基于以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化車輛診斷

由于電子系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，車輛中的數(shù)據(jù)量不斷增加，車輛診斷和ECU編程必須相應(yīng)地高效。為此，基于以太網(wǎng)技術(shù)的通信的以太網(wǎng)協(xié)議診斷(DoIP)越來(lái)越火。本文展示了DoIP在診斷測(cè)試儀的軟件結(jié)構(gòu)中的定位，并提供了對(duì)診斷協(xié)議基本特征的講解。

基于thernet的通信為車輛診斷提供了新的概念。例如，即使沒(méi)有VCI，現(xiàn)在也可以從測(cè)試儀直接訪問(wèn)車輛，并且診斷接口與IT基礎(chǔ)設(shè)施的集成大大簡(jiǎn)化。這既可以使用 LAN 電纜進(jìn)行，也可以在移動(dòng)應(yīng)用程序的情況下通過(guò) WLAN 進(jìn)行。

圖1：測(cè)試儀技術(shù)

上圖提供了基于標(biāo)準(zhǔn)化模塊的診斷測(cè)試儀的基本元素。通常，車輛通過(guò)車輛通信接口(VCI)訪問(wèn)，該接口通常通過(guò)USB，WLAN或LAN與工作站連接。過(guò)去，專有協(xié)議和KWP被用作通信協(xié)議。如今，傾向于使用UDS(統(tǒng)一診斷服務(wù))協(xié)議。它支持所有已建立的總線系統(tǒng)，如CAN，K-Line，F(xiàn)lexRay和以太網(wǎng)。該系統(tǒng)的核心是符合ISO 22900標(biāo)準(zhǔn)的MVCI診斷服務(wù)器，該服務(wù)器定義了通信參數(shù)并將來(lái)自D-PDU API的字節(jié)流轉(zhuǎn)換為物理值。這些操作通過(guò)使用創(chuàng)作系統(tǒng)創(chuàng)建的 ODX 文件進(jìn)行控制。使用D-Server，OTX運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)可以使應(yīng)用程序無(wú)需處理測(cè)試序列，因?yàn)樗部梢允褂脛?chuàng)作系統(tǒng)提供的OTX文件進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。

基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (DoIP) 的診斷

通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)化的接口和數(shù)據(jù)格式，處理不容易出錯(cuò)，并且在車輛的整個(gè)生命周期內(nèi)重復(fù)使用效率要高得多。DoIP在所有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都被考慮在內(nèi)，用作診斷測(cè)試儀組件的基礎(chǔ)。OTX(開(kāi)放測(cè)試序列交換，ISO 13209)規(guī)范允許在使用DoIP時(shí)創(chuàng)建測(cè)試序列的擴(kuò)展。符合 ISO 22900-3 的 MCD-3D API 必須用作診斷服務(wù)器的編程接口。它必須滿足ASAM MCD-3D 3.0。

VCI 可通過(guò)符合 ISO 22900-2 的編程接口 D-PDU API 訪問(wèn)，其中包括對(duì) DoIP 的修訂。DoIP 是 UDS 規(guī)范的一部分，UDS 規(guī)范是最廣泛的診斷通信標(biāo)準(zhǔn)。ISO 14229-5 指定應(yīng)用層，ISO 13400 定義傳輸層。除CAN外，DoIP還將被納入全球標(biāo)準(zhǔn)WWH-OBD(全球統(tǒng)一OBD，ISO 27145)的定義中。

與DiagOnCAN的比較

以下是DoIP的基本特征與通過(guò)CAN總線使用診斷程序的比較。

標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)物理層用作 DoIP 的傳輸介質(zhì)。這不像CAN這樣的總線結(jié)構(gòu)。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都需要一個(gè)交換機(jī)。一個(gè)根本區(qū)別是DoIP的比特率為100 Mbit/s，CAN傳輸?shù)谋忍芈蕿?00 kbit/s。

圖2：UDSonIP和UDSonCAN的比較

TCP和UDP都用作車輛識(shí)別的傳輸層。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，IPv6在網(wǎng)絡(luò)層中是首選，盡管出于兼容性原因通常使用IPv4。在數(shù)據(jù)鏈路層中，使用以太網(wǎng) MAC。作為物理層，BroadR-Reach被指定用于板載通信，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)用于板外通信。

UDSonIP和UDSonCAN在使用 UDS 作為診斷協(xié)議的應(yīng)用程序的訪問(wèn)方法沒(méi)有顯著差異。

使用DoIP，普通UDS消息打包在TCP / IP報(bào)文中，因此可以通過(guò)以太網(wǎng)或WLAN傳輸。這意味著使用 DoIP 而不是 DiagOnCAN 作為傳輸層。

DoIP規(guī)范規(guī)定了訪問(wèn)支持DoIP的車輛的幾種配置或模式。在最簡(jiǎn)單的組合模式下，只訪問(wèn)一個(gè)所謂的實(shí)體。在其他模式中，可以訪問(wèn)分布在幾輛車中的一組實(shí)體。在請(qǐng)求車輛識(shí)別和狀態(tài)信息并通過(guò) UDP/IP 建立連接后，將使用路由激活請(qǐng)求建立 TCP/IP 連接。成功確認(rèn)后，診斷請(qǐng)求可以發(fā)送到DoIP ECU下屬的任何ECU。

DoIP怎么訪問(wèn)車輛

定義了四條數(shù)據(jù)線和一條激活線，用于通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) OBD 連接器上的自由引腳訪問(wèn)車輛。目前正在考慮是否應(yīng)該指定更合適的連接器來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。因此，使用帶有 OBD 連接器的以太網(wǎng)電纜可以輕松實(shí)現(xiàn)診斷訪問(wèn)。對(duì)于移動(dòng)應(yīng)用，WLAN和LAN的轉(zhuǎn)換可以通過(guò)方便的OBD加密狗來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于服務(wù)器中的使用，當(dāng)以太網(wǎng)和法定CAN總線要運(yùn)行時(shí)，最好的選擇是使用功能強(qiáng)大的VCI。

OSI 模型中的 DoIP

如果您看一下 OSI 參考模型，很快就會(huì)清楚 DoIP 如何適應(yīng) ECU 的軟件結(jié)構(gòu)。圖 3 顯示了具有從屬軟件層的一些基本應(yīng)用程序的簡(jiǎn)化版本。層5 到 7 為診斷實(shí)現(xiàn)特定于 DoIP 的協(xié)議處理。

圖 3：OSI 模型中的 DoIP

總結(jié)

由于與CAN相比具有更大的帶寬，DoIP可以處理大量數(shù)據(jù)，這在閃存編程應(yīng)用中特別有用。這項(xiàng)技術(shù)仍然是面向未來(lái)的，而且價(jià)格低廉，因?yàn)槟灰欢ㄐ枰\斷硬件。通過(guò)將DoIP嵌入到基于標(biāo)準(zhǔn)的診斷測(cè)試儀中，用戶可以從相關(guān)優(yōu)勢(shì)中受益，例如在車輛的整個(gè)生命周期內(nèi)安全高效地創(chuàng)建和進(jìn)一步處理診斷數(shù)據(jù)?；谝蕴W(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化車輛診斷。

審核編輯：湯梓紅