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作為一個汽車產(chǎn)品人，不可避免的會接觸到各種車端通信協(xié)議，其中的UDS（Unified Diagnostic Services）診斷協(xié)議，廣泛應(yīng)用于汽車電子系統(tǒng)的診斷和維護(hù)。這篇文章，我們來學(xué)習(xí)一下。

一、ECU

ECU（ Electronic Control Unit）電子控制單元，車上搭載著許多ECU，用來監(jiān)控和控制車輛的各個系統(tǒng)，如變速器控制單元（TCU）、電子穩(wěn)定程序控制單元（ESP）、動力電池管理模塊（BMS）等。各ECU根據(jù)各種傳感器提供的信號，按照預(yù)先編寫的程序進(jìn)行計算和判斷，從而控制執(zhí)行器工作，以實(shí)現(xiàn)對汽車各系統(tǒng)的精確控制。

二、UDS診斷協(xié)議

當(dāng)我們身體的某個部位不舒服時，我們可以去醫(yī)院看醫(yī)生，這個時候醫(yī)生會詢問我們的感受，開具一些檢查來了解情況。同樣的，當(dāng)車輛某個系統(tǒng)或部件有問題時，我們也需要通過某種手段獲取車輛的數(shù)據(jù)信息，以更好的進(jìn)行治療。UDS診斷協(xié)議就是我們和車輛ECU進(jìn)行診斷溝通的一個通用手段。

UDS(Unified Diagnostic Services，統(tǒng)一診斷服務(wù))診斷協(xié)議是一種廣泛應(yīng)用于汽車電子控制系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)化診斷協(xié)議，基于ISO 14229標(biāo)準(zhǔn)。它為汽車電子控制單元（ECU）之間的診斷通信提供了一套統(tǒng)一的框架和服務(wù)。這使得不同品牌的汽車和不同制造商的ECU可以使用相同的診斷工具進(jìn)行診斷，大大提高了診斷的便利性和效率。

UDS診斷提供的能力包括

• 診斷通信：通過標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)（如0x10會話控制、0x22讀取數(shù)據(jù)、0x2E寫入數(shù)據(jù)）與ECU交互。
• 故障管理：支持DTC（Diagnostic Trouble Code，故障碼）的讀取、清除和存儲。
• ECU編程：用于固件更新（如通過0x34請求下載、0x36傳輸數(shù)據(jù)）。
• 安全訪問：通過安全算法（如種子-密鑰機(jī)制）防止未授權(quán)操作。

SID：UDS診斷協(xié)議定義了26種診斷服務(wù)，這些服務(wù)被分為6大類，每種服務(wù)都有一個唯一的服務(wù)標(biāo)識符（SID）。

Sub-function：每個診斷服務(wù)下的子功能，有的診斷服務(wù)不需要指定子功能。Sub-function共有8個bit。

• bit7：正響應(yīng)抑制位，全稱Suppress Positive Response，bit7=1時，抑制正響應(yīng)，此時不需要ECU給出響應(yīng)，bit7=0時，需要ECU給出響應(yīng)。
• bit6~bit0：這7個bit用來指定具體的Sub-function。

UDS診斷協(xié)議針對每一個服務(wù)，都詳細(xì)介紹了服務(wù)的功能范圍、給出了請求消息的定義要求、肯定響應(yīng)消息的定義要求、受支持的否定響應(yīng)代碼（NRC），以及消息流示例。

三、UDS診斷服務(wù)

下面介紹幾個車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品經(jīng)理需要了解的常用服務(wù)

10服務(wù)：診斷會話控制

10服務(wù)用于啟用ECU中的不同診斷會話。不同的診斷會話支持的服務(wù)權(quán)限不同。

請求消息

diagnosticSessionTypes診斷會話類型，第7位為正響應(yīng)抑制位，第6至0位定義診斷會話類型。

• 默認(rèn)會話（0x01）：這是ECU上電時的初始會話模式。在默認(rèn)會話下，ECU支持一些基本的診斷服務(wù)，例如讀取數(shù)據(jù)（0x22）、清除診斷信息（0x14）、讀取診斷信息（0x19）等。
• 編程會話（0x02）：編程會話用于ECU的軟件更新和配置。在編程會話下，ECU支持一些特定的診斷服務(wù)，例如編程服務(wù)（0x35、0x36、0x37）。
• 擴(kuò)展會話（0x03）：擴(kuò)展會話用于啟用一組特定的診斷服務(wù)和功能。在擴(kuò)展會話下，ECU支持一些高級的診斷服務(wù)，例如安全訪問（0x27）、數(shù)據(jù)寫入（0x2E）等。

肯定響應(yīng)消息

sessionParameterRecord會話參數(shù)記錄定義如下，其中

P2Server_max：表示ECU在應(yīng)用層上對診斷命令的響應(yīng)時間。如果ECU在該時間內(nèi)未能響應(yīng)，可以認(rèn)為通信超時。

P2*Server_max：表示ECU在強(qiáng)化模式下對診斷命令的響應(yīng)時間。強(qiáng)化模式通常用于ECU暫時無法處理當(dāng)前診斷命令的情況，ECU會發(fā)送一個NRC 0x78（RequestCorrectlyReceivedResponsePending）響應(yīng)，表示請求已接收但響應(yīng)待定。P2*Server_max定義了服務(wù)器在這種情況下可以等待的最長時間。

19服務(wù)：讀取DTC信息

19服務(wù)支持讀取故障碼（DTC，全稱Diagnostic Trouble Code）信息。故障碼由制造商預(yù)先定義，可以簡單理解為給車輛的每個故障一個代號。當(dāng)我們讀到DTC時，根據(jù)代號就知道發(fā)生了什么故障。

19服務(wù)比較復(fù)雜，其下有27個子功能，常用的子功能包括：（Sub-function第7位為正響應(yīng)抑制位，第6至0位定義具體子功能。）

• 0x01：reportNumberOfDTCByStatusMask – 讀取符合狀態(tài)掩碼條件的DTC數(shù)量。
• 0x02：reportDTCByStatusMask – 讀取符合狀態(tài)掩碼條件的DTC列表及其狀態(tài)。
• 0x03：reportDTCSnapshotIdentification – 報告DTC快照記錄的標(biāo)識。
• 0x04：reportDTCSnapshotRecordByDTCNumber – 通過DTC編號報告DTC快照記錄。
• 0x06：reportDTCExtendedDataRecordByDTCNumber – 通過DTC編號報告DTC擴(kuò)展數(shù)據(jù)記錄。
• 0x0A：reportSupportedDTC – 報告ECU支持的所有DTC及其狀態(tài)。

1901（讀取DTC數(shù)量）

比如我們要獲取ECU中已確認(rèn)DTC的數(shù)量。獲取DTC數(shù)量需要使用19 01服務(wù)，我們先看下01服務(wù)的

請求消息的定義要求、肯定響應(yīng)消息的定義要求。

請求消息

DTCStatusMask（DTC狀態(tài)掩碼）：

狀態(tài)掩碼共有8個狀態(tài)位，通過狀態(tài)掩碼，我們可以精確地獲取特定狀態(tài)的DTC信息。比如我們請求消息的狀態(tài)掩碼的某一位設(shè)置為1，如果DTC的實(shí)際狀態(tài)位中的這一位也為1（即請求掩碼與DTC的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行位邏輯AND運(yùn)算，并且結(jié)果不為零），那么認(rèn)為DTC的狀態(tài)與狀態(tài)掩碼是匹配的。

肯定響應(yīng)消息

DTC狀態(tài)可用性掩碼：用于指示ECU支持的DTC狀態(tài)位。比如某個ECU的DTC狀態(tài)可用性掩碼為0x09，表示僅支持以下狀態(tài)位：Bit 0：Test Failed（測試結(jié)果是失?。?、Bit 3：Confirmed DTC（確認(rèn)的DTC）。

DTCFormatIdentifier(DTC格式標(biāo)識符）：定義了ECU所報告DTC的格式

DTCCount(DTC計數(shù)）：DTC數(shù)量

示例

現(xiàn)在我們獲取ECU中已確認(rèn)DTC的數(shù)量，請求消息中的狀態(tài)掩碼應(yīng)設(shè)置為0x08，所以請求消息為

若收到響應(yīng)消息如下，說明該ECU支持的DTC狀態(tài)可用性掩碼為0x2F，DTC格式為14229，DTC數(shù)量為1。

22服務(wù)：通過DID讀取數(shù)據(jù)

22服務(wù)支持讀取ECU中通過一個或多個DID所識別的數(shù)據(jù)記錄值。

DID（Data Identifier）數(shù)據(jù)標(biāo)識符。DID的編碼范圍為16位（0x0000–0xFFFF），其具體含義和用途根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化定義或車輛制造商自定義而有所不同。由UDS協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義的DID中常用的有

• F190：車輛識別號（VIN）
• F191：ECU硬件號
• F189：ECU軟件版本號
• F18C：ECU序列號

請求消息

肯定響應(yīng)消息

示例

比如我們想讀取VIN，VIN的DID為F190，所以請求消息

響應(yīng)消息如下，VIN的數(shù)據(jù)格式為17字節(jié)，ASCII編碼。

四、診斷與車聯(lián)網(wǎng)

遠(yuǎn)程診斷與OTA

基于UDS診斷協(xié)議，再結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把原先通過線下診斷工具排查解決車輛問題的過程放到線上云端，就有了遠(yuǎn)程的車輛診斷。遠(yuǎn)程診斷可以實(shí)現(xiàn)車輛故障的高效診斷與快速響應(yīng)，降低維修成本，提升用戶體驗(yàn)。同樣的，把原先通過線下刷寫工具刷寫軟件放到線上云端，就有了OTA遠(yuǎn)程更新。