汽车液晶组合仪表中控的整包程序刷新方式

李雪梅

（安徽江淮汽车集团股份有限公司 技术中心，安徽 合肥 230601）

随着社会的发展和科技的进步，数字化、智能化、网联化是汽车的发展趋势，汽车组合仪表作为汽车与人交互的核心零部件，为了凸显其智能化、科技化、时尚感，汽车搭载液晶组合仪表已成为一种潮流。汽车组合仪表显示内容涵盖整车大部分控制器，显示内容多、用户界面（User Interface, UI）丰富且软件逻辑复杂。在整车开发前期的试制、试验阶段，组合仪表显示内容是一个不断增加的过程，UI界面是一个不断的优化过程，软件逻辑是一个不断修复、完善的过程。因此，整车开发、试制过程就需要组合仪表不断地释放阶段软件版本满足整车需求，每个软件版本释放都涉及软件的升级、刷新，以便检验其最新版本状态是否满足整车需求。由于全液晶组合仪表控制器带操作系统，支撑不同分辨率的显示屏，且需要搭载多个风格的UI界面，使得组合仪表的软件包大小与传统表盘、表盘+液晶屏等组合仪表的软件包有较大差异。

作为汽车座舱显示终端，组合仪表显示内容涵盖整车大部分控制器，且这些控制器都是整车核心零部件，例如发动机、变速箱、制动防抱死系统、车身控制器（Body Control Module, BCM）、一键启动系统、胎压监测、安全气囊等。组合仪表显示内容丰富且逻辑复杂，在整车量产前需要不断释放阶段软件版本，频繁升级、刷新软件，以满足整车不断增加的显示需求，同时提升自身的UI界面效果，完善自身的软件逻辑。即使整车量产以后，对于组合仪表显示内容的细微调整都涉及组合仪表软件的刷新。基于此，本文就汽车液晶组合仪表通过中控实现整包程序刷新方式进行简要的分析，希望可以提供一个有效的借鉴，从而用于解决汽车组合仪表软件不断刷新的问题。

1 汽车组合仪表软件刷新方式

1.1 电脑软件刷新

将组合仪表从整车上拆卸后，通过电脑→通讯盒→组合仪表，进行软件刷新。

组合仪表从整车拆卸后再刷新软件的方式，需要将整车上的组合仪表进行拆卸后再重新安装，拆卸和重新安装组合仪表过程中需要拆卸和重新安装组合仪表周边的几个仪表台内饰板，不仅步骤繁琐而且存在产生内饰件卡扣损坏、表面划伤等风险，既产生人工工时，又对仪表台外观质量产生影响。

1.2 手机App刷新

通过控制器局域网络（Controller Area Network, CAN）上的车载诊断系统（On Board Diagnostic, OBD）进行组合仪表软件刷新，即手机App→蓝牙诊断头→整车OBD→组合仪表。

1.3 远程刷新

整车车载控制器的车联网系统（Telematics BOX, TBOX）在接收到后台远程刷新组合仪表指令后，给整车BCM发送指令，将整车唤醒，同时TBOX下载组合仪表软件，并通过CAN总线通道将软件传输给组合仪表，完成软件传输后，组合仪表自身开始对软件进行校验、刷新工作。即云平台→TBOX→组合仪表。

通过CAN总线通道进行组合仪表软件刷新的方法中，CAN网络的传输波特率为500，对于只需要更新微控制单元（Micro Controller Unit,MCU）程序的组合仪表（软件包大小为100 KB～500 KB），此方法软件更新时间短。液晶组合仪表软件除MCU程序外，还有系统级芯片（System On Chip, SOC）程序，包含大量的图文信息。这样组合仪表（软件大小为50 MB～200 MB）软件的刷新需要30 h～120 h，软件更新时间较长。

1.4 组合仪表自带USB接口刷新

通过组合仪表上的USB连接线进行组合仪表软件刷新，即U盘→USB连接线→组合仪表。

通过连接在组合仪表上的USB连接线进行软件更新方法，只能用于组合仪表本地软件刷新，即人工将存放软件的USB盘连接到USB线接口，通过规定操作对组合仪表软件进行刷新。此方法无法响应整车车载远程控制请求，无法实现批量对组合仪表软件进行刷新。

1.5 中控刷新

液晶组合仪表软件经组合仪表和中控连接的低电压差分信号（Low Voltage Differential Signaling,LVDS）线传输到组合仪表，然后调用本地升级服务完成系统软件升级，既可以实现液晶组合仪表共用本地车载信息娱乐系统（In Vehicle Infotainment, IVI）（中控）的USB口整包软件升级，又可以实现通过TBOX进行远程整包软件升级。

此液晶组合仪表软件整包刷新方式可以缩短软件刷新时间，同步可以实现液晶组合仪表整包软件批量刷新，并规避因拆装组合仪表所带来对组合仪表周边饰板的损坏，解决液晶组合仪表在设计、试制阶段，测试或路试过程中出现的一些问题。液晶组合仪表新增显示功能需求，需要不断地完善软件程序，用于修复出现的问题或增加新的显示功能而不能整包软件刷新的缺陷。

2 整体设计方案

本设计根据液晶组合仪表在不拆解车辆的情况下实现整包软件刷新需求，将液晶组合仪表软件升级设计技术和中控软件升级设计技术相结合，满足液晶组合仪表不拆解车、整包、批量、节约时间的软件升级设计规范。

2.1 总体架构

液晶组合仪表软件刷新方法架构如图1所示。

本地升级：组合仪表软件更新包从IVI（中控）的USB口，经组合仪表和中控连接的LVDS线路传输到组合仪表，然后调用本地升级服务完成系统软件升级（中控USB口→中控→LVDS线→组合仪表）。组合仪表软件更新包来源于IVI（中控），传输途径是串行外设接口（Serial Peripheral Interface,SPI）。在中控端检测到组合仪表升级文件后，调用组合仪表升级的update client的接口，client通过SPI向Server发送升级请求，然后等待回复。再次传输文件信息给Cluster update Server, 然后等待回复成功。然后再次传输文件内容（5 120字节/次）给Server。传输成功后，Server通过Forwarding Data Base (FDB) gateway发送广播给swdl的client，通知其开始升级，swdl服务通过FDB gateway client发送升级进度和升级/验证结果给Cluster update server,Sever在通过SPI发送消息给IVI侧的update client, client通过回调给中控的程序。

OTA升级：组合仪表软件更新包通过TBOX从远端下载到本地（TBOX），然后从TBOX通过USB口到中控，再从中控经LVDS通路传输到仪表，调用本地升级服务完成系统升级（TBOX→中控USB口→中控→LVDS线→组合仪表）。

在中控端（IVI）下载好升级文件后，通过SPI向cluster server发送升级请求，然后等待回复。再次传输文件信息给Cluster update Server, 然后等待成功的回复。然后再次传输文件内容（5 120字节/次）给Server。传输成功后，Server通知给本地升级服务，并开始升级，升级服务通知发送升级进度和升级/验证结果给Cluster update server,Sever再通过SPI发送消息给IVI，中控到仪表软件刷新架构图如图2所示。

2.2 软件升级的流程

中控检测到有升级文件后，调用升级仪表客户端库的升级接口，并传入程序路径，仪表客户端通过SPI向软件刷新服务程序发送请求升级的消息，然后服务程序发送回复，接着客户端解压出版本内容，并发送给仪表侧的服务程序，仪表服务程序检测版本是否匹配，最后回复是否可以升级接口。若可以，客户端通过协议发送程序文件给服务程序，服务程序保存好文件后，通过FDB通道广播通知系统开始升级。系统会解压并通过加密程序检验文件是否可升级，同时通知软件刷新服务程序。验证通过后开始升级流程，并将升级进度/结果通过FDB 通道通知服务程序，服务程序再通过SPI通知中控仪表升级客户端程序，如图3所示。

图4是仪表一侧的更新流程图，服务程序负责接收中控的命令，按协议处理发送来的文件信息等，保存并通知系统更新系统。

2.3 软件刷新时间

以31.242 cm全液晶仪表（三套显示UI模式）为例，软件大小为50 MB，通过LVDS线、SPI协议刷新组合仪表程序时间大约为8 min，提高了组合仪表软件刷新速度。每次SPI发送数据量为5 120字节，传输速率为100 KB/s，单次传输的效率得以提高。

2.4 软件刷新异常处理

1.传输失败

在传输组合仪表软件数据过程中，如果第1次传输失败，且重传5次依然失败。仪表端Cluster向中控IVI端反馈升级失败消息，包括失败原因。然后仪表端Cluster退出软件升级模式，软件回滚至升级之前版本显示正常模式。

中控IVI端接收到仪表端Cluster反馈的升级失败消息后，结束并停止传输软件数据，并根据反馈的失败原因采用弹窗形式提示用户，当用户点击“退出”按键后，退出软件升级流程，根据当前版本进行正常显示。

2.升级包校验失败

中控IVI端将组合仪表软件传输完成后，仪表端Cluster进行软件校验流程，当校验失败，仪表端Cluster采用弹窗形式提示用户，并同步向中控IVI端反馈升级失败消息，包括失败原因。

中控IVI端接收到仪表端Cluster反馈的升级失败消息后，根据反馈的失败原因采用弹窗形式提示用户，当用户点击“退出”按键后，中控IVI和仪表端Cluster同步退出软件升级流程，中控IVI端根据当前版本进行正常显示，仪表端Cluster软件回滚至升级之前版本进行正常模式显示。

3.刷新升级包失败

仪表端Cluster自身刷新升级包失败后，仪表端Cluster采用弹窗形式提示用户，并同步向中控IVI端反馈升级失败消息，包括失败原因。

中控IVI端接收到仪表端Cluster反馈的升级失败消息后，根据反馈的失败原因采用弹窗形式提示用户，需要用户选择“重新安装”或“退出”。若用户点击“退出”按键后，中控IVI和仪表端Cluster同步退出软件升级流程，中控IVI端根据当前版本进行正常显示，仪表端Cluster软件回滚至升级之前版本进行正常模式显示。若用户点击“重新安装”，中控IVI端和仪表端Cluster将重新进入升级流程。

4.IVI和Cluster心跳失败或连接失败

中控IVI端连续5次心跳包未收到仪表端Cluster的反馈消息，中控IVI端判定为连接仪表端Cluster失败。此时中控IVI端采用弹窗形式提示用户连接失败原因。

仪表端Cluter增加timeout周期判断逻辑，timeout周期内未收到中控IVI端心跳包，则仪表端Cluter判定连接中控IVI端失败。若此时未进入刷新流程，则仪表端Cluter退出升级模式，回滚至升级之前版本进行正常模式显示。若此时已进入刷新流程，则仪表端Cluter停留在升级界面，等待中控IVI端重新发起升级流程或告知退出升级流程。

3 总结

综上所述，本文在液晶组合仪表软件刷新方式设计上通过组合仪表和中控之间连接的LVDS线，可通过共享中控USB接口实现组合仪表本地整包刷新程序方案；也可通过整车TBOX从远端下载到本地（TBOX），然后从TBOX到中控再到组合仪表实现组合仪表软件远程批量刷新。不仅规避了拆卸和重新安装组合仪表产生人工工时和对内饰仪表台损坏，而且大大缩短了组合仪表软件刷新时间，提升了软件刷新效率，为整车开发初期，试制、试验阶段需要频繁更新组合仪表软件提供了便捷，也为整车量产后组合仪表显示迭代升级提供了可行方案。同时组合仪表和中控共享一个USB口，实现资源共享，减少整车成本。