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UDS诊断

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keer_zu|  楼主 | 2023-7-25 17:12 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
沙发
keer_zu|  楼主 | 2023-7-25 17:14 | 只看该作者
一、简介
UDS(Unified Diagnostic Services,统一的诊断服务)诊断协议是在汽车电子ECU环境下的一种诊断通信协议,在ISO 14229中规定。它是从ISO 14230-3(KWP2000)和ISO 15765-3协议衍生出来的。“统一”这个词意味着它是一个“国际化的”而非”公司特定的”标准。到目前为止,这种通信协议被用在几乎所有由OEM一级供应商所制造的新ECU上面。这些ECU控制车辆的各种功能,包括电控燃油喷射系统(EFI),发动机控制系统,变速箱,防抱死制动系统(ABS),门锁,制动器等。
诊断工具与车内的所有控制单元均有连接,且这些控制单元均启用了UDS服务。不同于仅使用OSI模型第一层、第二层的CAN协议,UDS服务使用OSI模型的第五层和第七层(会话层和应用层)。服务ID(SID)和与服务相关的参数包含在CAN数据帧的8个数据字节中,这些数据帧是从诊断工具发出的。
目前市面上的新车都具有用于车外诊断的诊断接口,这使得我们可以用电脑或诊断工具(业内称为测试器Tester)连接到车辆的总线系统上。因此,UDS中定义的消息可以发送到支持UDS服务的控制器(业内称ECU)。这样我们就可以访问各个控制单元的故障存储器或用新的固件更新ECU的程序。除此之外,UDS还用于下线检测时把一些信息(如VIN码)写入到汽车的各个零部件中。这些功能也是UDS最为核心的功能。

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keer_zu|  楼主 | 2023-7-25 17:23 | 只看该作者

使用电脑进行车辆诊断,诊断线插在OBD接口上





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地板
keer_zu|  楼主 | 2023-7-25 17:25 | 只看该作者
为什么我们要设计UDS这样的诊断协议呢?在汽车诊断协议诞生之前,修车只能靠师傅的经验,因为汽车零部件不会告诉你它哪里出了问题。但有了诊断协议之后,一旦零部件出了问题或者出过问题,它们会把故障信息保存在内存里面,维修师傅就可以通过通信总线读取这些故障信息,比如一个ECU经历欠 压故障之后,它会将欠压故障代表的DTC(诊断故障码)存储起来,可选择性保存的还有发生故障时的快照信息(比如此时的车速、读到的电压值等)。快 照 信 息 有助于测试工程师和售后技 /师查找发生故障的原因。

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5
keer_zu|  楼主 | 2023-7-25 17:28 | 只看该作者
除了CAN总线以外,UDS也可在不同的汽车总线(例如 LIN, Flexray, Internet 和K-line)上实现。
如下图所示,ISO 14229也就是UDS协议仅对应用层、会话层做出了定义。这里有个疑问,UDS专指ISO 14229-1吗?这种说法是不对的,UDS包含了ISO 14229下属的7个子协议,其中ISO 14229-2还是会话层的,所以UDS仅包括应用层的说法也是错误的。
说明下,我们本篇文章我们仅使用CAN来描述UDS。对于CAN来说,物理层和数据链路层遵循ISO 11898协议;网络层方面,Classical CAN仅有8个字节的数据场与应用层处理多帧数据的需求构成了矛盾,ISO 15765-2协议解决了该问题,我们用CAN的8字节数据场会腾出一到两个字节的做法,来体现网络层的控制信息。
如果**深入学习下UDS网络层的知识,请移步:

UDS网络层/TP层(ISO 15765-2)

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6
keer_zu|  楼主 | 2023-7-25 17:29 | 只看该作者
排放相关的诊断内容,即ISO 15031-5主要针对OBD协议,为法规强制要求燃油车满足的协议,电动车是无需满足的。燃油车通常既满足UDS协议,又满足OBD协议,这两个协议不冲突。小伙伴们有没有发现UDS协议的服务ID(SID)最小的是0x10,那是因为小于0x10的服务是OBD协议中规定的。
学习UDS之前,**您对CAN的基础知识有初步的了解,知道一个CAN帧的基本构成,熟悉至少一种CAN盒的使用方法。协议方面,应通过PPT、论文、原版英文协议重点学习ISO 15765-2和ISO 14229-1的协议内容,之后可以将Git上的开源UDS协议栈移植到你熟悉的嵌入式平台上,进行数据收发;或使用CAN盒与支持UDS诊断的设备进行数据收发,对UDS有一个大致的认识。切记知行合一,实践很重要。

摘自ISO 14229-1-2013

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7
keer_zu|  楼主 | 2023-7-25 17:30 | 只看该作者

摘自恒润科技公开资料

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8
keer_zu|  楼主 | 2023-7-25 17:31 | 只看该作者
二、UDS的服务
UDS本质上是一系列服务的集合。UDS的服务包含6大类,共26种。每种服务都有自己独立的ID,即SID。
SID:Service Identifier,诊断服务ID。UDS本质上是一种定向的通信,是一种交互协议(Request/Response),即诊断方(Tester)给ECU发送指定的请求数据(Request),这条数据中需要包含SID,且SID处于该应用层数据的第一个字节。如果是肯定的响应(Positive Response),首字节回复[SID+0x40],举例子就是请求0x10,响应0x50;请求0x22,响应0x62。如果是否定的响应(Negative Response),首字节回复0x7F,第二字节回复刚才询问的SID。比如Tester请求0x10服务,我想进入编程模式,ECU给出否定响应,首字节0x7F,第二字节回复0x10,代表我否定你的0x10服务请求,第三字节是NRC(否定响应码),代表我否定你的依据。
肯定响应和否定响应的形式一定要熟悉。
通常,在CAN总线中,Addressing information寻址信息会在CAN的帧ID中体现出来,例外是远程寻址,但不常使用。所谓的寻址信息包含了源地址(Source Address)和目标地址(Target Address),就是这条信息是由谁发给谁的,类似于收件人和发件人。当然,ECU回信给Tester时,ECU就变成源地址了。因此源地址和目标地址在UDS中并不是一成不变的。
UDS的寻址模式分两种,一种是物理寻址(点对点、一对一),根据物理地址的不同进行访问,但只能访问单个ECU节点,Tester为SA源地址,ECU作为TA目标地址;对应的,另一种是功能寻址(广播、一对多),根据功能的不同进行访问,它能访问多个ECU节点,对于标准帧来说,通常是0x7DF。
每一个ECU都有2个CAN的诊断帧ID,分别对应物理寻址的收与发。通常由主机厂来确定不同ECU的这两个特定的诊断ID。比如0x701对应接收Tester的消息,0x709对应发给Tester的消息。
UDS的26种服务
UDS的服务分为6大类,但常用的服务是加背景色的15种。这15种服务又可粗略地划分为权限控制、读取数据/信息、写入数据/信息、通信控制、功能控制这几类(注:这几类是我自己划分的)。
ISO14229-1英文原文中大篇幅的对26种服务进行了解释,英文原文链接如下。学习时如果遇到困惑可以找标准中的相关语句进行翻译,协议是所有学习材料的根本。
本文重点介绍以下几个服务:$10 Diagnostic Session Control(诊断会话),$14 Clear Diagnostic Information(清除诊断信息),$19 Read DTC Information,$22 Read Data By Identifier(通过ID读数据),$27 Security Access(安全访问),$2E Write Data By Identifier(通过ID写数据),$3E Tester Present(待机握手)。其他的服务楼主有时间会补齐,敬请期待。

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9
keer_zu|  楼主 | 2023-7-25 17:32 | 只看该作者
\
26种服务,其中15种较为常用






少了0x38

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10
keer_zu|  楼主 | 2023-7-25 17:58 | 只看该作者

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