一种基于双冗余EPS系统的单独刷新实现方案.pdf
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1、第 61 卷 第 8 期Vol.61 No.82023 年 8 月August 2023农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT&VEHICLE ENGINEERING0 引言智能驾驶发展要求 EPS 的失效率达到 100fit(109h 内出现 1 次故障为 1fit)及以上,为降低单点失效率,EPS 系统设计了双冗余结构1(如图1 所示)。2 个系统之间通过 IPC(Inter-ProcessorCommunication)进行同步通信,实现驱动扭矩协调分配和关键信息共享。在系统设计中,当 2 个系统之间 IPC 通信丢失后,系统会切换至物理最大半助力状态,从而避免实
2、际助力输出超出请求的输出水平而导致危险。更为严重的是系统无法在本驾驶循环恢复到正常状态,该设计方案对刷新本身产生了严重影响,尤其是当终端客户在进行 OTA 刷新后发现系统无助力,进而产生恐慌。一种比较简单的解决方案是主从刷新,通过EPS1 刷新 EPS2,此时 EPS1 除了实现 EPS1 本身的刷新功能外,在对 EPS2 进行刷新时作为诊断仪对 EPS2 进行数据传输,在 EPS2 刷新完毕后对EPS1 本身和 EPS2 进行同步重启,从而解决不同步问题。但该方法具有刷新时间长、实现逻辑复杂、刷新工具复杂等缺点。基于以上刷新背景,对比其他方案的优缺点,再结合以往对单系统刷新的方法及双系统在总
3、线的可见性,本文设计了一种单独刷新的实现方案,能doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2023.08.015一种基于双冗余 EPS 系统的单独刷新实现方案席刚刚1,解友华1,曾晓松2,解光耀1,张圣洋1,单淼刚1(1.201821上海市博世华域转向系统有限公司;2.201800湖北省武汉市博世华域转向系统(武汉)有限公司)摘要 随着智能驾驶技术的不断进步,双冗余系统的EPS(DualElectricPowerSteeringSystem)设计成为了技术主流。为了解决基于 bootloader 刷写软件时由于双系统不同步导致系统状态异常,进而 EPS 无法正确提供助力的问题,
4、提出了一种单独刷新的实现方式,区别于主从刷写方式,在数据传输完成跳出 boot 模式后,采用一种强制复位方式使整个系统重置,能够有效解决单独刷新过程中双 EPS 系统之间的同步异常问题。经测试,采用这种刷新方法刷写后 EPS 系统状态正常。关键词 EPS;冗余;软件刷写;同步 中图分类号 U463.4 文献标志码 A 文章编号 1673-3142(2023)08-0073-04引用格式:席刚刚,解友华,曾晓松,等.一种基于双冗余 EPS 系统的单独刷新实现方案 J.农业装备与车辆工程,2023,61(8):73-76.An independent flashing solution for d
5、ual EPS systems XIGanggang1,XIEYouhua1,ZENGXiaosong2,XIEGuangyao1,ZHANGShengyang1,SHANMiaogang1(1.BoschHuayuSteeringSystemCo.,Ltd.,Shanghai201800,China;2.BoschHuayuSteeringSystem(Wuhan)Co.,Ltd.,Wuhan201800,Hubei,China)AbstractWiththecontinuousprogressofintelligentdrivingtechnology,thedesignofdualred
6、undancyElectricPowerSteeringSystem(EPS)hasbecomethemainstreamtechnology.Whenwritingsoftwarebasedonbootloader,thesystemstatuswasabnormalbecausethetwosystemswerenotsynchronized,andEPScouldnotcorrectlyprovideelectricassistant.Differentfromthemaster/slavescrubmode,thisthesisproposedanimplementationmodeo
7、fseparaterefresh,andusedaforcibleresetmodetoresetthewholesystemafterdatatransferandjumpoutofthebootmode,whichcaneffectivelysolvethesynchronizationanomalybetweendoubleEPSsystemsintheprocessofseparaterefresh.Afterthetest,itcanbeseenthattheEPSsystemstatuswasnormalaftertherefreshmethod.Key wordsEPS;redu
8、ndancy;softwareflash;synchronize收稿日期:2023-02-13图 1 冗余 EPS 系统结构Fig.1 Redundant EPS system structure电源 1EPS1电源 2EPS2传感器模块1传感器模块2电机控制模块1电机控制模块2电机模块M1M2ECUs12V12VCANCANIPC+-+74农业装备与车辆工程 2023 年够实现快捷刷新,并保证刷新完成后无系统异常情况,保证 EPS 系统正确的助力输出。1 刷写方案实现1.1 一般刷新过程简述如图 2 所示,刷新过程一般分为 3 个阶段:刷新前准备、刷新过程和刷新后处理2-5。(1)在刷新准备
9、阶段,会检查整车的刷新条件(如对 EPS 刷新而言,车速必须小于设定值),之后会通过 28 服务关闭普通通信和 DTC 检测。除此之外,一般会涉及刷新安全认证。当这些所有步骤均成功完成后,软件会跳转到刷新模式。(2)刷新过程中,程序运行环境与正常运行模式做对应,主要包含对设定区域的擦除、解析总线数据并做校验。校验通过后,调用相关的Flash驱动,完成相应区域的数据刷新。数据刷新完毕后,一般还会回读设定刷新区域的数据进行完整性校验,以保证数据被正确刷新成功后才会退出刷新模式。(3)成功退出刷新模式后,一般会进行相关的后勤数据更新,如刷新时间和刷新诊断相关信息等。上述刷新过程比较耗时,主要体现在2
10、个方面:一是擦除对应的 flash 和写入新数据本身比较耗时;二是目前越来越多的整车厂都集成了刷新的正当性校验,即保证刷新数据经过整车厂授权且其本身并未被篡改,这其中会涉及相关的数字签名和哈希函数6计算或校验,其计算过程本身比较耗时。此外,现阶段的 EPS 需要实现的功能较多,需要传输的数据量大,导致数据传输需要一定时间,如果等待给 EPS1 传输完数据后再进行 EPS2 数据传输会占用大量时间,包括数据传输时间、等待 EPS 响应的时间等。因此,在刷新前准备阶段要求上位机对部分共性的诊断服务进行功能寻址请求,并以较小的时间间隔请求 EPS1 和 EPS2 分别进入 boot 模式。刷新过程中
11、穿插传送EPS1和EPS2需要写入的数据,进而减少总的刷新时间。最后在刷新后处理阶段写入后勤数据时同样穿插进行,能够极大缩短任务处理的等待时间。1.2 同步机制实现结合上述刷新过程,考虑到在刷新模式下 EPS本身并不需要支持其相应的应用功能,在此情况下,如果能确保 EPS1 和 EPS2 在刷新过程完毕后同步进入到 APP 模式(正常工作模式),则可以解决二者不同步导致的系统状态异常。实际中,以 UDS 刷新为例,在上位机获知各个 ECU 已经刷新完毕后(如获得了 ECU 针对 37 服务给出的肯定响应),上位机一般会发出 1001 指令通过各 ECU退出刷新模式,进而进入APP模式。需要指出
12、的是,对 EPS 而言,EPS1 和 EPS2 本身初始化过程并不完全相同,其初始化时间也不可能完全相同,在底层驱动软件中,会对二者的初始化过程有容错处理,即二者允许一定的时间差,这对后续的同步处理机制比较关键。在不同的软件刷写场景下,特别是在整车产线的刷新场合,为了降低通信异常,在刷新阶段结束后,一般尽量使得各个被刷新的 EPS 同步进入正常模式,此时上位机的退出指令一般采用功能寻址的方式,确保所连接总线的各个ECU均可以收到,进而同步进入到工作模式。以下是几种不同的刷写情况,需要考虑 EPS1 和 EPS2 的同步情况:(1)由图 1 可知 EPS1 和 EPS2 均对刷新诊断仪可见,即诊
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