【车载开发系列】了解FlashDriver

【车载开发系列】了解FlashDriver

一. 什么是Flash Driver

它是一种用于访问和管理闪存器件的驱动程序。FlashDriver通过与计算机系统进行交互，提供了对闪存器件的读写、擦除、复制等功能。
闪存器件是一种非易失性的存储介质，用于
它通常作为操作系统或应用程序的一部分，用于处理闪存设备的存储访问请求。

二. FlashDriver作用

一般情况下FlashDriver做成之后就不经常去变它了，对于FlashDriver它有两个主要的作用：

1. Bootloader升级Application；
2. 另一个是存储重要信息：如DID、DTC、标定数据、信息安全Public Key等。

将与flash相关的程序单独剥离出bootloader，打包作为flash driver通过上位机下发的方式发送到单片机。
单片机在接收到完整的flash driver包并通过校验后，会将其放入ram段执行调用。
当升级过程中出现异常掉电或完成升级跳转至app程序时，暂存在ram段中的flash driver就不复存在了。

三. 为什么需要刷写驱动文件

Flash Driver的主要功能是对Flash存储器进行操作，包括擦除和写入。如果Flash Driver本身存储在Flash中，那么在更新或擦除Flash时，Flash Driver的代码可能会被擦除或修改，导致系统无法继续运行。
为了安全考虑，会尽可能的避免在代码中固化有对flash进行擦除或写入的操作，主要为了避免在程序跑飞时误调用该部分代码，使软件代码部分受到破坏。具体来说使用刷写驱动文件的理由如下。

1）提供刷写能力

某些ECU的BootLoader（引导程序，是ECU（电子控制单元）里最底层的一个小程序，有些ECU的BootLoader设计得很简单，只能做最基本的通信和控制。其次是不同硬件的Flash操作方式不同，BootLoader没法兼容所有情况，要尽量小巧，方便移植和维护。）本身不具备直接操作Flash的能力，必须先下载一段“刷写驱动”到RAM，由这段代码负责后续Flash的擦除、写入等底层操作。

2）适配不同硬件

不同芯片、不同Flash型号的操作方式不同，刷写驱动可以根据硬件定制，保证刷写流程的通用性和安全性

3）安全与隔离

刷写驱动通常只驻留在RAM，刷写完成后会被清除，避免对正常应用程序的干扰，提高安全性。

4）支持大容量特殊操作

对于大容量Flash或需要特殊操作（如ECC、分区等）的场景，刷写驱动可以实现更复杂的刷写策略。

四. FlashDriver实现方式

可以将flash driver固化在底层flash中，在运行的时候将flash中的flash driver拷贝到ram中来运行，这是比较传统的方式，但是这种方式存在着安全隐患。所以还有一种方式，就是将FlashDriver这段代码保存在PC端或后台，在每次执行升级前，将这段代码先发送给底层。

• Fls在内存中运行原因：
  在升级过程中，flash driver必须在ram中运行的原因是：在对flash进行读写操作时，flash中对应的应用程序文件将不能运行，所以必须将flash driver拷贝到ram区域，这是flash硬件性能决定的。

五. FlashDriver的分类

Flash Driver，一般分为PFlash Driver和DFlash Driver。

1）PFlash Driver

一般都是在Bootloader刷写Application过程中，由上位机将PFlash Driver的数据下发给ECU，ECU把这段数据下载至RAM中，然后把New Application的数据下载至PFlash中（Code区），刷写完成后，复位，清空RAM中的Flash Driver，保证性能和安全性。

2）DFlash Driver

对于DFlash的操作，它没有必要放到RAM区域。在AUTOSAR规范中，下电存数据时（NVM存储），会在操作DFlash前，通过检查地址的合法性（是否是配置的DFlash区域）确保DFlash Driver不要操作到非法地址空间即可。一般来说，项目使用DFlash模拟EEPROM，存储的是数据，不涉及Code，所以不必担心Code被擦除。

六. FlashDriver in AUTOSAR

Fls（Flash Driver，闪存驱动） 是AUTOSAR基础软件模块之一，负责为上层软件模块提供对Flash存储设备的访问和控制。Fls模块通过抽象Flash存储设备的具体实现，提供统一的接口来简化Flash操作，提高存储管理的灵活性和可维护性。
Flash Driver一般提供以下基本操作：

1. 擦除（Erase）
   擦除Flash存储器的指定扇区或块。
2. 写入（Write）
   将数据写入Flash存储器的指定地址。
3. 读取（Read）
   从Flash存储器的指定地址读取数据。
4. 校验（Verify）
   验证写入的数据是否正确。
5. 空白检查（Blank Check）
   检查指定Flash区域是否为空（未写入数据）。

七. 总结

FlashDriver是用来访问与管理闪存的驱动程序，它可以分类为DFlash和PFlash两种类型，我们经常用来在线刷写的FlashDriver属于PFlash，在真正实施刷写的时候，将这个文件先下载至RAM中。为什么这个文件不放在ECU的内部，而是需要每次刷写的时候先下载至Ram中呢？如果将访问Flash的操作都放到ECU里面，那如果程序跑飞有可能导致异常访问而破坏应用程序。这个闪存驱动一般是Hex格式或者S19格式。
FlashDriver解决了面向不同硬件平台的在线刷写的问题，提高了刷写的安全性。