基于FA協(xié)同調(diào)度的OTA并行升級方法研究

中圖分類號：U463.85 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）10-0012-03

【Abstract】 With the rapid development of inteligent vehicles，the concept of \"software-defined vehicles\" has increasiglytakenroot inpeople's hearts.Under theframework of thisconcept，only byachieving rapid iterativeupdates of softwarecanthecompetitiveness ofvehicles beensured.However，intheincreasinglyfrequent OTAupgradeactivities， the overlylong OTA upgrade time hassuppessed users'willingnessto trigger upgrades.Therefore，howtoshorten the perceptible upgade time forusers has become the key toenhancing user experience.Based onthis，the article proposes an OTA parallel upgrade method based on FA collaborative scheduling，optimizing the original serial upgrade mode to a parallel upgrade.Verified through realvehicle tests，the method proposed inthis papercan significantlyshortenthe upgrade time.

【Key words】OTA; collaborative scheduling;parallel upgrade

0 引言

隨著汽車智能化、平臺化的快速發(fā)展，OTA成為各大車企減少品質(zhì)問題召回成本和向消費者推送新功能的一項重要技術(shù)。

目前，國內(nèi)外車企都在積極發(fā)展自身的OTA技術(shù)：特斯拉的ModelS可以實現(xiàn)超過20個節(jié)點控制器的升級；國內(nèi)車企（蔚來、小鵬、理想、小米等）及供應(yīng)商（華為、百度等）也在不斷提升自身的OTA技術(shù)水平。OTA技術(shù)在汽車智能化發(fā)展的契機(jī)下產(chǎn)生，成為汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的關(guān)鍵技術(shù)。

不過，隨著功能的快速迭代，軟件包體積不斷增大，單次刷寫消耗的時間越來越長。盡管當(dāng)前各大車企能夠在OTA安裝過程中為用戶提供部分“情緒價值”（如允許用戶在車內(nèi)操作車載系統(tǒng)等），刷寫時間過長仍給用戶的正常出行帶來較大影響。針對該痛點，本文提出一種OTA并行升級方法，通過多刷新機(jī)（Installer）的協(xié)同調(diào)度，多個ECU節(jié)點可同時被刷寫，大幅縮短了整車升級時長。

1OTA并行升級基本原理

OTA的全稱是“OvertheAir”，即空中下載技術(shù)[2]一個完整的OTA架構(gòu)包括云端OTA云服務(wù)器、TSP服務(wù)器、T-Box、部署刷新機(jī)（Installer）的域控節(jié)點及車輛被刷寫節(jié)點等，具體如圖1所示。

圖1OTA整體架構(gòu)圖

一個OTA升級任務(wù)的完整鏈路如下： ① 云端部署新任務(wù)，等待車端檢測下載； ② 車端用戶主動觸發(fā)升級，或系統(tǒng)被動周期性向云端檢查是否有新版本； ③ 云端收到車端的檢查更新請求后，以升級策略文件的形式下發(fā)給車端，文件中包含升級節(jié)點的編排策略及各升級軟件包的URL鏈接； ④ 車端收到云端下發(fā)的升級策略文件后，解析其中的URL鏈接，通過該鏈接直接從云端的CDN服務(wù)器下載升級軟件包； ⑤ 所有節(jié)點的升級軟件包下載完成后，用戶可通過手機(jī)APP或車載系統(tǒng)屏幕選擇立即升級或預(yù)約升級； ⑥ 在用戶觸發(fā)升級后，車輛進(jìn)行前置條件檢查，檢查通過則進(jìn)入OTA升級流程，部署在車端本地的刷新機(jī)開始按照設(shè)定的刷新規(guī)范對被刷寫節(jié)點進(jìn)行激活安裝； ⑦ 安裝結(jié)束后，車端根據(jù)各節(jié)點的安裝結(jié)果向主機(jī)（車機(jī)）和云端上報本次任務(wù)的安裝結(jié)果。

整個升級鏈路中，步驟 ①～⑤ 屬于升級包的下載傳輸階段，該階段對用戶用車體驗影響較小，且可實現(xiàn)用戶無感下載；而步驟 ⑥ 中整車進(jìn)入OTA模式后，用戶用車體驗會受到極大限制。因此，本文著重分析該階段的升級時長，通過提升刷新機(jī)的刷寫效率以縮短用戶的有感升級時長。

串行升級是對每個ECU節(jié)點逐一進(jìn)行升級，整個任務(wù)的升級時長為所有ECU節(jié)點升級時長的累加。這種升級方案設(shè)計簡單，但升級效率較低，用戶體驗較差。為有效縮短整車ECU節(jié)點的升級時長，本文設(shè)計了一種并行升級方案：根據(jù)每個ECU節(jié)點所部署的總線（CAN總線）或以太網(wǎng)鏈路的差異，在車端部署多個刷新機(jī)，實現(xiàn)多路CAN總線的同步刷寫。

2 FA協(xié)同調(diào)度設(shè)計

OTA的系統(tǒng)架構(gòu)方案如圖2所示，其中刷新機(jī)（FlashingAdapter，F(xiàn)A）模塊是安裝升級過程中的關(guān)鍵模塊，可根據(jù)節(jié)點類型執(zhí)行相應(yīng)的刷新規(guī)范，完成節(jié)點刷新。

在串行升級方案中，F(xiàn)A主要根據(jù)UCMMaster的觸發(fā)指令執(zhí)行單個節(jié)點的升級，升級完成一個節(jié)點后才會繼續(xù)執(zhí)行下一個節(jié)點的升級。為提升刷寫效率，本文在原有FA的基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)同調(diào)度設(shè)計：FA除可按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)刷寫規(guī)范進(jìn)行FOTA業(yè)務(wù)刷寫外，還能針對不同的串并行需求，對待刷寫ECU進(jìn)行排隊及刷寫線程的調(diào)度，從而實現(xiàn)多路節(jié)點的并行刷寫。整體業(yè)務(wù)流程如下。

圖2OTA系統(tǒng)架構(gòu)方案示意圖

1）UCMMaster解析完從云端下載的車輛升級包清單后，會根據(jù)云端配置的升級順序下載軟件包；每成功下載一個軟件包，F(xiàn)A會將該軟件包對應(yīng)的ECU節(jié)點加入待刷寫隊列。

2）所有節(jié)點的軟件包下載完成后，若用戶觸發(fā)升級，F(xiàn)A將開始調(diào)度線程執(zhí)行預(yù)處理操作（如配電檢查、版本依賴檢查等）。

3）預(yù)處理結(jié)束后，F(xiàn)A將按照規(guī)則從待刷寫隊列中選取被刷寫ECU，分配至業(yè)務(wù)線程進(jìn)行刷寫處理。

4）隊列中所有ECU節(jié)點刷寫完成后，調(diào)度線程執(zhí)行該隊列的收尾動作（如狀態(tài)上報、系統(tǒng)復(fù)位等）。

一個隊列的ECU處理完畢后，再按以上步驟執(zhí)行下一個隊列的處理。

調(diào)度線程的并行選取算法是確保被刷寫節(jié)點協(xié)同執(zhí)行的關(guān)鍵。結(jié)合EEA3.0架構(gòu)方案下的配電邏輯，本文將并行升級的隊列劃分為上高壓ZCU隊列、高壓ECU隊列、下高壓ZCU隊列及低壓ECU隊列，具體如圖3所示。

圖3并行升級執(zhí)行隊列順序

線程調(diào)度示意如圖4所示，具體如下。

1）云端會對每個車型的ECU節(jié)點進(jìn)行編碼，編碼內(nèi)容需反映ECU節(jié)點的類型、分配的上下高壓隊列及該節(jié)點的部署位置等信息。2）FA獲取下載完成的軟件包后，會根據(jù)ECU節(jié)點的編碼內(nèi)容將其分配至相應(yīng)的隊列空間；對于節(jié)點類型相同、隊列相同且部署鏈路一致的節(jié)點，采用“先來后到”的規(guī)則入隊。3）人隊需遵循“先域控后下掛節(jié)點”的原則，即部署在域控下的子節(jié)點，需在域控升級完成后再執(zhí)行升級。4）CAN節(jié)點與ETH節(jié)點（非域控節(jié)點）可分配至兩個不同的隊列空間，即CAN節(jié)點與ETH節(jié)點可同時被刷寫。

圖4并行升級線程調(diào)度示意圖

當(dāng)一個升級任務(wù)的所有節(jié)點均完成入隊后，若用戶觸發(fā)升級，UCMMaster將按照“上高壓 高壓ECU $$ 下高壓ZCU $$ 下高壓ECU”的順序執(zhí)行安裝；而同一隊列矩陣中的不同隊列可并行升級。理論上，CAN通道的最大并行刷寫數(shù)量取決于整車拓?fù)浼軜?gòu)中的獨立CAN通道數(shù)量及Installer本身的刷寫性能：若整車拓?fù)浼軜?gòu)中的CAN通道數(shù)超過Installer可承受的最大并行刷寫數(shù)量，則按照人隊順序優(yōu)先執(zhí)行隊列中序號靠前的節(jié)點。

3 試驗驗證

為驗證本文提出的多FA協(xié)同調(diào)度并行升級方法的優(yōu)化效果，本文在EEA3.0架構(gòu)的實車上開展了全鏈路最大ECU升級任務(wù)的對比測試，測試結(jié)果如表1所示。

表1串并行升級時長對比

由上述驗證結(jié)果可知：升級相同數(shù)量的節(jié)點時，串行升級時長為 111min ，并行升級時長為 42min 縮短了 69min ，縮短百分比達(dá) 62.2% 。其中，縮短幅度最大的為高壓ECU隊列和額外時長：高壓ECU隊列縮短 57min ，額外時長縮短 9min 。這是因為在EEA3.0架構(gòu)下，需高壓升級的ECU節(jié)點數(shù)量較多，且這些節(jié)點基本分布在不同的CAN總線通道上，可通過多路CAN總線實現(xiàn)并行刷寫；而低壓升級的ECU節(jié)點基本集中在同一條CAN總線上，即使啟用并行升級策略，也無法實現(xiàn)并行刷寫，因此低壓ECU隊列的升級時長基本無縮短。

4結(jié)論

綜上所述，本文提出的基于FA協(xié)同調(diào)度的OTA并行升級方法，通過深度剖析各類ECU節(jié)點的性能特征與功能屬性，基于精細(xì)化設(shè)計的入隊策略將ECU節(jié)點分類編排至對應(yīng)隊列。在此基礎(chǔ)上，借助刷新機(jī)FA的智能協(xié)同調(diào)度機(jī)制，實現(xiàn)各線程ECU刷寫任務(wù)的高效并行執(zhí)行。實車測試數(shù)據(jù)顯示，該方法能夠顯著縮短整車OTA升級時長；即使在升級節(jié)點數(shù)量大幅增長的場景下，只要刷新機(jī)性能處于合理范圍內(nèi)，理論上整車升級時長仍可保持在穩(wěn)定區(qū)間。該技術(shù)不僅有效提升了用戶升級體驗的流暢性與便捷性，更為搭載該技術(shù)的車型賦予了顯著的產(chǎn)品競爭優(yōu)勢，有力增強了其在市場中的綜合競爭力。

參考文獻(xiàn)

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（編輯 凌波）