Firmware
Warum die Autoindustrie neue Software Updates braucht
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Herausforderung beim Update von ECUs
In einem Fahrzeug der Luxusklasse sind heute zwischen 70 und 120 Steuergeräte zu finden. Die einzelnen Steuergeräte unterscheiden sich vom Typ der CPU (von 8 bit bis 32 bit), von der Anzahl der Kerne, der Taktrate, der Größe des Flash-Speichers (von 8 KB bis 8 MB) und durch andere Parameter. Die Einführung einer Methode wie FOTA in die Automobilindustrie ist daher nicht trivial, sondern erfordert ein genaues Verständnis der Automobilarchitektur und der Struktur der Steuergeräte.
So waren bis vor Kurzem mehr als 60 % der Steuergeräte aufgrund beschränkter Ressourcen nicht in der Lage, Updates drahtlos zu empfangen, weil es nicht genügend Speicher auf der ECU für den nötigen Software-Update-Agenten gab. Solche kleineren Steuergeräte verwalten beispielsweise Funktionen zur Fernbedienung der Türen und Fenster oder der Scheibenwischer.
Neben beschränkten CPU- und Speicherressourcen in der ECU kann zudem auch eine begrenzte Bus-Bandbreite die Einführung von FOTA erschweren. Bei Update-Größen im MB-Bereich und Datenraten im einstelligen kbit/s-Bereich zieht sich der Aktualisierungsvorgang schnell in die Länge.
Eine Untersuchung, die Red Bend für einen großen OEM durchgeführt hat, ergab, dass der Mehrheit der Steuergeräte Speicherressourcen fehlen, um den üblichen FOTA-Update-Mechanismus für die Infotainment- und Telematikeinheiten verwenden zu können. Diese Steuergeräte haben unzureichende Flash-Ressourcen, um den Standard-Firmware-Update-Installer einzusetzen, und sie verfügen über zu wenig RAM, um das Software-Update-Paket zu speichern.
Lösungsansätze auch für kleine Steuergeräte
Red Bend hat deshalb einen neuen Lösungsansatz entwickelt, der auch für Steuergeräte mit eingeschränkten Ressourcen geeignet ist. Der Grundstein dieser Lösung ist die Software vRapid Mobile, die es in zwei Versionen gibt – Standard und Fuse. Fuse steht für „Firmware-Aktualisierung für kleine Steuergeräte“.
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Beim Einsatz von vRapid Mobil Fuse befindet sich nur das kleine Update-Installationsprogramm, das weniger als 7 KB Arbeitsspeicher erfordert, auf der ECU. Zudem wird das Update-Paket durch den sogenannten „Update-Generator“ in kleine, streambare Segmente aufgeteilt, um die Verteilung über Netzwerke mit begrenzter Bandbreite zu verbessern (Bild 2). Darüber hinaus wird auch nur der Unterschied zwischen neuer und alter Software übertragen, was zu einer weiteren Verringerung der Datenmenge führt (Bild 3). Der Datenverkehr auf dem CAN-Bus lässt sich auf diese Weise um mehr als 90 % reduzieren. Dies verringert auch die nötige Zeit, um das Update durchzuführen.
Darüber hinaus ist ein zentrales Management-System zur Verwaltung des gesamten Update-Prozesses nötig, um die Zuverlässigkeit der Update-Prozesse sicherzustellen – von der Erstellung der Delta-Pakete bis zum erfolgreichen Update. Die entsprechende Software-Management-Lösung (SWM) enthält ein Software Management Center, um die Updates auszuliefern, sowie einen Software Management Client, der auf der Head Unit oder dem Telematikgerät installiert ist, um die Steuergeräte-Software zu verwalten, und den vRapid Mobile Update Installer, um die Updates durchzuführen. Beim Update Installer kann der Anwender zwischen dem vRM Standard Installer und dem vRM Fuse Installer für kleine Steuergeräte wählen.
Das Software Management Center kümmert sich um die Installation, die Aktualisierung und Löschung von Software Over The Air auf einer Head Unit, einer Telematik-Box oder anderen Steuergeräten. Update-Operationen basieren auf den OMA-DM/FUMO- oder SCOMO-Standards. OMA DM ist der am weitesten verbreitete Standard für die Geräteverwaltung in der Mobilfunk-Branche. Führende Provider wie AT&T, Docomo, Verizon, China Mobile und Sprint haben diesen Standard übernommen. Eine wachsende Zahl von Automobilherstellern setzt auch auf diesen Standard. Das Software Management Center verwaltet die sogenannten „Update-Kampagnen“. Eine Kampagne definiert eine Anzahl von Autos, die ein Update erhalten sollen, und die erforderlichen Maßnahmen, wie zum Beispiel „Firmware Update auf eine bestimmte Version“ oder „Firmware Update auf die neueste Version“.
Über eine Kampagne lassen sich unterschiedlichste Randbedingungen festlegen. Dazu gehören etwa:
- Beginn der Kampagne und vorgesehenes Ende.Vorgesehene
- Download-Zeit zur Netzwerkoptimierung.
- Priorität der Kampagne, um bei kritischen Updates den Vorgang zu beschleunigen.
- Größenschwelle, oberhalb derer die Aktualisierung nur über WLAN erfolgt, um beispielsweise Roaming-Gebühren zu sparen.
- Push-und Pull-Kampagnen: Push-Kampagnen werden durch das Senden einer Meldung (WAP-Push oder GSM) mit dem Gerät ausgeführt. Pull-Kampagnen warten, bis der Wagen eine Verbindung zum Server aufbaut.
- Neu zugelassene Fahrzeuge werden automatisch hinzugefügt.
- Aktive Kampagnen werden überwacht und reportet.
Der Software Management Client wiederum befindet sich auf der Head Unit oder in der Telematik-Box und verbindet sich entweder durch das eingebettete Mobilfunk-Modul oder per Smartphone Tethering mit dem Fahrzeug.
- Warum die Autoindustrie neue Software Updates braucht
- Herausforderung beim Update von ECUs
- Die Vorteile des FOTA-Prozesses
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