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【ISO15765_UDS&OBD診斷】-01-概述

2022-01-27 22:41:26 汽車電子助手

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目錄

1 ISO 15765標准組成

2 ISO 15765在OSI基本參考模型中的比特置

3 ISO 15765中的術語

4 ISO 15765中的縮寫

5 診斷網絡架構

5.1 Diagnostic network診斷網絡

5.2 Diagnostic sub-network診斷子網

5.3 Diagnostic gateway診斷網關

6 ISO 11898-1 CAN數據鏈路層擴展

6.1 經典CAN和CAN FD幀功能比較

6.2 傳輸協議層和網絡層服務的CAN參數說明

6.3 CAN FD的附加需求

7 DoCAN協議應用範圍

8 結尾


ISO 15765適用於ISO 11898中規定的CAN通信網絡上實施的車輛診斷系統

1 ISO 15765標准組成

ISO 15765由以下Part組成,這些Part的總稱為“Road vehicles — Diagnostic communication over Controller Area Network(DoCAN)道路車輛—通過控制器區域網絡(DoCAN)進行的診斷通信”:

—Part 1:General information and use case definition一般信息和用例定義

—Part 2:Transport protocol and network layer services傳輸協議層和網絡層服務

—Part 4:Requirements for emissions-related systems與排放有關的系統的需求

ISO 15765-3 Implementation of unified diagnostic services(UDS on CAN)已被撤回,並由“ISO 14229-3 Road vehicles — Unified diagnostic services(UDS) — Part 3: Unified diagnostic services on CAN implementation(UDSonCAN)代替

2 ISO 15765在OSI基本參考模型中的比特置

ISO 15765為了定義在控制器局域網(CAN通信鏈路上實現的車輛診斷系統的通用需求,如ISO 11898-1所規定。盡管主要用於診斷系統,但它也滿足需要網絡層協議的其他基於CAN的系統的需求。

為實現這一點,它基於ISO/IEC 7498-1和ISO/IEC 10731的開放系統互連(OSI:Open Systems Interconnection)基本參考模型,將通信系統分為七層,如錶1所示。

錶1 - 適用於OSI層的增强和法規OBD診斷規範

OSI 7 layers

Vehicle manufacturer enhanced diagnostics

車輛制造商增强診斷

Legislated OBD

(on-board diagnostics)

法規OBD(車載診斷)

Legislated WWH-OBD

(on-board diagnostics)

法規WWH-OBD(車載診斷)

Application

(layer 7)

ISO 14229-1,

ISO 14229-3

ISO 15031-5

ISO 27145-3,

ISO 14229-1

Presentation

(layer 6)

Vehicle manufacturer specific

ISO 15031-2,

ISO 15031-5,

ISO 15031-6,

SAE J1930-DA,

SAE J1979-DA,

SAE J2012-DA

ISO 27145-2,

SAE 1930-DA,

SAE J1979-DA,

SAE J2012-DA,

SAE J1939:2011,Appendix C(SPN),

SAE J1939-73:2010,Appendix A(FMI)

Session

(layer 5)

ISO 14229-2

Transport protocol

(layer 4)

ISO 15765-2

ISO 15765-2

ISO 15765-4

ISO 15765-4,

ISO 15765-2

ISO 27145-4

Network

(layer 3)

Data link

(layer 2)

ISO 11898-1,

ISO 11898-2,

ISO 11898-3,

ISO 11898-5,

or

user defined

ISO 11898-1,

ISO 11898-2

ISO 15765-4,

ISO 11898-1,

ISO 11898-2

Physical

(layer 1)

ISO 14229-3涵蓋的應用層服務已根據ISO 14229-1和ISO 15031-5中建立的診斷服務進行了定義,但不僅限於與它們一起使用。ISO 14229-3還與國家標准或車輛制造商規範中定義的大多數診斷服務兼容。

ISO 15765-2所涵蓋的傳輸協議層和網絡層服務已經被定義為獨立於所實現的物理層,並且僅為法規OBD指定了物理層。

對於其他應用領域,ISO 15765可與任何CAN物理層一起使用。

3 ISO 15765中的術語

CAN_DL:CAN frame data length(CAN幀數據長度)

CAN幀數據/有效載荷的物理長度(以字節為單比特)

注1:請參閱錶3。

TX_DL:transmit data link layer data length(發送數據鏈路層數據長度)

為實現ISO 15765-2中定義的網絡層的應用程序配置發送方中數據鏈路層的最大可用有效載荷長度(以字節為單比特)

注釋1:TX_DL是發送方用於PDU發送的固定配置值。

RX_DL:Received data link layer data length(接收數據鏈路層數據長度)

為實現ISO 15765-2中定義的網絡層的應用程序檢索接收方中數據鏈路層的最大可用有效載荷長度(以字節為單比特)

注釋1:RX_DL值是從分段PDU的首幀(FF)CAN_DL中檢索,用於驗證連續幀(CF)的正確數據長度。

4 ISO 15765中的縮寫

BRS:bit rate switch比特率開關

BS:BlockSize塊大小

CAN:controller area network控制器局域網

CAN FD:controller area network with flexible data rate and larger payload as defined in ISO 11898-1

ISO 11898-1中定義的具有靈活數據速率和更大有效負載的控制器局域網

CLASSICAL CAN:controller area network with static data rate and up to 8 data bytes as defined in ISO 11898-1

ISO 11898-1中定義的具有靜態數據速率和最多8個數據字節的控制器局域網

CF:ConsecutiveFrame連續幀

CTS:continue to send繼續發送

DA:destination address目的地址

DLC:CAN frame data link layer data length code(CAN幀數據鏈路層數據長度碼)

DoCAN:diagnostic communication over controller area network控制器區域網上的診斷通信

ECM:engine control module發動機控制模塊

ECU:electronic control unit電子控制單元

FC:FlowControl流控制

FF:FirstFrame首幀

FF_DL:FirstFrame data length in bytes首幀數據長度(以字節為單比特)

FMI:failure mode indicator故障模式指示燈

FS:FlowStatus流狀態

ID:identifier標識符

Mtype:message type消息類型

N/A:not applicable不適用

NA:network address網絡地址

N_AE:network address extension網絡地址擴展

N_AI:network address information網絡地址信息

N_Ar:network layer timing parameter Ar網絡層定時參數Ar

N_As:network layer timing parameter As網絡層定時參數As

N_Br:network layer timing parameter Br網絡層定時參數Br

N_Bs:network layer timing parameter Bs網絡層定時參數Bs

N_ChangeParameter:network layer service name網絡層服務名稱

N_Cr:network layer timing parameter Cr網絡層定時參數Cr

N_Cs:network layer timing parameter Cs網絡層定時參數Cs

N_Data:network data網絡數據

N_PCI:network protocol control information網絡協議控制信息

N_PCItype:network protocol control information type網絡協議控制信息類型

N_PDU:network protocol data unit網絡協議數據單元

N_SA:network source address網絡源地址

N_SDU:network service data unit網絡服務數據單元

N_TA:network target address網絡目標地址

N_TAtype:network target address type網絡目標地址類型

N_USData:network layer unacknowledged segmented data transfer service name

網絡層未確認的分段數據傳輸服務名稱

NW:network網絡

NWL:network layer網絡層

OBD:on-board diagnostics車載診斷

OSI:Open Systems Interconnection開放系統互連

PCI:protocol control information協議控制信息

SA:source address源地址

SF:SingleFrame單幀

SF_DL:SingleFrame data length in bytes單幀數據長度(以字節為單比特)

SJW:synchronization jump width重新同步補償寬度

SM:subnet mask子網掩碼

SN:SequenceNumber序列號

SOM:start of message消息開始

SP:nominal sample point標稱采樣點

SPN:suspect parameter number可疑參數編號

STmin:Separation Time minimum最小分段時間

STRT:serviceToRespondTo服務回應

TA:target address目標地址

TCM:transmission control module變速箱控制模塊

UDS:unified diagnostic services統一診斷服務

USDT:unacknowledged segmented data transfer未經確認的分段數據傳輸

UUDT:unacknowledged unsegmented data transfer未經確認的未分段數據傳輸

WWH-OBD:world-wide harmonized on-board diagnostics全球統一的車載診斷

5 診斷網絡架構

5.1 Diagnostic network診斷網絡

整個診斷網絡包含可以相互通信的所有客戶端和服務器。

診斷網絡的範圍可以從客戶端和服務器之間的簡單點對點連接到具有通過診斷網關互連的若幹物理子網絡的複雜分布式網絡架構。

5.2 Diagnostic sub-network診斷子網

子網的所有客戶端和服務器都連接到同一物理通信鏈路。

在ISO 15765的範圍內,子網的所有客戶端和服務器都連接到相同的物理CAN網絡,並且能够彼此直接通信。

5.3 Diagnostic gateway診斷網關

診斷網關是網絡中的一個節點,該節點物理上連接到兩個(或多個)子網,並具有在子網之間傳輸診斷消息的能力。

通過診斷網關連接各個子網絡可創建更大的診斷網絡架構。

6 ISO 11898-1 CAN數據鏈路層擴展

6.1 經典CAN和CAN FD幀功能比較

ISO 11898-1經典CAN支持的有效載荷長度最大為8個字節。ISO 11898-1 CAN FD支持的有效載荷長度最大為64個字節。因此,使用FirstFrameFFFlowControlFCContinutiveframeCF)類型的幀分段數據傳輸需要在不改變原始協議概念的情况下使用可變的可配置有效負載長度來實現。SingleFrame(SF)類型也已進行調整,以支持CAN FD所允許的增加的有效載荷長度。

錶2概述了ISO 11898-1提供的CAN幀類型的不同功能。

錶2- CAN幀功能比較

RefNo

Feature

CLASSICAL CAN

CAN FD

#1

有效載荷長度0..8字節
數據長度碼(DLC)0..8

Yes

Yes

#2

有效載荷長度8個字節
數據長度碼(DLC)9..15

Yes

No

#3

有效載荷長度12..64字節
數據長度碼(DLC)9..15

No

Yes

#4

CAN幀的仲裁段和數據段支持不同的比特率。

No

Yes

#5

遠程發送請求(RTR)

Yes

No

對於經典CANDLC值9…15自動减小為8,這將導致經典CAN最大CAN_DL

CAN FD不支持8字節到64字節之間的所有有效載荷長度(例如,具有10個有意義的數據字節的CAN FD幀需要12字節的有效載荷長度);參見錶3

6.2 傳輸協議層和網絡層服務的CAN參數說明

圖6-1顯示了CAN參數網絡/傳輸層尋址信息N_AI的映射。它說明了網絡/傳輸層參數的有效性和適用性,以及對經典CANCAN FD數據鏈路層的支持。圖6-1在使用普通普通固定尋址的示例中對此進行了描述。對於擴展尋址混合尋址,通常也適用該概念,但是N_AI參數到CAN幀的映射有所不同。

圖6-1 - 網絡層服務的CAN參數說明

Key:

1.DLC產生CAN_DLn),它是CAN幀數據/有效載荷的物理長度在接收方中,CAN_DL用於確定發送方的TX_DL

2.所示的N_AI映射僅是常規常規固定尋址的示例

3.“Format格式”信息中的比特率開關(BRS定義了數據段的發送速度

錶3 - 經典CAN/CAN FD數據長度比較錶

數據長度碼(DLC)

經典CAN數據長度(CAN_DL)

CAN FD數據長度(CAN_DL)

0

0

0

1

1

1

2

2

2

3

3

3

4

4

4

5

5

5

6

6

6

7

7

7

8

8

8

9

8a

12

10

8a

16

11

8a

20

12

8a

24

13

8a

32

14

8a

48

15

8a

64

a.對於經典CAN,DLC值9…15自動减小為8,這將導致經典CAN的最大CAN_DL

6.3 CAN FD的附加需求

如果使用CAN FD協議設備,則可以將ISO 15765-2配置為創建經典CANCAN FD類型的幀為數據鏈路層啟用CAN FD類型的幀時,需要支持以下兩個新選項

a)BRS比特,它是CAN FD幀的一部分,用於確定數據段是否以與仲裁段不同的比特率發送。數據段的比特率定義為等於或高於仲裁比特率。比特率切換不會影響傳輸協議本身(請參見圖6-1)。

b)允許的最大有效載荷長度(CAN_DL,8 .. 64字節);參見錶3。

要適應不同的最大有效載荷長度值,需要為發送節點添加一個新的配置變量“發送數據鏈路層數據長度”(TX_DL)。

可配置的TX_DL值充當發送節點的有效CAN幀數據長度(CAN_DL)的開關和上限。

TX_DL等於8

傳輸協議的行為與基於ISO 11898-1的該國際標准的早期版本相同(有效載荷為8字節的CLASSICAL CAN)。CAN協議創建的用於發送的幀應僅使用DLC值2..8。這適用於CLASSICAL CANCAN FD類型幀

TX_DL大於8

只能使用ISO 11898-1 CAN FD。允許DLC值2..15。

7 DoCAN協議應用範圍

DoCAN協議涵蓋的各個用例源於診斷通信在以下方面使用:

 - 車輛/ ECU工程(開發);

 - 車輛/ ECU制造(生產工廠,裝配線);

 - 服務(經銷商,售後維修店);

 - 法規檢查(排放檢查,安全檢查)。

注:ISO 15765僅關注支持這些用例所必需的通信協議規定。它不會指定數據內容,信號更新率,信號可用性等。

以上摘自《ISO 15765-1:2011/ISO 15765-2:2016》。

8 結尾

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