基于以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化車輛診斷

xingqingzl 2022-11-25 發(fā)布于北京

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來源：車端

作者：初光

由于電子系統(tǒng)越來越復(fù)雜，車輛中的數(shù)據(jù)量不斷增加，車輛診斷和ECU編程必須相應(yīng)地高效。為此，基于以太網(wǎng)技術(shù)的通信的以太網(wǎng)協(xié)議診斷（DoIP）越來越火。本文展示了DoIP在診斷測試儀的軟件結(jié)構(gòu)中的定位，并提供了對診斷協(xié)議基本特征的講解。

基于thernet的通信為車輛診斷提供了新的概念。例如，即使沒有VCI，現(xiàn)在也可以從測試儀直接訪問車輛，并且診斷接口與IT基礎(chǔ)設(shè)施的集成大大簡化。這既可以使用 LAN 電纜進行，也可以在移動應(yīng)用程序的情況下通過 WLAN 進行。

圖1：測試儀技術(shù)

上圖提供了基于標(biāo)準(zhǔn)化模塊的診斷測試儀的基本元素。通常，車輛通過車輛通信接口（VCI）訪問，該接口通常通過USB，WLAN或LAN與工作站連接。過去，專有協(xié)議和KWP被用作通信協(xié)議。如今，傾向于使用UDS（統(tǒng)一診斷服務(wù)）協(xié)議。它支持所有已建立的總線系統(tǒng)，如CAN，K-Line，F(xiàn)lexRay和以太網(wǎng)。該系統(tǒng)的核心是符合ISO 22900標(biāo)準(zhǔn)的MVCI診斷服務(wù)器，該服務(wù)器定義了通信參數(shù)并將來自D-PDU API的字節(jié)流轉(zhuǎn)換為物理值。這些操作通過使用創(chuàng)作系統(tǒng)創(chuàng)建的 ODX 文件進行控制。使用D-Server，OTX運行時系統(tǒng)可以使應(yīng)用程序無需處理測試序列，因為它也可以使用創(chuàng)作系統(tǒng)提供的OTX文件進行數(shù)據(jù)驅(qū)動。

基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（DoIP）的診斷

通過使用標(biāo)準(zhǔn)化的接口和數(shù)據(jù)格式，處理不容易出錯，并且在車輛的整個生命周期內(nèi)重復(fù)使用效率要高得多。DoIP在所有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都被考慮在內(nèi)，用作診斷測試儀組件的基礎(chǔ)。OTX（開放測試序列交換，ISO 13209）規(guī)范允許在使用DoIP時創(chuàng)建測試序列的擴展。符合 ISO 22900-3 的 MCD-3D API 必須用作診斷服務(wù)器的編程接口。它必須滿足ASAM MCD-3D 3.0。

VCI 可通過符合 ISO 22900-2 的編程接口 D-PDU API 訪問，其中包括對 DoIP 的修訂。DoIP 是 UDS 規(guī)范的一部分，UDS 規(guī)范是最廣泛的診斷通信標(biāo)準(zhǔn)。ISO 14229-5 指定應(yīng)用層，ISO 13400 定義傳輸層。除CAN外，DoIP還將被納入全球標(biāo)準(zhǔn)WWH-OBD（全球統(tǒng)一OBD，ISO 27145）的定義中。

與DiagOnCAN的比較

以下是DoIP的基本特征與通過CAN總線使用診斷程序的比較。

標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)物理層用作 DoIP 的傳輸介質(zhì)。這不像CAN這樣的總線結(jié)構(gòu)。每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都需要一個交換機。一個根本區(qū)別是DoIP的比特率為100 Mbit/s，CAN傳輸?shù)谋忍芈蕿?00 kbit/s。

圖2：UDSonIP和UDSonCAN的比較

TCP和UDP都用作車輛識別的傳輸層。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，IPv6在網(wǎng)絡(luò)層中是首選，盡管出于兼容性原因通常使用IPv4。在數(shù)據(jù)鏈路層中，使用以太網(wǎng) MAC。作為物理層，BroadR-Reach被指定用于板載通信，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)用于板外通信。

UDSonIP和UDSonCAN在使用 UDS 作為診斷協(xié)議的應(yīng)用程序的訪問方法沒有顯著差異。

使用DoIP，普通UDS消息打包在TCP / IP報文中，因此可以通過以太網(wǎng)或WLAN傳輸。這意味著使用 DoIP 而不是 DiagOnCAN 作為傳輸層。

DoIP規(guī)范規(guī)定了訪問支持DoIP的車輛的幾種配置或模式。在最簡單的組合模式下，只訪問一個所謂的實體。在其他模式中，可以訪問分布在幾輛車中的一組實體。在請求車輛識別和狀態(tài)信息并通過 UDP/IP 建立連接后，將使用路由激活請求建立 TCP/IP 連接。成功確認(rèn)后，診斷請求可以發(fā)送到DoIP ECU下屬的任何ECU。

DoIP怎么訪問車輛

定義了四條數(shù)據(jù)線和一條激活線，用于通過標(biāo)準(zhǔn) OBD 連接器上的自由引腳訪問車輛。目前正在考慮是否應(yīng)該指定更合適的連接器來實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。因此，使用帶有 OBD 連接器的以太網(wǎng)電纜可以輕松實現(xiàn)診斷訪問。對于移動應(yīng)用，WLAN和LAN的轉(zhuǎn)換可以通過方便的OBD加密狗來實現(xiàn)。對于服務(wù)器中的使用，當(dāng)以太網(wǎng)和法定CAN總線要運行時，最好的選擇是使用功能強大的VCI。

OSI 模型中的 DoIP

如果您看一下 OSI 參考模型，很快就會清楚 DoIP 如何適應(yīng) ECU 的軟件結(jié)構(gòu)。圖 3 顯示了具有從屬軟件層的一些基本應(yīng)用程序的簡化版本。層5 到 7 為診斷實現(xiàn)特定于 DoIP 的協(xié)議處理。

圖 3：OSI 模型中的 DoIP

總結(jié)

由于與CAN相比具有更大的帶寬，DoIP可以處理大量數(shù)據(jù)，這在閃存編程應(yīng)用中特別有用。這項技術(shù)仍然是面向未來的，而且價格低廉，因為您不一定需要診斷硬件。通過將DoIP嵌入到基于標(biāo)準(zhǔn)的診斷測試儀中，用戶可以從相關(guān)優(yōu)勢中受益，例如在車輛的整個生命周期內(nèi)安全高效地創(chuàng)建和進一步處理診斷數(shù)據(jù)。

基于以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化車輛診斷