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汽车CAN网络及UDS诊断应该如何学习?

发表于:2024-6-11 09:34

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 作者:佚名    来源:知乎

  在车载诊断中常用的诊断协议有ISO 14229等,在协议中主要定义了诊断请求、诊断响应的报文格式及ECU该如何处理诊断请求的应用。其中ISO 14229系列标准协议定义了用于行业内诊断通信的需求规范,也就是UDS。UDS主要应用于OSI七层模型的第七层——应用层,它支持的汽车总线包括:CAN、LIN、FlexRay、Ethernet及K-LINE。UDS中的服务根据其功能分为6大类,共26种。其中包含的0x19服务(ReadDTCInformation)则是UDS中的重中之重。
  服务介绍
  19服务(ReadDTCInformation)用于读取ECU的DTC故障信息,此服务允许客户端从服务器读取诊断故障代码(DTC)的相关信息。此服务包含28个子服务(Subfunction),常用的5种子服务如下:
  0x01 reportNumberOfDTCByStatusMask(读取客户端定义状态掩码匹配的DTC数量)
  0x02 reportDTCByStatusMask(读取客户端定义状态掩码匹配的DTC)
  0x04 reportDTCSnapshotRecordByDTCNumber(检索客户端定义DTC掩码的快照数据)
  0x06 reportDTCExtDataRecordByDTCNumber(读取某个DTC及其相关的扩展数据,扩展数据包括DTC状态,优先级,发生次数,时间戳,里程等。)
  0x0A reportSupportedDTC(读取ECU支持的所有DTC的状态,包含支持的各个DTC编号以及相关状态)
  今天主要解析19服务中的04子服务,也就是检索客户端定义DTC的快照号对应的快照记录数据,在AUTOSAR中也叫冻结帧。
  子服务介绍
  1、快照数据概念介绍
  前面讲19服务常用子服务的时候,提到了Subfunction为04的子服务,使用04子服务对服务端进行请求,可以获取DTC发生时记录的快照数据。那04子服务是如何获取快照数据的呢?首先我们需要理解什么是快照数据。从ISO 14229-1协议可知,快照数据为发生某一故障时记录的DTC的电压、发动机转速、时间戳等,从而使工程师在ECU出现故障时能及时了解车辆的历史和实时故障信息。
  2、报文格式介绍
  接下来通过介绍19 04子服务请求和响应的报文格式,分析报文中各个字节的相关定义。
  请求格式
图1
  从图1中可知,19 04的请求报文包括四个部分,其中服务ID和Subfunction就不用过多解释了。DTCMaskRecord表示某个故障的DTC,当系统检测到一个故障发生时,则会存储其对应的故障数值,这个故障数值就是DTC。通过读取DTC可知一个故障发生时的具体位置以及原因和类型。通常UDS中DTC占3个字节,OBD Ⅱ占2个字节,在ISO 15031-6中定义的DTC由两个字节根基和一个字节的故障类型组成。我们通常用到的DTC格式都是由ISO 15031-6中定义的。图2是ISO 15031-6中定义的DTC的两个字节根基,图中很详细地解释了每一个Bit的含义。
图2
  SnapshotRecordNumber需要提前定义,可以有多个。如SnapshotRecordNumber设置为FF,则表示读取所有的快照数据组。
  响应格式
图3
  图3为响应报文格式,当使用19 04对ECU进行请求时,ECU给出的肯定响应的报文格式由七部分组成。此时的DTCAndStatusRecord由三个字节的DTC和一个字节的StatusOfDTC组成,StatusOfDTC表示DTC的状态。假设现在的DTC状态为0x09,则Bit0和Bit3置1。如某个DTC一直存在并且确认,则在ECU响应的报文中的StatusOfDTC为0x09。如图4
图4
  SnapshotRecordNumber这个字节表示DTC快照记录的组号;DTCSnapshotRecordNumberOfldentifiers表示快照DID的个数,占一个字节;Dataldentifier这部分由两个字节组成,表示快照数据对应的DID,DTCSnapshotRecord表示快照DID对应的具体数据。
  3、实例分析
  前面介绍了19 04子服务请求和响应的报文格式。掌握了理论知识,那么现在我们就到实例中去具体分析,从而加深对19 04子服务如何读取快照数据的过程的理解。
  客户端对服务端发起一个读取DTC快照的请求。当前DTC为0x123456,可以假设这是一个转向灯的故障码,0x02为快照记录组号。请求报文如图5所示。
图5
  服务端端对客户端回复了一个肯定响应。从图6中可知,当前的DTC状态掩码为0x24,0x01表示只有一个快照DID,当然也可以包含多个快照DID,可以分别表示车速、电压等。如果有两个快照DID,此时DTCSnapshotRecordNumberOfldentifiers这个字节为0x02。快照DID为0x4711,如果此时记录的是转向灯故障时当前车速的数据,那么这个0x4711则表示此时快照数据的名称——车速。DTCSnapshotRecord为具体的快照数据0xA666075020,以16进制数值表示,通过数据类型解析后就可以得到具体的车速等信息。
图6
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