CAN诊断基础-上部分.pdf

恒润科技公司 Confidential 诊断协议体系（上） 北京经纬恒润科技有限公司北京经纬恒润科技有限公司 2011年年5月月24日日 2 2 恒润科技公司 Confidential 摘要摘要 ?诊断概述诊断概述 ?网络层协议概要网络层协议概要 ?诊断典型服务诊断典型服务 3 3 恒润科技公司 Confidential 摘要摘要 ?诊断概述诊断概述 ?概述概述 ?主要诊断协议主要诊断协议 ?ISO15765体系结构体系结构 ?基本概念和术语基本概念和术语 ?网络层协议概要网络层协议概要 ?诊断典型服务诊断典型服务 4 4 恒润科技公司 Confidential 概述概述引子引子 ?手册一本 ?工具一箱 ?师徒一群 5 5 恒润科技公司 Confidential 概述概述引子引子 ?诊断仪 ?工程师 6 6 恒润科技公司 Confidential 概述概述通过诊断做什么？通过诊断做什么？ ?通常通常 ?功能监控功能监控 ?错误检测错误检测 ?记录、存储故 障信息 记录、存储故 障信息 ?读取数据等读取数据等 ?其他其他 ?EOL ?再编程再编程 ?节点验证 （ 节点验证 （VIN）等）等 实现的条件实现的条件诊断规范诊断规范 7 7 恒润科技公司 Confidential 概述概述相关的诊断规范相关的诊断规范 ?ISO 14230 ?Keyword Protocol 2000 (KWP2000) ?K-Line (串行传输，最大通信速率串行传输，最大通信速率10.4Kbps) ?ISO 14229-1 ?UDS = Unified Diagnostic Services ?定义诊断服务，不涉及网络及实现定义诊断服务，不涉及网络及实现 ?ISO 15765 ?Diagnostic On CAN ?CAN (串行传输，最大通信速率串行传输，最大通信速率1Mbps) ?定义了网络传送层定义了网络传送层 (Part 2) 8 8 恒润科技公司 Confidential ?OBD- On-Board Diagnostics ?第一代第一代OBD (OBD-I) ?加州环保局加州环保局(CARB)1985年立法，年立法，1988年开始实施年开始实施 ?诊断要求针对硬件失效诊断要求针对硬件失效 ?主要零部件包括氧传感器，废气在循环阀，供油系统和发 动机控制系统 主要零部件包括氧传感器，废气在循环阀，供油系统和发 动机控制系统 ?没有统一的故障码和通讯协议标准没有统一的故障码和通讯协议标准 ?第二代第二代OBD (OBD-II) ?加州环保局于加州环保局于1989立法，针对立法，针对1994-96及以后生产的车型及以后生产的车型 ?扩大了诊断零部件范围扩大了诊断零部件范围 ?增加了对系统的诊断要求，如催化器失效，失火，蒸汽泄 漏等 增加了对系统的诊断要求，如催化器失效，失火，蒸汽泄 漏等 ?建立了标准化故障码和通讯协议标准建立了标准化故障码和通讯协议标准 概述概述OBD 9 9 恒润科技公司 Confidential ?联邦联邦OBD (Federal OBDII) ?适用于加州以外的适用于加州以外的49州州 ?要求类似加州要求类似加州OBD-II ?EOBDEuropean On-Board Diagnostics ?2004起， 在欧洲销售的发动机汽车都必须装备起， 在欧洲销售的发动机汽车都必须装备OBD 系统系统 ?JOBDJapanese On-Board Diagnostics ?2000年开始实施年开始实施 ?类似类似OBD-II和和EOBD ?在中国在中国 ?国、国标准（国、国标准（GB18352.3-2005） ?2007.7.1实施国、实施国、2010.7.1实施国实施国 ?参考欧、欧标准参考欧、欧标准 概述概述OBD 1010 恒润科技公司 Confidential 概述概述诊断框架与机制诊断框架与机制 CAN Server Req(Service ) Resp( Data, Data, Data ) Diagnostic Data Diagnostic Service Client (Off-Board Tester) 1111 恒润科技公司 Confidential 摘要摘要 ?诊断概述诊断概述 ?概述概述 ?主要诊断协议主要诊断协议 ?ISO15765体系结构体系结构 ?基本概念和术语基本概念和术语 1212 恒润科技公司 Confidential 主要诊断协议主要诊断协议 ?基于基于K线线 OSI 分层分层汽车制造商增强型诊断汽车制造商增强型诊断排放相关诊断（排放相关诊断（OBD） 应用层应用层ISO 14230-3ISO 15031-5 表示层表示层N/AN/A 会话层会话层N/AN/A 传输层传输层N/AN/A 网络层网络层N/AN/A 数据链路层数据链路层ISO 14230-2ISO 14230-4 物理层物理层ISO 14230-1ISO 14230-4 1313 恒润科技公司 Confidential 主要诊断协议主要诊断协议 ?基于基于CAN OSI 分层分层汽车制造商增强型诊断汽车制造商增强型诊断排放相关诊断（排放相关诊断（OBD） 应用层应用层ISO14229-1/ISO 15765-3ISO 15031-5 表示层表示层N/AN/A 会话层会话层N/AN/A 传输层传输层N/AN/A 网络层网络层ISO 15765-2ISO 15765-4 数据链路层数据链路层ISO 11898-1ISO 15765-4 物理层物理层User definedISO 15765-4 1414 恒润科技公司 Confidential 主要诊断协议主要诊断协议 ?ISO 14230与与ISO 15765的比较的比较 ISO 14230ISO 15765 通信速率通信速率慢，最大达慢，最大达10.4 kbit/s快，最大达快，最大达1 Mbit/s 信号传输信号传输单线传输单线传输差分信号传输差分信号传输 数据传输数据传输以字节为单位以字节为单位以以CAN帧为单位帧为单位 底层通信错误底层通信错误 及仲裁处理及仲裁处理 由开发者处理由开发者处理CAN有完善的有完善的通信错误处通信错误处 理机制理机制和和总线仲裁机制总线仲裁机制 网络结构网络结构单一单一复杂复杂 报文长度报文长度最大最大255字节（数据域）字节（数据域） 最大为最大为4095字节（数据域）字节（数据域） 1515 恒润科技公司 Confidential 排放相关诊断排放相关诊断 ISO 15031-5 ISO 14229-1 UDS K/L线线 ISO 9141 ISO 14230-2 MAX.10.4 kBit/s 主要诊断协议主要诊断协议 CAN ISO 11898 ISO 15765-2 ISO 15765-4 ISO 14230-4 其它其它 ISO 15765-3 ISO 14230-3其它其它 电源电源 CAN_H CAN_L K线线L线线J1850 连接器连接器 SAE J1962 ISO15031-3 底盘地底盘地 J1850+ 其它其它 2008 1616 恒润科技公司 Confidential 摘要摘要 ?诊断概述诊断概述 ?概述概述 ?主要诊断协议主要诊断协议 ?ISO15765体系结构体系结构 ?基本概念和术语基本概念和术语 1717 恒润科技公司 Confidential ISO 15765体系结构体系结构 ISO 15765-4 规定排放相关的诊断内容规定排放相关的诊断内容 诊断应用诊断应用 诊断应用诊断应用 ISO 14229-1（UDS） ISO 14229-1（UDS） ISO 15765-3 ISO 15765-3 ISO 15765-2 ISO 15765-2 ISO 11898-1 ISO 11898-1 用户自定义用户自定义 用户自定义用户自定义 物理媒介物理媒介 物理媒介物理媒介 数据链路层数据链路层 应用层应用层 物理层物理层 网络层网络层 应用应用 ISO 15765-4 ISO 15765-4 ISO 15765-4 ISO 15765-4 ISO 15765-4 ISO 15765-4 ISO 15765-4 ISO 15765-4 诊断应用诊断应用 诊断应用诊断应用 ISO 15031-5 ISO 15031-5 1818 恒润科技公司 Confidential ISO15765体系结构体系结构-应用层应用层 ?统一诊断服务统一诊断服务 ISO14229-1 诊断 功能 诊断 功能 诊断 服务 诊断 服务 1919 恒润科技公司 Confidential ISO15765体系结构体系结构-排放相关诊断内容排放相关诊断内容 ?依据依据OBD，ISO15765-4对对ISO15765-2和和ISO11898进行了限定进行了限定 ?诊断服务：诊断服务：ISO15031-5 $01Request current powertrain diagnostic data 服务标识服务标识诊断服务诊断服务 $02Request powertrain freeze frame data $03Request emission-related diagnostic trouble code $04Clear/reset emission-related diagnostic information $05Request oxygen sensor monitoring test results $06Request on-board monitoring test results for specific monitored systems $07Request emission-related diagnostic trouble codes detected during current or last completed driving cycle $08Request control of on-board system, test or component $09Request vehicle information 2020 恒润科技公司 Confidential 摘要摘要 ?诊断概述诊断概述 ?概述概述 ?主要诊断协议主要诊断协议 ?ISO15765体系结构体系结构 ?基本概念和术语基本概念和术语 2121 恒润科技公司 Confidential 基本概念和术语基本概念和术语 ?客户端（客户端（Client） ?诊断请求的提出者诊断请求的提出者- Tester（诊断仪），发送诊断请求（诊断仪），发送诊断请求 ?服务器端（服务器端（Server） ?诊断响应的提供者诊断响应的提供者- 某个某个ECU，发送诊断响应，发送诊断响应 ?远程客户端远程客户端/服务器（服务器（Remote Client /Server） ?与与Server (Client) 不在同一不在同一“网段网段” 2222 恒润科技公司 Confidential 基本概念和术语基本概念和术语 ?协议数据单元协议数据单元(PDU) ?协议数据单元是一组信息和数据的集合，表示了发送方和接收 方对等实体之间传递的信息和数据。协议数据单元包括： 协议数据单元是一组信息和数据的集合，表示了发送方和接收 方对等实体之间传递的信息和数据。协议数据单元包括： ?协议控制信息（协议控制信息（PCI） ?数据（数据（Data） ?单帧传输单帧传输 ?数据长度数据长度6/7个字节，最多允许个字节，最多允许4095个字节个字节 ?报文类型报文类型 ?第一帧（第一帧（FF）：描述传输的起始）：描述传输的起始 ?流控制帧（流控制帧（FC）：传输过程中，报文流控制）：传输过程中，报文流控制 ?连续帧（连续帧（CF）：传输数据）：传输数据 2323 恒润科技公司 Confidential 基本概念和术语基本概念和术语 ?物理通信物理通信(1:1) ?采用物理寻址方式通信的场景，及客户端与服务器之间一对一 的诊断通信方式。 采用物理寻址方式通信的场景，及客户端与服务器之间一对一 的诊断通信方式。 ?功能通信功能通信(1:N) ?采用功能寻址方式通信的场景，及客户端向多个服务器发出同 一功能的诊断请求的通信方式。 采用功能寻址方式通信的场景，及客户端向多个服务器发出同 一功能的诊断请求的通信方式。 ?源地址源地址 ?发送节点地址发送节点地址 ?目标地址目标地址 ?接收节点地址接收节点地址 2424 恒润科技公司 Confidential 汽车诊断系统结构汽车诊断系统结构 服务器服务器 服务器服务器 服务器服务器 服务器服务器 服务器服务器 服务器服务器 服务器服务器 服务器服务器 客户端客户端 客户端客户端 车辆车辆 1 服务器服务器 服务器服务器 服务器服务器 服务器服务器 服务器服务器 服务器服务器 服务器服务器 服务器服务器 客户端客户端 客户端客户端 车辆车辆 2 网关网关 网关网关 2525 恒润科技公司 Confidential 摘要摘要 ?诊断概述诊断概述 ?网络层协议概要网络层协议概要 ?诊断典型服务诊断典型服务 2626 恒润科技公司 Confidential 网络层概述网络层概述 诊断应用诊断应用 诊断应用诊断应用 ISO 14229-1（UDS） ISO 14229-1（UDS） ISO 15765-3 ISO 15765-3 ISO 15765-2 ISO 15765-2 ISO 11898-1 ISO 11898-1 用户自定义用户自定义 用户自定义用户自定义 物理媒介物理媒介 物理媒介 数据链路层 应用层 物理层 网络层 应用 物理媒介 数据链路层 应用层 物理层 网络层 应用 ?网络层协议概要网络层协议概要 ?网络层概述 ?网络层协议 ?PDU定义 ?单帧/多帧报文传输 ?定时处理 2727 恒润科技公司 Confidential ?网络层的功能网络层的功能 ?将数据从发送方传递给接收方将数据从发送方传递给接收方 ?保证数据传输的可靠性保证数据传输的可靠性 ?多包数据传输多包数据传输 ?打包、解包打包、解包 ?同步、定时同步、定时 ?流控制流控制 ?错误处理错误处理 ?应用层数据CAN数据帧应用层数据CAN数据帧 网络层概述网络层概述 2828 恒润科技公司 Confidential 数据传输规则数据传输规则 ?单帧数据传输单帧数据传输 CAN message CAN BUS Transport Protocol 1 1 e.g. 7 Byte e.g. 7 Byte 1 2929 恒润科技公司 Confidential 7643210 000DL 5 0 SF SingleFrameDataLength SingleFrame N_PCI 数据传输规则数据传输规则 e.g. 3 Byte 123 SingleFrame (SF) tt SingleFrame (SF) ISO 7 ISO?30 6540123 SF AB Trace View 3030 恒润科技公司 Confidential Transport Protocol e.g. 24 Byte e.g. 24 Byte 数据传输规则数据传输规则 ?多帧数据传输多帧数据传输 CAN message CAN BUS 3131 恒润科技公司 Confidential 数据传输规则数据传输规则 ?多帧数据传输多帧数据传输 Transport Protocol 1 1 e.g. 24 Byte e.g. 24 Byte 1 CAN message CAN BUS 3232 恒润科技公司 Confidential 数据传输规则数据传输规则 ?多帧数据传输多帧数据传输 2 Transport Protocol 2 2 e.g. 24 Byte e.g. 24 Byte CAN message CAN BUS 3333 恒润科技公司 Confidential 数据传输规则数据传输规则 ?多帧数据传输多帧数据传输 3 Transport Protocol 3 3 e.g. 24 Byte e.g. 24 Byte CAN message CAN BUS 3434 恒润科技公司 Confidential 4 Transport Protocol 4 4 e.g. 24 Byte e.g. 24 Byte 数据传输规则数据传输规则 ?多帧数据传输多帧数据传输 CAN message CAN BUS 3535 恒润科技公司 Confidential 数据传输规则数据传输规则 Trace View e.g. 24 Byte 123456ansportProtocolMCISOTransportProtocolMC TimeData A B A A B A olMC?3 CF 2 020 FC 314 7 ISOTr1801 6540123 FF ansport12 CF Protoc2 CF 2 020 FC 314 FirstFrame (FF) FlowControl (FC) ConsecutiveFrame (CF) ConsecutiveFrame (CF) ConsecutiveFrame (CF) FlowControl (FC) tt AB 3636 恒润科技公司 Confidential 网络层定时及错误处理网络层定时及错误处理 L_Data.req(FF N_PDU) N_As N_Bs N_Bs N_Cr N_Cr N_Cr N_Cs N_As N_Ar N_Br N_As N_Cs N_Br N_Ar N_Br N_Ar N_Bs N_As N_Cs N_As发送方CAN报文确认超时N_Ar接收方CAN报文确认超时N_BsFC超时 N_Br网络层FC接收端发送等待时间N_CsSTmin ，不小于传输CF的时间N_CrCF超时 FirstFrame (FF) FlowControl (FC) ConsecutiveFrame (CF) ConsecutiveFrame (CF) ConsecutiveFrame (CF) FlowControl (FC) L_Data.ind(FC N_PDU) L_Data.ind(FF N_PDU） L_Data.con(FC N_PDU) L_Data.ind(CF N_PDU) L_Data.ind(CF N_PDU) L_Data.con(CF N_PDU) L_Data.ind(FC N_PDU) L_Data.ind(FC N_PDU) L_Data.con(CF N_PDU) L_Data.ind(CF N_PDU) L_Data.con(FC N_PDU) L_Data.con(FC N_PDU) FlowControl (FC) WAIT CTS L_Data.con(FF N_PDU) L_Data.con(CF N_PDU) 3737 恒润科技公司 Confidential 摘要摘要 ?诊断概述诊断概述 ?网络层协议概要网络层协议概要 ?诊断典型服务诊断典型服务 3838 恒润科技公司 Confidential 目录目录 ?诊断典型服务诊断典型服务 ?应用层协议应用层协议 ?各功能单元诊断服务各功能单元诊断服务 ?诊断和通信管理功能单元 ?数据传输功能单元 ?传输储存的数据功能单元 ?输入输出控制功能单元 ?远程激活例程功能单元 ?上传下载功能单元 诊断应用诊断应用 诊断应用诊断应用 ISO 14229-1（UDS） ISO 14229-1（UDS） ISO 15765-3 ISO 15765-3 ISO 15765-2 ISO 15765-2 ISO 11898-1 ISO 11898-1 用户自定义用户自定义 用户自定义用户自定义 物理媒介物理媒介 物理媒介物理媒介 数据链路层数据链路层 应用层应用层 物理层物理层 网络层网络层 应用应用 3939 恒润科技公司 Confidential 目录目录 ?应用层协议应用层协议 ?各功能单元诊断服务各功能单元诊断服务 4040 恒润科技公司 Confidential 应用层协议应用层协议 ?A_SDU应用层服务数据单元应用层服务数据单元 ?SA, TA, TA_type ,RA ,parameter1, ?A_PCI 应用层协议控制信息应用层协议控制信息 ?Application Layer Protocol Control Information ?A_PDU 应用层协议数据单元应用层协议数据单元 ?SA, TA, TA_type ,RA, A_Data ?A_Data=A_PCI+parameter1, ?A_PDU = A_PCI + A_SDU 4141 恒润科技公司 Confidential 应用层协议应用层协议 ?应用层协议控制信息应用层协议控制信息A_PCI ?2种不同的格式种不同的格式 ?A_PCI(SI) ?SIService ID(请求服务请求服务&肯定响应肯定响应) ?类型：类型：1字节无符号整数字节无符号整数 ?范围：范围：00FF ?A_PCI(NR_SI) ?NR_SINegative Service ID（否定响应）（否定响应） ?类型：类型：1字节无符号整数字节无符号整数 ?范围：范围：7F 4242 恒润科技公司 Confidential ?请求示例请求示例 应用层协议应用层协议 A_PDU parameterParameter NameCvtHex Value SA TA TA_Type Source Address Target Address Target Address Type M M M XX XX XX A_Data.A_PCI.SIRequest Service Identifier MXX A_Data. Parameter1 : Parametern = : UXX= XX : XX 4343 恒润科技公司 Confidential 应用层协议应用层协议 A_PDU parameterParameter NameCvtHex Value SA TA TA_Type Source Address Target Address Target Address Type M M M XX XX XX A_Data.A_PCI.SIRequest Service Identifier MXX A_Data.Parameter1sub-function = parameterSXX Parameter2 : Parametern = : UXX= XX : XX ?请求示例（带子功能）请求示例（带子功能） 4444 恒润科技公司 Confidential 应用层协议应用层协议 A_PDU parameterParameter NameCvtHex Value SA TA TA_Type Source Address Target Address Target Address Type M M M XX XX XX A_Data.A_PCI.SIResponse Service Identifier MXX A_Data. Parameter1 : Parametern = : M/U/C/SXX= XX : XX ?肯定响应肯定响应A_PDU 4545 恒润科技公司 Confidential 应用层协议应用层协议 A_PDU parameterParameter NameCvtHex Value SA TA TA_Type Source Address Target Address Target Address Type M M M XX XX XX A_Data.A_PCI.NR_SINR_SIM7F A_Data.A_PCI.SISIMXX A_Data.ParameterResponse CodeMXX ?否定响应否定响应A_PDU 4646 恒润科技公司 Confidential 应用层协议应用层协议 Hex值值响应码响应码 助记符助记符 11 serviceNotSupported 服务器不支持客户端请求的诊断服务服务器不支持客户端请求的诊断服务 SNS 12 subFunctionNotSupported 服务器不支持客户端请求服务的子功能服务器不支持客户端请求服务的子功能 SFNS 13 incorrectMessageLengthOrInvalidFormat 请求报文的数据长度（或者格式）不符合标准请求报文的数据长度（或者格式）不符合标准 IMLOIF 31 requestOutOfRange 请求超出范围请求超出范围 ROOR 78 requestCorrectlyReceived-ResponsePending 服务器正忙，暂时无法处理客户端发出的请求服务器正忙，暂时无法处理客户端发出的请求 RCRRP ?否定响应码否定响应码NRC_ ?（仅列出了最常见的）（仅列出了最常见的） 4747 恒润科技公司 Confidential 目录目录 ?概述概述 ?应用层协议应用层协议 ?各功能单元诊断服务各功能单元诊断服务 ?诊断和通信管理功能单元诊断和通信管理功能单元 ?数据传输功能单元数据传输功能单元 ?读故障信息功能单元读故障信息功能单元 ?在线编程功能单元在线编程功能单元 ?功能功能/元件测试功能单元元件测试功能单元 4848 恒润科技公司 Confidential 目录目录 ?概述概述 ?应用层协议应用层协议 ?各功能单元诊断服务各功能单元诊断服务 ?诊断和通信管理功能单元诊断和通信管理功能单元 ?数据传输功能单元数据传输功能单元 ?读故障信息功能单元读故障信息功能单元 ?在线编程功能单元在线编程功能单元 ?功能功能/元件测试功能单元元件测试功能单元 4949 恒润科技公司 Confidential 服务服务是否支持子功能是否支持子功能描述描述 DiagnosticSessionControl(0x10)Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes 客户端请求控制与某个服务器的诊断会话客户端请求控制与某个服务器的诊断会话 ECUReset (0x11)客户端强制服务器执行复位客户端强制服务器执行复位 SecurityAccess (0x27)客户端请求解锁某个受安全保护的服务器客户端请求解锁某个受安全保护的服务器 CommunicationControl (0x28)客户端请求服务器控制其通信客户端请求服务器控制其通信 TesterPresent (0x3E)客户端向服务器指示客户端仍然在线客户端向服务器指示客户端仍然在线 AccessTimingParameter(0x83) 客户端使用该服务读取/修改某个已经激活的客户端使用该服务读取/修改某个已经激活的 通信的定时参数通信的定时参数 SecuredDataTransmission(0x84) 客户端使用该服务执行带扩展的数据链接安客户端使用该服务执行带扩展的数据链接安 全保护的数据传输全保护的数据传输 ControlDTCSetting (0x85)客户端控制服务器设置DTC客户端控制服务器设置DTC ResponseOnEvent (0x86)客户端请求服务器启动某个事件机制客户端请求服务器启动某个事件机制 LinkControl (0x87)客户端请求控制通信波特率客户端请求控制通信波特率 ?诊断和通讯管理功能单元诊断和通讯管