ECU软件UDS刷写概述

解决故障诊断问题时，经常需要刷写软件，常用的ECU软件刷写有几种方法，包括UDS刷写，XCP刷写和调试工具Lauterbach刷写等。对于非底层软件工程师，一般只会用到前两种，更多的是UDS刷写，即通过UDS有关服务实现软件刷写到ECU非易失性存储器中。接下来，本文将主要介绍与软件刷写相关的服务，包括例程控制服务（$31）、请求下载服务（$34）、数据传输服务（$36）和请求传输退出服务（$37）。本文将首先了解下刷写文件的格式与内容，然后介绍利用这些服务如何进行软件刷写，同时也会根据ISO14229标准对这些服务做些补充说明。

1 刷写文件的格式与内容

软件刷写是指将软件程序烧录到ECU芯片内存的特定地址段，然后ECU就会运行该软件程序，去实现其特有的功能。常用的ECU刷写文件格式有：Hex, s19和bin等其他格式，这些文件的具体解释可参考以下博文：

s19文件格式详解_xxxl的专栏-CSDN博客_s19文件

hex文件说明_xiaohu1996的博客-CSDN博客_hex文件

STM32编译生成的BIN文件详解_sh的博客-CSDN博客

总的来说，不管是哪种格式，这些文件都必须包含：存储地址，数据，校验和（checksum），记录类型和记录长度等信息。

为什么必须需要这些信息？因为我们是需要将软件刷写到芯片内存规定的区域，假设要刷写到PFlash的空间1，2，如下图所示。

那么刷写时就必须知道要刷到哪里（即起始地址和结束地址），刷写空间够不够大，刷写是否正确完成（即通过校验和校验）。所以刷写文件就必须要包含这些信息，才能保证刷写的质量。下面再通过一个hex格式文件来了解一下，将其导入Hexview后，可以发现原来Hex文件的内容具体代表了什么内容，如下所示：

当要进行刷写时，Hex文件的内容所包含的这些信息都会通过专用的工具解析出来，比如使用Canape脚本进行刷写时，那么就可使用Canape相应函数去解析，然后将解析的信息通过UDS服务来刷写。

2 UDS刷写过程

UDS刷写的前提是要先进入编程会话模式，然后在此模式下请求种子和钥匙进行ECU解锁，以此来获得读写权限，再开始进行刷写操作，根据ISO14229协议可知，ECU软件的基本刷写步骤是：

· 先请求例程控制（$31），

· 然后请求下载（$34），

· 再进行数据传输（$36），

· 最后数据传输完毕，则请求数据传输退出（$37），验证校验和。

下面就开始介绍这些基本的步骤过程，首先看例程控制（$31）。

例程控制是指客户端请求服务端开始，停止一个例程或请求例程结果，主要用来擦除内存、复位或学习自适应值，或运行一个self-test等功能。

· 例程控制的请求格式为：SID+SF+RID+非必须选项；

· 例程控制的正响应格式为：（SID+40）+SF+RID+非必须选项。

这里开始以一个基本的刷写过程为例：假设需擦除内存的从地址0xA0000000开始，大小为0x00010000的信息，执行完例程控制后，目标位置的信息成功擦除。那么如下所示：

这里:

· 0x01表示开始一个例程，

· 0xFE00为RID（RoutineIdentifier）,该RID具体如何使用由用户自定义，比如这里0xFE00应该由系统供应商来定义，定义的是擦除动作；

· 0xA0000000为擦除的起始地址，0x00010000为擦除的大小；

· 服务端响应的第5个字节表示擦除的状态，0x01表示擦除成功。

当擦除成功后，接着就请求下载（$34），即从客户端发起一个数据传输到服务端，服务端接收到请求后，将会做一系列的动作，检查是否能下载，一切都ok的话则正响应给客户端。请求下载的请求和正响应格式如下所示：

接着上述的请求例程，请求下载服务通信如下所示：

这里，

· 0x00为数据格式标识符，表示通用刷写（刷写还有压缩刷写和加密刷写等方式）；

· 0x44为长度格式标识符，前面4表示内存大小所占的字节数，即对应的0x0001000的长度，4个字节，后面4表示内存地址所占的字节数，即对应的0xA0000000的长度。0x20同样为长度格式标识符，表示0xF000的长度；

· 0xF000为数据传输时，每次所允许最大的数据块，即指36 01 xx xx xx.......xx的大小。

当客户端接收到请求下载的正响应，则说可以开始传输数据，那么客户端将按照每次0x0F00的数据量传输数据（$36），如下所示。

这里，刷写文件的数据就会按照一一对应的地址逐块地被刷写到内存中，当数据刷写完毕，则请求传输退出（$37），验证校验和。

这里，

· 0xFE01为RID，表示校验和验证；

· 0xDAE51241为预期的校验和；

· 0x80008000为校验和的起始地址，0x0000FF00为校验和地址的大小，即软件将根据起始地址和地址大小来获取这块空间的数据，通过既定的算法计算得到一个实际的校验和，比较实际的和预期的校验和，两者说明刷写的数据正确，这时服务端就会正响应。

3 总结

以上就是介绍如何使用UDS服务，包括例程控制服务（$31）、请求下载服务（$34）、数据传输服务（$36）和请求传输退出服务（$37）来实现一个软件刷写的基本步骤。关于这些服务具体是如何实现其规定的功能，本质上是这些服务映射了相应功能的函数或函数组，也就是说当请求该服务时，会将服务中的参数传递给映射的函数，然后这些函数去运行实现该服务的功能，比如下载服务，相应的函数将会根据地址信息找到NvM的地址，请求Nvm的写函数，将下载服务传递的数据写入到NvM，这样来实现一条服务数据的刷写。当然上述只是较为简单地概述了利用UDS刷写相关的服务进行基本的刷写过程，若要了解更为详细的刷写服务定义和刷写例程，一方面可以参考ISO14229-1 UDS协议，另一方面也可以记录一个软件刷写的整个过程，以此真切看到刷写都有用到哪些UDS服务以及各服务的执行顺序。

Reference:

[1]ISO14229-1: Road vehicles — Unified diagnostic services (UDS) —Part 1: Specification and requirements

作者：谦益行
文章来源：上汽零束SOA开发者论坛
原文链接：https://bbs.z-onesoft.com/omp/community/front/api/page/mainTz?articleId=7766

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