基于Tkinter制作简易的CAN bootloader上位机

文章目录

- 1.前言
- 2.测试设备
- 3.上位机
- - 3.1 参考资料
  - 3.2 上位机主要功能
  - 3.3 上位机发送流程
- 升级测试
- 例程分享

1.前言

之前基于S32K144EVB和Tkinter编写了一个简易的串口bootloader上位机，链接如下：

基于Tkinter制作简易的串口bootloader上位机 (qq.com)

但在实际应用过程中，使用CAN通信升级MCU的APP程序更为常见。因此，笔者花了几天时间，做了一个简易的CAN bootloader上位机。

2.测试设备

整个测试台架示意图如下：

测试台架

需要用到的测试设备如下：

S32K144EVB-Q100
12V电源
USBCAN-E-mini
PC

使用S32K144EVB的CAN功能时，需要12V供电，因为开发板使用的是CAN SBC-UJA1169，而不是常见的CAN收发器TJA1042。

MCU的Bootloader程序和升级文件，来源于公众号《汽车电子expert成长之路》，链接如下：

汽车电子ECU bootloader开发之S32K144的CAN bootloader开发详解(工程源代码开源供大家参考) (qq.com)

关于bootloader的流程以及设计思路，上述的链接文档讲解的非常详细，这里就不在赘述。

3.上位机

3.1 参考资料

ZLG致远电子官网有基于Python Tkiner的例程，链接为：

https://www.zlg.cn/data/upload/software/Can/zlgcan_demo.rar

本文介绍的上位机的布局框架基本沿用该例程，主要修改点为增加下位机的通信交互以及加载升级文件的功能，删除了常规的报文发送、接收以及报文回显功能。

3.2 上位机主要功能

上位机主要功能

整个上位机的主要功能如上图所示，

主线程负责整体界面的显示，包含设备选择、通道配置、设备信息、数据发送状态以及ECU刷写等五个子组件：
- 设备选择组件用于选择USBCAN卡的型号；
- 通道配置组件用于选择使用的CAN通道以及相关的工作模式、波特率等信息；
- 设备信息组件用于显示USBCAN卡的硬件版本、固件版本、驱动版本等设备信息；
- 数据发送状态组件用于显示当前数据发送的状态，如是否开始发送、当前发送的是第几行文件数据
- ECU刷写组件包含升级文件选择框，发送按钮以及升级进度条；
子线程负责发送主线程准备好的文件内容，以及接收MCU反馈的状态信息。

3.3 上位机发送流程

上位机发送流程

上位机和MCU的交互流程如上图所示，

500ms之内上位机发送DOWN_LINK，MCU收到指令之后回复UP_BUSY；

测试时如果无法控制MCU的Reset和上位机开始发送之间的延时在500ms之内，可以将bootloader程序的接收超时时间改为5s。

MCU再次回复UP_BUSY，接着回复UP_READY；
上位机逐行发送S19文件，MCU收到数据之后回复UP_BUSY；
上位机发送S19文件，以字符的ASCII编码方式发送
MCU将CAN数据保存到指定的数组之后，回复UP_READY；
上位机发完一行数据之后，发送DOWN_LINE_END，MCU收到指令之后回复UP_BUSY；
MCU再次回复UP_BUSY并将接收到的一行数据进行处理，如果是合法数据，刷入对应的地址，否则丢弃（第一次刷写flash会进行大规模擦除）；
MCU处理完数据之后，回复UP_READY；
上位机发完最后一行数据并且等待MCU回复UP_READY之后，发送DOWN_FILE_END，MCU收到指令之后回复UP_BUSY，然后再回复UP_PRGEND；
至此上位机工作结束，MCU进行跳转APP的操作。

这部分功能的主要代码如下：

# 固定为can帧
is_canfd_msg = False
if is_canfd_msg:
    msg = ZCAN_TransmitFD_Data()
else:
    msg = ZCAN_Transmit_Data()
# "正常发送"
msg.transmit_type = 0
try:
    msg.frame.can_id = DOWN_ID
except:
    msg.frame.can_id = 0
# "数据帧"   
msg.frame.rtr = 0
# "标准帧"
msg.frame.eff = 0

if not is_canfd_msg:
    msg.frame.can_dlc = 8
    msg_len = msg.frame.can_dlc
else:
    msg.frame.brs = 1 if self.cmbMsgCANFD.current() == 2 else 0
    msg.frame.len = self.__dlc2len(self.cmbMsgLen.current())
    msg_len = msg.frame.len


data = ("FF FF FF FF FF FF FF FF").split(' ')
for i in range(msg_len):
    if i < len(data):
        try:
            msg.frame.data[i] = int(data[i], 16)
        except:
            msg.frame.data[i] = 0
    else:
        msg.frame.data[i] = 0
# 发送帧数
msg_num = 1
# 发送次数,多次发送功能未实现
msg_cnt = 1
# 发送间隔(ms)
period  = 1
# ID递增
id_is_add = False

self.OutputText.insert(tk.END,"Request MCU to receive the file !\r\n")
for i in range(100):
    self.MsgSend(msg, is_canfd_msg, msg_num, msg_cnt, period, id_is_add)
    time.sleep(0.005)
    if not USE_THREAD:
        self.MsgReadFunc()
    if(self.mcu_Status == UP_READY_STATUS): 
        break
if(self.mcu_Status == UP_READY_STATUS):
    self.OutputText.insert(tk.END,"Start sending the file !\r\n")
    self.progressbarSend['maximum']=len(self.str_appFile)
    for appFile_line in range(len(self.str_appFile)):
        self.progressbarSend["value"] = appFile_line + 1
        self.OutputText.insert(tk.END,"The data of line "+str(appFile_line+1)+ " was sent!\r\n")
        # dispaly update
        self.OutputText.yview_moveto(1)
        strToSend = self.str_appFile[appFile_line].strip()
        listToSend = list(strToSend)
        NumOfFrame = len(listToSend)//msg_len
        LenOfLastFrame = len(listToSend)%msg_len
        NumOfSend = 0
        for j in range(NumOfFrame):
            for i in range(msg_len):
                msg.frame.data[i] = ord(listToSend[NumOfSend])
                logging.debug('No %d row, No %d column, No %d frame, data[%d] is 0x%x', appFile_line, NumOfSend, j, i, msg.frame.data[i])
                NumOfSend += 1
            while True:
                logging.debug('In while 1:send first 8N data of line')
                if not USE_THREAD:
                    self.MsgReadFunc()
                if(self.mcu_Status == UP_READY_STATUS): 
                    self.mcu_Status = UP_ERR_Str                     
                    self.MsgSend(msg, is_canfd_msg, msg_num, msg_cnt, period, id_is_add)
                    break

        msg.frame.can_dlc = LenOfLastFrame
        for i in range(LenOfLastFrame):
            msg.frame.data[i] = ord(listToSend[NumOfSend])
            logging.debug('No %d row, No %d column, No %d frame, data[%d] is 0x%x', appFile_line, NumOfSend, j+1, i, msg.frame.data[i])
            NumOfSend += 1
        while True:
            logging.debug('In while 2:send rest data of line')
            if not USE_THREAD:
                self.MsgReadFunc()
            if(self.mcu_Status == UP_READY_STATUS):  
                self.mcu_Status = UP_ERR_Str                     
                self.MsgSend(msg, is_canfd_msg, msg_num, msg_cnt, period, id_is_add)
                break
        # one line of file was send    
        if(appFile_line == (len(self.str_appFile)-1)):
            msg.frame.data[0] =  DOWN_FILE_END_CMD
        else:
            msg.frame.data[0] =  DOWN_LINE_END_CMD
        while True: 
            # last line of S19 is inactive,so don't send DOWN_LINE_END_CMD to programing
            if msg.frame.data[0] ==  DOWN_FILE_END_CMD:
                logging.debug('In while 3:send cmd of DOWN_FILE_END')
            elif msg.frame.data[0] ==  DOWN_LINE_END_CMD:
                logging.debug('In while 3:send cmd of DOWN_LINE_END')
            if not USE_THREAD:
                self.MsgReadFunc()
            if(self.mcu_Status == UP_READY_STATUS): 
                self.mcu_Status = UP_ERR_Str                      
                self.MsgSend(msg, is_canfd_msg, msg_num, msg_cnt, period, id_is_add)
                break                  
        msg.frame.can_dlc = 8
    # all line of file was send
    self.OutputText.insert(tk.END,"The file was sent successfully !\r\n")