作者 | 小豆
小編 | 不吃豬頭肉

背景
在現代汽車電子技術中，ECU（電子控制單元）的軟件升級是一項關鍵任務。為了提高數據傳輸的效率和安全性，壓縮刷寫技術應運而生。通過數據壓縮傳輸，我們可以有效地增加帶寬利用率，減少刷寫工具與ECU之間的數據傳輸量，從而顯著縮短ECU升級時間。此外，為了加強數據的安全性和保密性，數據傳輸還可以進行加密處理。在ISO14229-1規范中，請求下載服務（SID=0x34）和請求文件傳輸服務（0x38）定義了數據可以基于壓縮和加密的方式進行傳輸。本文以請求下載服務為例重點介紹數據壓縮部分。ISO14229-1：2020規范中定義請求下載服務（0x34）的請求報文格式
根據ISO14229-1：2020規范，請求下載服務（0x34）允許數據通過壓縮和加密的方式進行傳輸。在該服務的請求報文格式中，”dataFormatIdentifier“是一個關鍵的參數，大小為1個字節，其中高四位（bit4-bit7）為參數”compressionMethod“，定義數據是否需要壓縮, 其中低四位（bit0-bit3）為參數”encryptingMethod“，定義數據是否需要加密。若下載的數據既不需要壓縮也不需要加密，則該參數值為0x00，若使用非0x00的值，則表示下載數據需要進行壓縮、加密，或二者兼有。如”dataFormatIdentifier“此值為0x10，表示下載數據需要壓縮不需要加密，如”dataFormatIdentifier“此值為0x11，表示下載數據需要壓縮也需要加密。

值得注意的是，下載數據的壓縮與加密需求并不影響參數”addressAndLengthFormatIdentifier

“和”memoryAddress“，但會影響”memorySize“參數，該參數定義了需要刷寫數據的大小，這個大小將與通過TransferData（0x36）服務傳輸的數據大小進行比較。

當下載的數據是壓縮數據時，由OEM來定義”memorySize“代表的是壓縮數據的大小還是壓縮前數據的大小。不同的定義對于刷寫流程的實現代碼也不相同。
若”memorySize“代表壓縮數據的大小，那么當TransferData（0x36）服務將壓縮數據傳輸完成后，ECU將根據“memorySize”參數來判斷數據是否下載完成，ECU會比較傳輸的壓縮數據與”memorySize“參數定義的數據大小是否一致，并相應地發送肯定或否定響應。
若”memorySize“代表非壓縮數據的大小，那么TransferData（0x36）服務傳輸的壓縮數據大小一般小于”memorySize“的值。這時ECU將接收到的壓縮數據解壓，并計算所有解壓后數據大小的總和。在壓縮數據傳輸完成后，ECU會比較解壓后的數據大小與”memorySize“參數定義的數據大小是否一致，并相應地發送肯定或否定響應。
當然，對于”memorySize“代表壓縮數據的大小還是非壓縮數據大小，數據傳輸完成后ECU判斷下載數據是否正確的方法各OEM定義也不盡相同。壓縮前后刷寫文件比對
軟件刷寫是指將軟件程序燒錄或者通過UDS刷寫傳輸到ECU芯片內存的特定地址段，然后ECU就會運行該軟件程序，去實現其特有的功能。常用的ECU刷寫文件格式有：.hex，.s19和.bin等。壓縮刷寫文件是通過特定的壓縮算法制作而成。
壓縮前：

刷寫文件分3個邏輯塊，各塊起始地址、結束地址、長度為：

Block0：起始地址：0x80138020 結束地址：0x801FFFDF 長度：0xC7FC0

Block1：起始地址：0x80300020 結束地址：0x804FFFDF 長度：0x1FFFC0

Block2：起始地址：0xA0078020 結束地址：0xA0137FFF 長度：0xBFFE0

壓縮后：

壓縮后刷寫文件仍分3個邏輯塊，各塊起始地址、結束地址、長度為：

Block0：起始地址：0x80138020 結束地址：0x8015E60E 長度：0x265EF

Block1：起始地址：0x80300020 結束地址：0x80448DD7 長度：0x148DB8

Block2：起始地址：0xA0078020 結束地址：0xA00AD0F6 長度：0x350D7

可以發現，壓縮前后的刷寫文件邏輯塊數量未變化，起始地址未變化，各邏輯塊的數據長度變小了，對應的結束地址也產生了變化。每個邏輯塊獨立壓縮
對于壓縮前刷寫文件中分為多個邏輯塊，在壓縮之后的邏輯塊數量未發生變化的情況可稱之為“每個邏輯塊獨立壓縮”。與之不同，也存在“整體壓縮”的方式。
整體壓縮
壓縮前：

刷寫文件分3個邏輯塊，各塊起始地址、結束地址、長度為：

Block0：起始地址：0x8FC0060 結束地址：0x9194FFF 長度：0x1D4FA0

Block1：起始地址：0x91C0000 結束地址：0x91D9EBF 長度：0x19EC0

Block2：起始地址：0x9200000 結束地址：0x9237FFF 長度：0x38000

壓縮后：

壓縮后刷寫文件只有1個邏輯塊，無起始地址。

對于“整體壓縮方式”，刷寫流程中內存擦除（EarseMemmory）服務和0x34（RequestDownload）服務中起始地址等信息由ECU供應商或者OEM定義。壓縮刷寫日志分析
非壓縮刷寫日志:
壓縮刷寫日志：

通過分析刷寫日志，我們可以發現壓縮刷寫與非壓縮刷寫的主要區別在于：1.請求下載服務（SID=0x34）指令參數（dataFormatIdentifier）不同。

非壓縮：刷寫工具發送：34 00 44 A0 07 80 00 00 10 00 01

壓縮：刷寫工具發送：34 10 44 A0 07 80 00 00 03 50 F7

其中10代表：使用壓縮數據；00代表：使用非壓縮數據。
2.請求下載服務（SID=0x34）指令參數（memorySize）不同。

非壓縮刷寫：刷寫工具發送：34 00 44 A0 07 80 00 00 10 00 01

壓縮刷寫：刷寫工具發送：34 10 44 A0 07 80 00 00 03 50 F7

非壓縮刷寫中請求下載服務（SID=0x34）中memorySize大小大于壓縮刷寫中的memorySize大小，如果最大塊長度值一致，則對于后續數據傳輸服務（SID=0x36）的個數，壓縮刷寫則要小于非壓縮刷寫。

如日志中壓縮刷寫與非壓縮刷寫最大塊長度值皆為0xFFF,可計算出：

非壓縮刷寫后續數據傳輸服務（SID=0x36）的個數為257個；

壓縮刷寫后續數據傳輸服務（SID=0x36）的個數為54個；

數據傳輸服務（SID=0x36）的個數越少，則所需數據傳輸的時間也就越少，這也就是壓縮刷寫可以提升刷寫效率的主要原因。總結
隨著ECU軟件功能的日益復雜，提高ECU軟件升級效率變得尤為重要，Bootloader作為一項必不可少的功能軟件，其高效的刷寫方式是實現ECU軟件更新的關鍵。目前，北匯信息已經完成壓縮刷寫測試方案的落地，期待與感興趣的朋友進行交流合作。