UDS（Unified Diagnostic Services，统一诊断服务）

原创于 2025-02-21 11:28:02 发布

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以下是关于 UDS（Unified Diagnostic Services，统一诊断服务） 的详细解析，涵盖其核心概念、服务类型、应用场景及实际代码示例：

一、UDS 基础概念

1. 定义与标准

UDS 是基于 ISO 14229 标准的诊断协议，用于汽车电子控制单元（ECU）的诊断通信。
核心目标：实现 ECU 的故障诊断、参数读写、软件刷写等功能。
传输层：通常基于 CAN（ISO 15765-2） 或 DoIP（Diagnostic over IP）。

2. 通信角色

诊断仪（Client）：发起诊断请求（如 PC 工具或测试脚本）。
ECU（Server）：响应请求并执行操作（如发动机控制模块）。

3. 报文格式

请求格式：[SID] + [Sub-Function] + [参数]
响应格式：[SID + 0x40] + [Sub-Function] + [响应数据]
- 例如：请求 0x22 0xF1 0x89，响应 0x62 0xF1 0x89 0x12 0x34。

二、核心 UDS 服务详解

以下是常用 UDS 服务（按 服务 ID/SID 分类）：

1. 诊断会话控制（0x10）

用途：切换 ECU 的工作模式（默认模式→扩展诊断模式）。
子功能：
- 0x01：默认会话。
- 0x03：扩展诊断会话（需安全解锁）。

示例：

python

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# 请求进入扩展诊断会话
request = [0x10, 0x03]
# 预期响应：0x50 0x03

2. 安全访问（0x27）

用途：解锁受保护的 ECU 操作（如软件刷写）。
流程：
1. 请求种子（Seed）：0x27 0x01
2. 计算密钥（Key）并发送：0x27 0x02 [Key]

示例：

python

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# 步骤1：请求种子
request_seed = [0x27, 0x01]
# ECU 响应：0x67 0x01 0x12 0x34（种子为0x1234）

# 步骤2：发送密钥（假设算法为 seed + 1）
key = [0x12 + 1, 0x34 + 1]  # 0x1335
request_key = [0x27, 0x02] + key
# 成功响应：0x67 0x02

3. 读取数据（0x22）

用途：读取 ECU 内部数据（如传感器值、软件版本）。
数据标识符（DID）：2 字节参数，标识要读取的数据。

示例：

python

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# 请求读取 ECU 序列号（DID=0xF189）
request = [0x22, 0xF1, 0x89]
# 响应：0x62 0xF1 0x89 0x41 0x42 0x43（数据为"ABC"）

4. 写入数据（0x2E）

用途：修改 ECU 参数（如配置阈值、标定值）。

示例：

python

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# 请求写入车速阈值（DID=0x1234，值=0x64=100 km/h）
request = [0x2E, 0x12, 0x34, 0x64]
# 成功响应：0x6E 0x12 0x34

5. 故障码管理（0x19）

用途：读取或清除 ECU 存储的故障码（DTC）。
子功能：
- 0x02：读取故障码（DTC）数量。
- 0x0A：读取所有故障码详情。
- 0x14：清除故障码。

示例：

python

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# 读取当前故障码数量
request = [0x19, 0x02]
# 响应：0x59 0x02 0x03（3个故障码）

# 清除故障码
request = [0x19, 0x14]
# 成功响应：0x59 0x14

6. 输入输出控制（0x2F）

用途：远程控制 ECU 的输入输出（如强制点亮故障灯）。

示例：

python

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# 请求强制点亮发动机故障灯（DID=0x0201）
request = [0x2F, 0x02, 0x01, 0x01]  # 0x01=激活
# 成功响应：0x6F 0x02 0x01

7. 例程控制（0x31）

用途：启动/停止 ECU 内部测试例程（如传感器自检）。

示例：

python

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# 启动燃油泵测试（例程ID=0x0203）
request = [0x31, 0x01, 0x02, 0x03]  # 0x01=启动
# 成功响应：0x71 0x01 0x02 0x03

8. 通信控制（0x28）

用途：启用/禁用 ECU 的非诊断通信（如关闭 CAN 总线常规报文）。

示例：

python

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# 关闭 ECU 的常规 CAN 通信
request = [0x28, 0x01, 0x00]  # 0x01=禁用，0x00=所有报文
# 成功响应：0x68 0x01 0x00

三、UDS 实际应用场景

1. 故障诊断

读取故障码（DTC）并解析（如 P0172 表示燃油系统过浓）。
清除历史故障码以验证修复效果。

2. ECU 软件刷写

进入扩展会话（0x10 0x03）。
安全访问（0x27）。
关闭通信（0x28）。
通过 0x34（请求下载）、0x36（传输数据）、0x37（请求退出）完成刷写。

3. 参数标定

修改发动机扭矩限制（使用 0x2E 写入新值）。
实时监控数据流（周期性读取 0x22）。

四、代码示例（Python + canard）

1. 读取 ECU 序列号

python

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from canard.proto.uds import UdsClient

# 创建 UDS 客户端
bus = can.interface.Bus(bustype='socketcan', channel='vcan0')
uds = UdsClient(transport=bus)

# 发送 UDS 请求：读取 DID=0xF189
response = uds.request([0x22, 0xF1, 0x89])
if response:
    serial_number = bytes(response.data[2:]).decode('utf-8')
    print(f"ECU序列号: {serial_number}")
else:
    print("请求超时")

2. 清除故障码

python

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# 清除所有故障码
response = uds.request([0x19, 0x14])
if response and response.data[1] == 0x14:
    print("故障码已清除")

五、常见问题与调试

1. 请求无响应

原因：
- ECU 未处于正确的会话模式（如未进入扩展会话）。
- CAN 标识符配置错误（物理寻址 vs 功能寻址）。
解决：
1. 使用 0x10 0x03 进入扩展会话。
2. 确认 CAN ID 是否匹配（如物理地址可能为 0x7E0）。

2. 安全访问失败

原因：密钥算法与 ECU 不匹配。
解决：逆向工程 ECU 的密钥生成算法（需授权）。

3. 多帧传输问题

场景：传输数据超过 8 字节（需 ISO-TP 协议分段）。

代码示例：

python

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from canard.proto.iso_tp import IsoTpTransport

# 初始化 ISO-TP 传输层
tp = IsoTpTransport(bus, tx_id=0x7E0, rx_id=0x7E8)

# 发送长数据（自动分段）
tp.send([0x31, 0x01] + [0xAA]*50)  # 50字节数据