汽車液晶組合儀表中控的整包程序刷新方式

李雪梅

（安徽江淮汽車集團股份有限公司 技術中心，安徽 合肥 230601）

隨著社會的發展和科技的進步，數字化、智能化、網聯化是汽車的發展趨勢，汽車組合儀表作為汽車與人交互的核心零部件，為了凸顯其智能化、科技化、時尚感，汽車搭載液晶組合儀表已成為一種潮流。汽車組合儀表顯示內容涵蓋整車大部分控制器，顯示內容多、用戶界面（User Interface, UI）豐富且軟件邏輯復雜。在整車開發前期的試制、試驗階段，組合儀表顯示內容是一個不斷增加的過程，UI界面是一個不斷的優化過程，軟件邏輯是一個不斷修復、完善的過程。因此，整車開發、試制過程就需要組合儀表不斷地釋放階段軟件版本滿足整車需求，每個軟件版本釋放都涉及軟件的升級、刷新，以便檢驗其最新版本狀態是否滿足整車需求。由于全液晶組合儀表控制器帶操作系統，支撐不同分辨率的顯示屏，且需要搭載多個風格的UI界面，使得組合儀表的軟件包大小與傳統表盤、表盤+液晶屏等組合儀表的軟件包有較大差異。

作為汽車座艙顯示終端，組合儀表顯示內容涵蓋整車大部分控制器，且這些控制器都是整車核心零部件，例如發動機、變速箱、制動防抱死系統、車身控制器（Body Control Module, BCM）、一鍵啟動系統、胎壓監測、安全氣囊等。組合儀表顯示內容豐富且邏輯復雜，在整車量產前需要不斷釋放階段軟件版本，頻繁升級、刷新軟件，以滿足整車不斷增加的顯示需求，同時提升自身的UI界面效果，完善自身的軟件邏輯。即使整車量產以后，對于組合儀表顯示內容的細微調整都涉及組合儀表軟件的刷新。基于此，本文就汽車液晶組合儀表通過中控實現整包程序刷新方式進行簡要的分析，希望可以提供一個有效的借鑒，從而用于解決汽車組合儀表軟件不斷刷新的問題。

1 汽車組合儀表軟件刷新方式

1.1 電腦軟件刷新

將組合儀表從整車上拆卸后，通過電腦→通訊盒→組合儀表，進行軟件刷新。

組合儀表從整車拆卸后再刷新軟件的方式，需要將整車上的組合儀表進行拆卸后再重新安裝，拆卸和重新安裝組合儀表過程中需要拆卸和重新安裝組合儀表周邊的幾個儀表臺內飾板，不僅步驟繁瑣而且存在產生內飾件卡扣損壞、表面劃傷等風險，既產生人工工時，又對儀表臺外觀質量產生影響。

1.2 手機App刷新

通過控制器局域網絡（Controller Area Network, CAN）上的車載診斷系統（On Board Diagnostic, OBD）進行組合儀表軟件刷新，即手機App→藍牙診斷頭→整車OBD→組合儀表。

1.3 遠程刷新

整車車載控制器的車聯網系統（Telematics BOX, TBOX）在接收到后臺遠程刷新組合儀表指令后，給整車BCM發送指令，將整車喚醒，同時TBOX下載組合儀表軟件，并通過CAN總線通道將軟件傳輸給組合儀表，完成軟件傳輸后，組合儀表自身開始對軟件進行校驗、刷新工作。即云平臺→TBOX→組合儀表。

通過CAN總線通道進行組合儀表軟件刷新的方法中，CAN網絡的傳輸波特率為500，對于只需要更新微控制單元（Micro Controller Unit,MCU）程序的組合儀表（軟件包大小為100 KB～500 KB），此方法軟件更新時間短。液晶組合儀表軟件除MCU程序外，還有系統級芯片（System On Chip, SOC）程序，包含大量的圖文信息。這樣組合儀表（軟件大小為50 MB～200 MB）軟件的刷新需要30 h～120 h，軟件更新時間較長。

1.4 組合儀表自帶USB接口刷新

通過組合儀表上的USB連接線進行組合儀表軟件刷新，即U盤→USB連接線→組合儀表。

通過連接在組合儀表上的USB連接線進行軟件更新方法，只能用于組合儀表本地軟件刷新，即人工將存放軟件的USB盤連接到USB線接口，通過規定操作對組合儀表軟件進行刷新。此方法無法響應整車車載遠程控制請求，無法實現批量對組合儀表軟件進行刷新。

1.5 中控刷新

液晶組合儀表軟件經組合儀表和中控連接的低電壓差分信號（Low Voltage Differential Signaling,LVDS）線傳輸到組合儀表，然后調用本地升級服務完成系統軟件升級，既可以實現液晶組合儀表共用本地車載信息娛樂系統（In Vehicle Infotainment, IVI）（中控）的USB口整包軟件升級，又可以實現通過TBOX進行遠程整包軟件升級。

此液晶組合儀表軟件整包刷新方式可以縮短軟件刷新時間，同步可以實現液晶組合儀表整包軟件批量刷新，并規避因拆裝組合儀表所帶來對組合儀表周邊飾板的損壞，解決液晶組合儀表在設計、試制階段，測試或路試過程中出現的一些問題。液晶組合儀表新增顯示功能需求，需要不斷地完善軟件程序，用于修復出現的問題或增加新的顯示功能而不能整包軟件刷新的缺陷。

2 整體設計方案

本設計根據液晶組合儀表在不拆解車輛的情況下實現整包軟件刷新需求，將液晶組合儀表軟件升級設計技術和中控軟件升級設計技術相結合，滿足液晶組合儀表不拆解車、整包、批量、節約時間的軟件升級設計規范。

2.1 總體架構

液晶組合儀表軟件刷新方法架構如圖1所示。

本地升級：組合儀表軟件更新包從IVI（中控）的USB口，經組合儀表和中控連接的LVDS線路傳輸到組合儀表，然后調用本地升級服務完成系統軟件升級（中控USB口→中控→LVDS線→組合儀表）。組合儀表軟件更新包來源于IVI（中控），傳輸途徑是串行外設接口（Serial Peripheral Interface,SPI）。在中控端檢測到組合儀表升級文件后，調用組合儀表升級的update client的接口，client通過SPI向Server發送升級請求，然后等待回復。再次傳輸文件信息給Cluster update Server, 然后等待回復成功。然后再次傳輸文件內容（5 120字節/次）給Server。傳輸成功后，Server通過Forwarding Data Base (FDB) gateway發送廣播給swdl的client，通知其開始升級，swdl服務通過FDB gateway client發送升級進度和升級/驗證結果給Cluster update server,Sever在通過SPI發送消息給IVI側的update client, client通過回調給中控的程序。

OTA升級：組合儀表軟件更新包通過TBOX從遠端下載到本地（TBOX），然后從TBOX通過USB口到中控，再從中控經LVDS通路傳輸到儀表，調用本地升級服務完成系統升級（TBOX→中控USB口→中控→LVDS線→組合儀表）。

在中控端（IVI）下載好升級文件后，通過SPI向cluster server發送升級請求，然后等待回復。再次傳輸文件信息給Cluster update Server, 然后等待成功的回復。然后再次傳輸文件內容（5 120字節/次）給Server。傳輸成功后，Server通知給本地升級服務，并開始升級，升級服務通知發送升級進度和升級/驗證結果給Cluster update server,Sever再通過SPI發送消息給IVI，中控到儀表軟件刷新架構圖如圖2所示。

2.2 軟件升級的流程

中控檢測到有升級文件后，調用升級儀表客戶端庫的升級接口，并傳入程序路徑，儀表客戶端通過SPI向軟件刷新服務程序發送請求升級的消息，然后服務程序發送回復，接著客戶端解壓出版本內容，并發送給儀表側的服務程序，儀表服務程序檢測版本是否匹配，最后回復是否可以升級接口。若可以，客戶端通過協議發送程序文件給服務程序，服務程序保存好文件后，通過FDB通道廣播通知系統開始升級。系統會解壓并通過加密程序檢驗文件是否可升級，同時通知軟件刷新服務程序。驗證通過后開始升級流程，并將升級進度/結果通過FDB 通道通知服務程序，服務程序再通過SPI通知中控儀表升級客戶端程序，如圖3所示。

圖4是儀表一側的更新流程圖，服務程序負責接收中控的命令，按協議處理發送來的文件信息等，保存并通知系統更新系統。

2.3 軟件刷新時間

以31.242 cm全液晶儀表（三套顯示UI模式）為例，軟件大小為50 MB，通過LVDS線、SPI協議刷新組合儀表程序時間大約為8 min，提高了組合儀表軟件刷新速度。每次SPI發送數據量為5 120字節，傳輸速率為100 KB/s，單次傳輸的效率得以提高。

2.4 軟件刷新異常處理

1.傳輸失敗

在傳輸組合儀表軟件數據過程中，如果第1次傳輸失敗，且重傳5次依然失敗。儀表端Cluster向中控IVI端反饋升級失敗消息，包括失敗原因。然后儀表端Cluster退出軟件升級模式，軟件回滾至升級之前版本顯示正常模式。

中控IVI端接收到儀表端Cluster反饋的升級失敗消息后，結束并停止傳輸軟件數據，并根據反饋的失敗原因采用彈窗形式提示用戶，當用戶點擊“退出”按鍵后，退出軟件升級流程，根據當前版本進行正常顯示。

2.升級包校驗失敗

中控IVI端將組合儀表軟件傳輸完成后，儀表端Cluster進行軟件校驗流程，當校驗失敗，儀表端Cluster采用彈窗形式提示用戶，并同步向中控IVI端反饋升級失敗消息，包括失敗原因。

中控IVI端接收到儀表端Cluster反饋的升級失敗消息后，根據反饋的失敗原因采用彈窗形式提示用戶，當用戶點擊“退出”按鍵后，中控IVI和儀表端Cluster同步退出軟件升級流程，中控IVI端根據當前版本進行正常顯示，儀表端Cluster軟件回滾至升級之前版本進行正常模式顯示。

3.刷新升級包失敗

儀表端Cluster自身刷新升級包失敗后，儀表端Cluster采用彈窗形式提示用戶，并同步向中控IVI端反饋升級失敗消息，包括失敗原因。

中控IVI端接收到儀表端Cluster反饋的升級失敗消息后，根據反饋的失敗原因采用彈窗形式提示用戶，需要用戶選擇“重新安裝”或“退出”。若用戶點擊“退出”按鍵后，中控IVI和儀表端Cluster同步退出軟件升級流程，中控IVI端根據當前版本進行正常顯示，儀表端Cluster軟件回滾至升級之前版本進行正常模式顯示。若用戶點擊“重新安裝”，中控IVI端和儀表端Cluster將重新進入升級流程。

4.IVI和Cluster心跳失敗或連接失敗

中控IVI端連續5次心跳包未收到儀表端Cluster的反饋消息，中控IVI端判定為連接儀表端Cluster失敗。此時中控IVI端采用彈窗形式提示用戶連接失敗原因。

儀表端Cluter增加timeout周期判斷邏輯，timeout周期內未收到中控IVI端心跳包，則儀表端Cluter判定連接中控IVI端失敗。若此時未進入刷新流程，則儀表端Cluter退出升級模式，回滾至升級之前版本進行正常模式顯示。若此時已進入刷新流程，則儀表端Cluter停留在升級界面，等待中控IVI端重新發起升級流程或告知退出升級流程。

3 總結

綜上所述，本文在液晶組合儀表軟件刷新方式設計上通過組合儀表和中控之間連接的LVDS線，可通過共享中控USB接口實現組合儀表本地整包刷新程序方案；也可通過整車TBOX從遠端下載到本地（TBOX），然后從TBOX到中控再到組合儀表實現組合儀表軟件遠程批量刷新。不僅規避了拆卸和重新安裝組合儀表產生人工工時和對內飾儀表臺損壞，而且大大縮短了組合儀表軟件刷新時間，提升了軟件刷新效率，為整車開發初期，試制、試驗階段需要頻繁更新組合儀表軟件提供了便捷，也為整車量產后組合儀表顯示迭代升級提供了可行方案。同時組合儀表和中控共享一個USB口，實現資源共享，減少整車成本。