UDS診斷入門

來自專欄汽車CAN匯流排

UDS（Unified Diagnostic Services，統一的診斷服務）診斷協議是ISO 15765 和ISO 14229 定義的一種汽車通用診斷協議，位於OSI模型中的應用層，它可在不同的汽車匯流排（例如CAN, LIN, Flexray, Internet 和K-line）上實現，其中關於CAN匯流排UDS協議的定義是ISO 14229-3，關於LIN 匯流排UDS協議的定義是2015 年發布的ISO 14229-7，目前大部分汽車廠商均採用UDS 診斷協議。

UDS本質上是一系列的服務，共包含6大類26種。每種服務都有自己獨立的ID，即SID。

SID：Service Identifier，診斷服務ID。UDS本質上是一種定向的通信，是一種交互協議（Request/Response），即診斷方給ECU發送指定的請求數據（Request），這條數據中需要包含SID。如果是肯定的響應（Positive Response），回復[SID+0x40]，就是請求10，響應50；請求22，響應62，回復的是一組數據。如果是否定的響應（Negative Response），回復7F+SID+NRC，回復的是一個聲明。

肯定響應和否定響應的形式一定要熟記。

UDS的26種服務中，有7種很重要。它們分別是：$10 Diagnostic Session Control（診斷會話），$14 Clear Diagnostic Information（清除診斷信息），$19 Read DTC Information，$22 Read Data By Identifier（通過ID讀數據），$27 Security Access（安全訪問），$2E Write Data By Identifier（通過ID寫數據），$3E Tester Present（待機握手）。下面對這7個服務進行解讀。

$10診斷會話

$10包含3個子功能，01 Default，02 Programming，03 Extended，ECU上電時，進入的是默認會話（Default）。如果您進入了一個非默認會話的狀態，一個定時器會運轉，如果一段時間內沒有請求，那麼到時間後，診斷退回到默認會話01。當然，我們有一個$3E的服務，可以使診斷保持在非默認的狀態。

UDS包含4種類型，即SID，SID+SF（Sub-function），SID+DID（Data Identifier）（讀寫用），SID+SF+DID。

NRC：Negative Response Code（否定響應碼）。如果ECU拒絕了一個請求，它會回應一個NRC。不同的NRC有不同的含義。

單詞：Consult（查閱） Session（會話） DTC （diagnostic trouble code）Handling（處理） Conditions（條件） restricted（受限的） Concept（概念）SA（source address 源地址） TA（目標地址）

例子：以CAN匯流排網路舉例。八個幀數據位元組，第一位元組是數據長度，

請求（Request）:02 10 02 xx xx xx xx xx ; 02是後面有2個位元組，10是SID，02是子功能。

肯定響應:02 50 02 xx xx xx xx xx；02同上，10+40表示對SID的肯定回復，02是子功能。

否定響應:03 7F 10 22 xx xx xx xx；03同上，7F表否定響應，10是SID，22是NRC。

$3E待機握手

$3E服務用於向伺服器指示診斷儀仍然連接在網路上，之前已經激活的診斷服務功能可以仍然保持激活狀態。

$27安全訪問

$27安全訪問：ECU當中有很多數據，是整車廠獨有的，它不希望開放給所有客戶，它需要做一個保密的設定。我們在讀取一些特殊數據的時候，要先進行一個安全解鎖。ECU上電之後是一個鎖定的狀態（Locked），我們通過$27服務，加上一個子服務，再加上一個鑰匙，這樣的服務請求可以進行解鎖。比如下面的例子，2n-1是一個子服務，通過首輪種子的請求，首輪ECU會返回67+01+AA+BB+CC+DD，AA~DD就是種子了。之後第二輪，診斷端會利用種子進行運算（利用整車廠的演算法），生成k1（不一定是1個位元組），那麼發送請求，27+02+[k1]。ECU同樣也會通過種子算出k2。當k1和k2匹配時，解鎖（Unlocked）成功。

當然，$27安全訪問 服務的NRC（否定響應碼）是很多的。還記得剛才否定響應的格式嗎？7F+27+NRC。

$22讀數據

$22讀數據，Request（請求）：22+DID（Data Identifier，通常是兩個位元組）

Response（響應）：62+DID+Data

DID有一部分已經被ISO 14229-1規定了。比如0xF186就是Active Diagnostic Session Data Identifier（當前診斷會話數據標識符），0xF187就是Vehicle Manufacturer Spare Part Number Data Identifier（車廠備件號數據標識符），0xF188就是Vehicle Manufacturer ECU Software Number Data Identifier（車廠ECU軟體號碼數據ID），0xF1889就是Vehicle Manufacturer ECU Software Version Number Data Identifier。

$2E寫數據

$22寫數據，Request（請求）：2E+DID+Data

Response（響應）：6E+DID

注意，比如0xF186這個DID不支持直接寫入數據，需要用$10來進行會話轉換。也就是說，對於寫數據的請求，一般來說需要在一個非默認會話，和解鎖的狀態下才能進行。

$19 讀DTC

DTC（diagnostic trouble code）：如果系統檢測到了一個錯誤，它將存儲為DTC。DTC可表現為：一個顯而易見的故障；通訊信號的丟失（不會使故障燈亮起）；排放相關的故障；安全相關的錯誤等。DTC可以揭示錯誤的位置和錯誤類型。通常DTC佔用3個位元組，OBD II佔用兩個位元組。圖中FTB為Fault Type Byte。

$19擁有28個子服務（Sub-Function）。常用的子服務有02（通過DTC狀態掩碼讀取DTC），04（讀取快照信息），06（讀取擴展信息），0A（讀ECU支持的所有DTC數據）。

一個DTC除了它自己的3個位元組，還有一個位元組專門用於表達DTC的狀態。這個狀態位元組每個位的含義可以查詢ISO 14229-1。注意，並不是所有的DTC狀態都是支持的。下圖是Request/Response。括弧標識循環，可以讀出很多DTC。

$14清除DTC

清除（複位）DTC格式，它可以改變DTC的狀態。3個FF代表清除所有DTC。

Request：14+FF+FF+FF；

Response：54 。

我們剛才學完了7種重要的服務，SID。除此之外，在CAN匯流排中，Addressing information定址信息通過CAN幀ID體現出來。

通訊的模式分兩種，一種是物理定址（點對點），根據物理地址的不同進行訪問，但只能訪問單個ECU節點，Test為SA源地址，ECUX作為TA目標地址；對應的，另一種是功能定址（廣播），根據功能的不同進行訪問，它能訪問多個ECU節點。

每一個ECU都有2個CAN幀ID，分別對應收和發的物理定址。

以上只是一些粗淺的理解。對26種服務更詳細的解讀請拉到屏幕下方參考張老師的8篇文章。張老師也開通了微信公眾號，可以了解一下。

UDS應用的設備

在UDS 診斷產品中知名度最高，應用最廣泛的是德國Vector公司的CAN case 配合其CANoe 軟體，Vector 產品功能齊全，適合系統級汽車匯流排開發，被大部分汽車廠商採用。Vector 產品因不開放API，不能做二次開發且價格昂貴，不適用於硬體開發團隊和生產線的自動化測試。目前市面上有很多CAN 廠商（如Kvaser, ZLG 等）能提供低成本、體積小、驅動簡單、開放API 的設備，很適合進行二次開發。

雜記

變速器控制單元TCU和防抱死系統ABS是CAN車載網路上的兩大電子控制單元， 這2個ECU要通過CAN網路進行大量的信息交互。但是由於電磁干擾、串擾、靜電等外界干擾或電控單元本身控制策略引起的通信停止等原因， 2個控制單元之間可能會出現通信丟失的現象。控制系統需要將故障信息（例如通信丟失故障信息） 診斷出來， 以處理通信被破壞時出現丟失幀的故障現象， 並記錄為DTC （diagnostic trouble code）。

ECU的輸入信號主要有4種形式： ①模擬信號（水溫、油壓、蓄電池電壓等）； ②數字信號（各種開關信號等）； ③PWM信號（脈衝信號、頻率信號等）； ④網路信號（CAN、LIN上傳輸的信號）。微控制器可以通過監測這些信號來判別輸入電路的工作狀況。輸出的信號往往用作控制電磁閥、指示燈、步進電機等， 大多數為數字信號。

學習資料:

1.統一診斷服務 (Unified diagnostic services ， UDS) （一）

2.統一診斷服務 (Unified diagnostic services ， UDS) （二）

3.統一診斷服務 (Unified diagnostic services ， UDS) （三）

4.統一診斷服務 (Unified diagnostic services ， UDS) （四）

5.統一診斷服務 (Unified diagnostic services ， UDS) （五）

6.統一診斷服務 (Unified diagnostic services ， UDS) （六）

7.統一診斷服務 (Unified diagnostic services ， UDS) （七）

8.基於CAN匯流排實現的UDS診斷（DoCAN）

9.【圖文】UDS診斷服務_百度文庫

10.CAN診斷基礎-上部分_圖文_百度文庫

11.CAN診斷-下_已讀_圖文_百度文庫

12.ISO 14229+統一診斷服務

13.帳號登錄

14.ISO 15031-5-2015