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引导加载程序

引导加载程序是一种计算机程序,可确保在设备启动期间将操作系统的数据加载到主内存中。

什么是引导加载程序?

引导加载程序是一种计算机程序,可确保在设备启动期间将操作系统的数据加载到主内存中。当设备打开时,软件中的引导加载程序率先启动,负责将软件的其余部分复制到 RAM(随机存取存储器)中,然后有序启动主软件。

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了解优势所在

安全可靠的固件更新

通过验证新固件映像的完整性和真实性,引导加载程序有助于防止安装未经授权的软件或恶意软件。

故障恢复和冗余

如果软件或固件出现故障,引导加载程序可以启动恢复程序,例如回滚到以前已知的良好版本或切换到冗余备份固件映像。

灵活的软件管理

引导加载程序支持远程或通过诊断接口安装更新和补丁,从而减少了对车辆硬件进行物理访问的需求。

引导加载程序在汽车 ECU 中有什么作用?

以使用传统静态嵌入式软件的电子控制单元 (ECU) 为例。引导加载程序是一个软件组件,用于启动 ECU 主软件,包括将软件复制到 RAM 中,以及在启动前对软件执行检查。引导加载程序还负责软件更新,接收、检查更新后的软件并将其写入内存,通常是闪存。因此,闪存引导加载程序也是常用术语。

开发和生产中使用的引导加载程序是否相同?

通常,在车辆和相关 ECU 的开发以及正常生产中,可以使用相同的引导加载程序,并有保护措施确保生产 ECU 的开发或工程引导加载程序的许多功能被停用。在车辆开发过程中,通常需要移除生产引导加载程序的安全机制,以便快速部署开发软件。

安全引导加载程序

越来越多地要求所有引导加载程序都必须是安全的。然而,传统上这是一种区别,通常是为了保护与安保、安全性、有时是性能相关的功能而实施的。

引导加载程序通常在启动时检查 ECU 的软件内存,并在软件更新之前和之后检查内存中接收的软件。

安全机制通常包括:

  • 对启动时内存中接收和/或存在的软件进行身份验证,通常使用软件二进制文件的哈希值来检查其从正式发布的软件版本的安全编译过程生成的正确性。
  • 使用种子和密钥对发送者进行身份验证,使用安全内存和内存映射定义可访问/可重写区域,保护 ECU 内的安全数据。

双引导加载程序

引导加载程序的一些实施分为两部分,因此称为双引导加载程序。在这种情况下,主引导加载程序是不可更新的,以确保引导加载程序安全。这与模块的启动和次引导加载程序的更新有关。可以通过安全进程更新次引导加载程序,从而修改软件更新进行,例如内存映射,使其通常处于锁定状态。由于有了使用板载安全硬件(例如硬件安全模块 (HSM))保护更新进程的新方法,这种类型的引导加载程序现在不太常见。

请注意,此术语类似于双启动,其中双启动块或完整内存可用,允许在一个版本处于活动状态时对未使用的版本进行更新。这就要求每个支持这种更新方法的 ECU 都要有额外的内存。

Capital Embedded Bootloader

Capital Embedded Bootloader 可通过已连接的诊断工具或无线方法,在开发、车辆生产和车辆生命周期中支持可靠的 ECU 更新。许多常见的车辆网络总线、以太网、CAN/CAN-FD、LIN、FlexRay 使用标准化的 ISO 14229 UDS 协议,也可使用 ASAM 校准协议等其他方法。网络安全是软件更新流程和功能的关键方面,可支持解决方案中的软件身份验证和安全启动选项。为了满足 OEM(原始设备制造商)和 MCU 的特定要求,我们为各种 ECU 项目提供广泛支持。

OTA 和 FOTA 之间有何区别?

OTA(无线)更新或 FOTA(无线固件)是一种远程接收嵌入式设备(例如汽车 ECU)新软件的方法,而不是通过车间中直接连接的服务工具。这可能需要协调 ECU 具有一些板载诊断测试器功能,并且/或引导加载程序本身具有恢复和自检功能。

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