UDS协议（车辆控制单元诊断系统开发架构及DID读取数据流程）

最近由于工作的缘故，需要对控制单元的诊断系统进行开发，故利用业余时间查阅相关论文及标准协议，以此能够对控制端以及诊断仪端的软件开发能够有整体的概念，以及评估开发所需要做的工作。 特利用周末时间对自己的学习进行总结，供大家相互探讨。

诊断系统，顾名思义对控制系统的传感器与执行器进行故障的诊断，以便维修人员能够准确的解决故障。目前随着车辆控制单元的增加，诊断系统越加复杂，但其根本的设计架构及遵循的协议几乎完全一致，也就是说无论是TCU,ECU,BMS,HCU，还是EPS,ABS,MCU,Display,软件中的诊断协议几乎一致，诊断仪的功能仅仅是数量的增加，功能上大致一致。

目前诊断系统的通讯协议多种多样 ，含有 KWP2000,UDS,J1939,OBD 等等，KWP2000 与UDS是欧洲人主导，KWP2000 有基于CAN的，也有基于K线的，UDS在设计之初就是基于CAN线。目前UDS是各个厂家应用的趋势。J1939,OBD的一些协议是美国人主导的。J1939即可以通讯，也有关于诊断的相关协议,OBD主要应用在国五以上，与排放相关，国四虽说有标注，但不强制使用。下面的几张抠图，显示这些协议的构成。

 

相关的诊断协议大多都定义 物理层，数据链路层，网络层，应用层。其它几层暂时没有相关定义。

以下文章 以UDS开发为例，将从开发的角度陈述几个开发问题，供大家学习，包含开发架构，模块分析，代码结构进行阐述。

诊断系统的开发架构

诊断系统包含控制端的软件与诊断仪端的软件，这两者的软件架构基本一致。如下图所示。

因此只要明白一端的软件架构即可，下面以控制端的软件为例子进行描述。

模块分析--- 诊断数据，策略管理层

诊断数据与策略管理层是独立于标准协议之外，根据不同的控制单元，策略及数据管理不尽相同，但归根到底就两个功能 数据的读取与写入，读取包含，系统运行变量的读取，故障代码读取，写入包含，清除故障代码命令写入，相关标定变量写入，数据刷写写入。相关命令写入。相关诊断功能的实现是隶属于应用层软件的开发，在此不做描述。本文以读取控制系统中某个变量为例进行细节描述，如下图所示:

模块分析--- UDS 协议应用层

UDS 的协议应用层为定义各个诊断命令的含义与指令，建立A-PDU,进行命令的解析。具体设计可以参考标准的ISO14229协议。

模块分析 --- UDS 网络层

UDS 的网络层为核心，可以理解为信息交互的路由器，或者火车的编组站，对各个信息进行编组。一组为一个数据单元，一个数据单元为8个byte，命名为N-PDU

N-PDU=N_AI+N_PCI+N_DATA.

在对数据编组的过程中，分为单帧与连续帧。传输方式如下图所示：

 

N-AI 包含的为地址信息与寻址信息。

N-PCI 为在传输数据的时候的控制信息，详细如下图所示。

N-Data 为传输的数据。具体为数据域后面的7个数据域。

模块分析 ---- 数据链路层与物理层。

数据链路层的各个功能基本都有具体的CAN传输芯片完成，而物理层表述的为传输过程中的线束及传输信号要求。代码结构分析

在进行软件设计的过程中，数据链路层与物理层描述的为硬件描述层隶属于硬件范围,网络层为服务描述层处于RTE下方与BSW上方，而诊断数据库与诊断策略都包含在ASW层。网络层，数据链路层，物理层在Autosar都含有标准模块，均可以找到标准进行更改应用，诊断策略及诊断数据库包需要根据具体的应用进行设计。