整车OTA部署（二）域/中央集成架构下的OTA部署方案

三、域/中央集成架构下的OTA部署方案

伴随着汽车电动化、智能化的到来，原本功能单一且物理架构分散的控制节点被功能集中的域控所替代，同时为适应车辆智能化的应用，基于算力更高、性能更强大的SoC平台进行开发的智能域控制器也被广泛应用，由此域集中/跨域式电子电气架构得以形成，在此架构中，当下通过OTA技术对控制节点进行升级也衍生出了多种不同的部署方案。

如在典型的域集中式架构中，多以T-BOX或网关为OTA过程的主要控制节点，并通过UDS等协议对域控制器以及其下层所连接的执行器、传感器进行升级，此方式与分布式架构下的OTA部署类似，只不过由于域架构较之分布式而言，让ECU更为集中，所以其链路得以缩短，同时域架构的以太网技术得以应用，具有传输速率更高的通信技术也让OTA过程的稳定性进一步得以提升。


图9 域架构下的OTA部署一
除传统的部署方式外，通过以网关/T-BOX为主要控制节点并让区域控制器为副控制节点的方案也多被应用。此方案下，T-BOX或网关将需升级区域的ECU、执行器、传感器等更新文件全部传输至区域控制器中，由区域控制器完成对自身的升级以及与其连接的执行器和传感器的升级任务。此方案下，OTA的架构部署示意如下所示：


图10 域架构下的OTA部署二
而随着在中央集成架构的成熟，以CCU作为OTA过程主控节点的部署方案将成为主流，可通过其与云端的交互实现对自身以及其下执行器、传感器的升级任务，此时的OTA架构部署示意可如下：


图11 中央集成架构下的OTA部署
四、智能域控OTA方式

在域/中央集成架构下，由于产品应用场景、成本等方面的约束，具有传统控制功能的ECU以及拥有智能控制能力的智能ECU会共存于整车之中。其中针对传统ECU，由于其内存空间受限，此类产品的OTA将继续采用流式刷写。而对基于高性能SoC平台进行开发的智能ECU而言，此类产品常需运行具有数G大小的如Linux、Android等操作系统，同时产品不仅支持文件系统且具有充足的存储空间。

在此产品性能的支持下，为保证软件更新的效率以及安全可靠性，这类控制单元的更新通常不会再采用传统控制单元中所应用的流式刷写方式，而是通过下载升级包于本地节点进行存储，接着再对软件包进行安装，以此来实现控制单元软件的升级任务。

4.1.单分区方案

在对智能域控进行升级时，根据主芯片存储结构的差异，其与传统MCU在存储分区上类似，也存在单分区方案和双分区方案两种。在单分区方案中，通常包含可运行系统软件的主系统分区和用于实现软件安装功能的更新子系统分区以及用于存储升级包的缓存区域三部分。其软件更新流程大致分为三步：

1）位于主分区中的升级代理模块接收来自OTA主控单元的软件升级包，并将其保存在缓存区中；

2）待升级包接收完成，并经由解密、签名认证等安全步骤后，会再接收到来自主控节点的安装指令，接着升级代理模块将运行软件切换至更新子系统区，并在子系统中通过安装程序将升级包安装到主系统区中，以替换其中的旧版本软件；

3）待软件安装完成后，系统将重启，同时运行软件会再次切换至主系统区，进而实现新版软包的应用。整个过程就类似于手机、电脑等产品的软件更新，其过程示意简图如下：


图12 基于智能控制节点的单分区OTA升级
4.2.双分区方案

此单分区方案与传统控制单元的单分区方案在行为上类似，都存在系统升级时功能不可使用等情况。为此，借鉴传统ECU升级过程的双分区方案，在对智能控制域进行开发时具有更高存储空间的主芯片被应用，由此对智能域控产品进行升级时的双分区方案便得以应用。

在智能域控的双分区方案中，会具备有两个结构完全相同的系统分区，在系统工作时默认运行于A分区中，当有软件更新需求时，A区的升级代理模块将接收来自OTA主控单元的升级包，并将其保存在缓存区中，待升级包接收完成后，再经由解密、签名认证等步骤，接着会接收到来自主控节点的安装指令，此时A区的升级代理模块将启动A区的更新子系统，并通过安装程序将缓存区中的升级包安装到B区主系统中，待安装完成后会再接收到来自主控节点的激活指令，此时系统启动引导标志设将会从原本的A区置为B区，待系统重启后，通过启动标志的识别，系统将进入B区并运行已更新的新版本软件。其流程示意如下：


图13 基于智能控制节点的双分区OTA升级
五、总结

整车OTA方案的部署需结合车型所应用的EEA以及所搭载控制单元集成度的不同进行合理布置。如在对控制单元的升级过程中，若采用单分区方案，由于控制单元自身功能不可用，此时系统级的OTA会存在分级升级的过程（即控制节点升级完成且恢复功能后，方可为其下级节点实施相应的升级任务），此时将会增加升级所需的时间。而双分区方案的应用则可避免因分级导致的时间延长问题，但这又会涉及软硬件成本的增加。

就升级时间而言，根据数据统计，在当前车辆的OTA过程中，可在30min内完成智能域控升级的车型占比约70%，过长的升级时间将对用户体验造成一定影响。因此如何平衡OTA部署后的升级时间、成本、稳定性等问题，还需从多角度进行评估。

总结全文，整理如下图示意：


图14 整车OTA部署及控制节点升级方案