）或者Motorola格式（ *.s19） 。源文件中每个数据块的起始地址、长度以及类型（例如：应用软件或标定数据等）应在描述文档中进行说明，一份描述文档应和源文件一同释放。
 

网关 ECU 要求
依据网关支持的通信协议，网关ECU的诊断需求参考[6]， [8]和[11]中相关章节关于路由需求的定
义。 功能寻址的诊断请求网关需要处理，也必须被路由，即使是网关节点自身在被刷写。 如果对网关节点自身进行重编程， 网关的Bootloader必须在其连接的各个网段上发出诊断在线报文（ 3Eh）。
 

 

所有支持重编程的ECU，应当包含Bootloader软件。
系统在正常操作模式下发起请求时，必须能够执行bootloader。
系统在应用软件丢失， 无效或损坏时， 必须执行Bootloader软件。

应用软件和应用数据可以同时编程或者相互独立编程，不允许重编程时更新Bootloader软件。
系统执行boot软件必须不能影响总线正常通信

ECU的APP必须支持部分UDS的服务和子功能。

 

1. 指纹信息
2. 写入指纹数据