詳解車載設(shè)備FOTA測試

作者 |李偉 上海控安安全測評部總監(jiān)

來源 |鑒源實驗室

引言：上一篇文章我們以車載Tbox為例介紹了相關(guān)的性能測試（車載TBOX嵌入式設(shè)備軟件的性能測試），本篇我們介紹另外一個重要功能的專項測試：OTA（Over the air）測試。OTA測試會因為不同廠家選擇使用的OTA實現(xiàn)方案的不同出現(xiàn)測試上的差異，對于這一點大家要注意，即使是同一個主機(jī)廠，不同車型選擇的OTA方案不一樣測試方法也會不一樣。

01正式開始之前

車輛OTA升級目前已經(jīng)非常普及了，本篇我們不再重復(fù)概念上的說明。SOTA(software OTA)主要針對的是客戶應(yīng)用軟件的升級，通常由用戶從應(yīng)用商城下載安裝升級實現(xiàn)，技術(shù)實現(xiàn)和測試相對FOTA(Firmware OTA)來說較為簡單，本次我們也不做分析，本篇給大家講的主要是FOTA。

整車FOTA升級的復(fù)雜程度與參與升級的設(shè)備數(shù)量密切相關(guān)，兩個零部件參與升級和整車二十個零部件升級的復(fù)雜程度是完全不一樣的，這一點在實施一次完整的升級測試所花費的時間上體現(xiàn)得更為明顯。特別提醒測試人員對于類似場景的測試設(shè)計，必須考慮到測試效率的問題，在不影響測試準(zhǔn)確性和有效性的情況下，盡可能在一次升級過程中完成多項單獨的測試設(shè)計點。

不同主機(jī)廠整車FOTA的技術(shù)方案不一樣，通常來講整車升級中的零部件可以分為3類。第一類零部件，升級過程可以完全由零配件自己完成（不考慮后端FOTA升級服務(wù)器的情況下），包括獨立完成網(wǎng)絡(luò)連接、主動檢查是否有可用升級軟件、主動下載存儲軟件包、主動完成包的升級，如Tbox。第二類零部件，有比較強(qiáng)的自主控制功能，如可以完成獨立的升級包下載存儲和包的自主升級，但是需要其他零部件配合，如娛樂主機(jī)系統(tǒng)和智能行車電腦等，能自主獨立下載升級包并檢校存儲，可以獨立完成包的升級更新，但是需要Tbox配合提供上網(wǎng)通道。第三類零部件，不能自主完成程序的升級，需要車輛的FOTA升級主控設(shè)備控制自身的軟件升級，如雨刷控制器、空調(diào)系統(tǒng)控制器、座椅控制器等。

整車FOTA升級的拓?fù)鋱D如下所示：

圖 1

02整車FOTA升級的過程

整車FOTA升級的業(yè)務(wù)過程大體可以分為以下4個步驟：

第一步，首先在FOTA后臺服務(wù)器端創(chuàng)建任務(wù)，根據(jù)車型、車輛、升級的ECU軟件包等創(chuàng)建升級策略和升級任務(wù)。這個過程中要準(zhǔn)備好被測試件的軟件包，測試車輛，以及被測試車輛的車型和車輛相關(guān)信息。

第二步，車端自動觸發(fā)或人為觸發(fā)升級過程，下載FOTA升級包到車端本地，并進(jìn)行升級包的檢驗校準(zhǔn)和存儲。不同主機(jī)廠采用FOTA方案的不同，升級的主控設(shè)備就不一樣，大家需要根據(jù)具體項目中的實際情況區(qū)分對待。

第三步，ECU執(zhí)行軟件包的升級。

第四步，升級完成后主控設(shè)備控制退出整車FOTA狀態(tài)，恢復(fù)整車的通訊，診斷更新配置字，清除故障碼，上傳升級記錄到FOTA服務(wù)端等。

FOTA功能業(yè)務(wù)的流程示意圖如下所示：

圖 2

03FOTA升級零部件的交互

整車FOTA的全過程是比較復(fù)雜的，我們做測試設(shè)計時通常按照需求文檔來編制，將FOTA的測試按升級步驟進(jìn)行邏輯上的劃分，在各個步驟內(nèi)部的功能需求點測試設(shè)計通常參考需求文檔和當(dāng)前項目的FOTA技術(shù)規(guī)范，對本步驟內(nèi)的升級信息交互進(jìn)行驗證。

下圖是一個簡單的FOTA升級交互圖，需要主控ECU來控制FOTA升級的過程大體如下圖所示，不依靠主控控制升級的零配件不適用下圖，具體項目中跟本例可能存在差異，大家需要以實際情況為準(zhǔn)進(jìn)行變通。

圖3 FOTA升級交互圖

交互的步驟大體如下：

（1）車輛啟動后，達(dá)到一定條件，ICC（智能計算控制器）默認(rèn)觸發(fā)整車OTA版本升級的檢查，通過IAM（智能聯(lián)網(wǎng)控制器）的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，連接到OTA升級服務(wù)后臺端進(jìn)行任務(wù)查詢，對比本機(jī)和OTA后臺服務(wù)中的版本記錄，確認(rèn)ECU軟件是否存在更新和需要升級。

（2）如果存在新版本軟件且符合服務(wù)端的升級策略，則開始進(jìn)行升級包的下載工作，在這個過程中會有各種下載前置的判斷設(shè)定，有的升級方案還規(guī)定了版本下載的中斷和續(xù)傳，軟件下載完成后會執(zhí)行軟件包的校準(zhǔn)檢查，確認(rèn)包的正確性和完整性。

（3）新版本下載確認(rèn)后，ICC主控件會檢查車輛的狀態(tài)，確認(rèn)是否符合當(dāng)前升級的要求，如車輛檔位在P檔，車輛蓄電池電量大于70%等，在滿足升級條件的情況下，主控零部件會控制車輛或者零配件進(jìn)入固件刷寫狀態(tài)，然后ICC主控零配件會執(zhí)行刷寫過程，刷寫過程中的進(jìn)度情況也會同步上報直至升級完成。

（4）軟件版本升級完成后，ICC主控件會執(zhí)行相應(yīng)的刷寫后檢查和更新配置信息，如更新被升級件物流信息中的軟件版本、清除故障碼、將整車狀態(tài)從FOTA升級狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)、上報本次FOAT升級的過程記錄和結(jié)果等等。

升級過程節(jié)點步驟的觸發(fā)條件如下：

圖 4

04測試要點

整車FOTA測試較復(fù)雜，通常主機(jī)廠會進(jìn)行專項測試任務(wù)。當(dāng)整車升級的零配件多達(dá)幾十個的時候，測試人員剛接觸會覺得無從下手，同時執(zhí)行單次完整升級的時間，從準(zhǔn)備工作算起到執(zhí)行結(jié)束可能需要花費1天，甚至更多的時間。我們把FOTA測試的要點進(jìn)行了梳理，希望給大家有所幫助。

（1）FOTA升級涉及零配件多，場景復(fù)雜，整個過程和步驟漫長，因此測試設(shè)計通常會將FOTA的測試分類、分階段、分步驟地進(jìn)行。

（2）從少量零配件測起，逐漸增加參與升級的零配件，直至所有部件都參與。

（3）零配件測試增加的順序，通常按照本文第1章節(jié)的敘述，從Tbox這類完全獨立自主控制自身升級的零配件，到娛樂主機(jī)這類半獨立自主升級零配件，最后擴(kuò)大到需要ICC主控件來控制自身升級的無獨立自主升級零配件。

（4）FOTA的升級過程通常安裝本文第2章節(jié)的4個階段進(jìn)行劃分，在每個階段的開始和結(jié)束設(shè)立可觀察條件，測試人員對每個階段的輸入輸出進(jìn)行驗證和確認(rèn)。

（5）在集成測試階段，特別是零配件的集成測試階段，測試需要深入到FOTA升級協(xié)議的報文間交互中，這就需要在本小節(jié)第4點的說的階段基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入到交互步驟，通過通訊協(xié)議來確認(rèn)升級的零配件每個交互步驟是否正確。

（6）異常測試的場景，通常是按照技術(shù)規(guī)范給出的各階段或者各步驟的觸發(fā)條件，來反向設(shè)計，如整車電源狀態(tài)、檔位狀態(tài)、蓄電池電量、車輛速度等異常條件逐個和組合設(shè)計。

審核編輯黃宇