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基于UDS协议的车载Bootloader设计与实现
| 论文题名： | 基于UDS协议的车载Bootloader设计与实现 |
| 关键词： | 车载应用软件;UDS协议;在线刷新;Bootloader技术;CAN通信模块 |
| 摘要： | 随着汽车智能化程度不断提高，车载应用软件需要修补漏洞或者添加新功能的频率越来越高，传统拆卸升级的做法不仅会损坏电路板还会耗费大量人力物力，造成巨大经济损失。为了适应市场需求，将嵌入式系统中的Bootloader技术与汽车的UDS协议结合起来，设计实现一款安全可靠且运行稳定的Bootloader软件尤为重要。 本文先进行总体方案设计，再从硬件和软件两个方面分别设计如何实现车载应用程序的刷新。硬件设计以FS32K144为主控制器，对MCU最小系统模块、CAN通信模块、存储模块和看门狗模块进行电路设计。 软件设计分为下位机Bootloader软件架构和上位机刷新工具两部分。下位机Bootloader软件架构主要分为诊断通信协议栈、刷新控制管理、安全模块以及内存管理与中断向量重映射四个功能组件。安全模块中采用基于HMAC算法的OTP动态口令认证技术限制非法上位机对控制器的访问。上位机基于CANoe软件设计，人机交互界面使用PanelDesigner设计，通过环境变量实现界面组件与后台逻辑处理之间的双向控制。刷新流程的后台逻辑处理使用CAPL语言编程完成。 最后，搭建上下位机联合调试的实物测试环境，进行上位机配置，并验证刷新功能和测试。测试阶段，设计了基本功能性测试验证了Bootloader的更新下载功能可行性；异常测试验证了更新下载功能的抗压性能；诊断协议自动化测试验证了ECU节点对UDS诊断服务请求响应的正确性。将OTP技术应用于Bootloader中生成Seed与传统Seed=F（CNT取样值）函数运算得出的Seed进行对比分析，以2ms为取样周期，8000ms内取样4000个Seed值，采用了OTP技术生成的Seed值不存在任何规律性，解决Seed重复出现的问题，限制了非法刷新工具对ECU的访问，提高刷新数据的安全性。通过以上测试结果分析，证明该系统运行稳定、抗压能力强、安全可靠，具有较高社会应用价值。 |
| 作者： | 吴冬梅 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 田志宏;徐江乐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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