MCAL學習（6）——診斷、DCM

1.診斷概述

汽車診斷就是通過汽車總線（CAN LIN Eth）來進行診斷會話，大部分通過CAN總線通訊進行請求與響應。

1.診斷分層

DCM內部支持UDS服務和OBD服務（排放，動力）。
以統一診斷服務UDS為例，應用層（ISO 14229標準），會話層，傳輸層，網絡層（ISO 15765 標準），數據鏈路層 （ISO 11898 標準）。
UDS 和 OBD 服務都屬于診斷應用層服務，底層可以通過不同的總線通信實現。比如 UDS 服務支持 CAN 總線 Lin 總線 Eth 總線，OBD 常見的支持 CAN總線、K 線、FlexRay 總線。大家一定要區分診斷服務并不規定一定要通過什么總線實現。

2.AutoSar診斷功能

在這里插入圖片描述
診斷服務屬于 AutoSAR 服務層，診斷數據流通過 CAN 驅動CANIF 層 CANTP- PDUR -DCM 給到 DCM 模塊，DCM 模塊處理診斷數據，并執行對應的具體診斷服務。

  • **DCM：**Diagnostic Communication Manager，診斷通訊管理。實現具體的診斷協議，比如 UDS OBD。這里具體定義了各種不同的診斷服務，比如讀取 ECU 故障碼、寫入 DID 數據等。
  • **DEM：**Diagnostic Event Manager，診斷事件管理，用來記錄和存儲診斷事件的，在診斷故障碼寫入的時候會加入防抖策略。DCM 和 DEM 直接交互，只要在 0x19 0x14 等與 DTC 相關服務的時候進行交互。
  • **FIM：**Function Inhibition Manager，功能禁止管理。當一些錯誤出現的時候，禁止一些功能，比如檢測到電流過大的時候，關閉繼電器。就是有些 SWC是需要使能條件的，這些條件取決于故障內容（源于 DEM），而 FIM 負責根據故障內容關閉一些 SWC 或執行一些 SWC。
  • **故障響應：**應用層傳輸數據到 DEM，DEM 判斷出是哪個故障，之后發送給 FIM；FIM 立即做出判斷，通過回調函數通知 SWC 或者輪詢的方式禁止 SWC
  • 故障記錄：應用層傳輸數據給 DEM，DEM 一邊發送給 FIM，另一邊發送給 NVM（管理非易失性存儲的組件），NVM 會將 DTC 存儲到 FLASH 中。

2.UDS服務

UDS服務由診斷請求和診斷響應組成。一般情況下是診斷儀發出診斷請求，ECU 根據診斷請求執行具體診斷服務，并將結果通過診斷應答發出給診斷儀。
響應分為肯定響應和否定響應。
在這里插入圖片描述

2.1 UDS診斷請求與響應

UDS服務的診斷請求，由SID（服務ID必須）+ 子服務ID + 數據參數組成。

  • 帶子服務的請求
    例如：10 01（請求切換到默認會話模式）
    例如：19 02 FF（請求讀取以 0xFF 為 Mask 的故障信息

  • 帶子服務的肯定響應
    請求：10 01（切換默認會話模式）
    響應：50 01 xx xx xx xx（成功切換默認會話模式）

  • 不帶子服務的請求
    例如：22 F0 90（請求讀取 DID 為 0xF090 的數據）
    例如：37（請求數據傳輸退出服務）

  • 不帶子服務的肯定響應
    請求：22 F0 90（讀取 DID 為 0xF090 的數據）
    響應：62 F0 90 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11（返回 DID 為 0xF090 的數據為 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11）

  • 否定響應
    請求：10 02（切換編程會話模式）
    負響應：7F 10 7E（切換編程會話服務執行失敗 錯誤碼 NRC 為 7E）

2.2 診斷的尋址方式

尋址方式有兩種，物理尋址和功能尋址。

  • 物理尋址
    是診斷儀和單個 ECU 之間的診斷，也就是診斷請求報文發出去后，根據報文ID，CAN 網絡中只會有對應的一個 ECU 進行診斷響應
  • 功能尋址
    是診斷儀和多個 ECU 之間的診斷，也就是診斷請求報文發出去后，CAN 網絡中支持該功能尋址報文 ID 的 ECU，一般功能尋址報文 ID 為 0x7DF，這些 ECU 都會執行診斷服務，并且發出診斷響應。
    一個 ECU 內部一般會定義 3 條診斷報文：
  • 診斷請求接收報文（物理尋址 報文 ID 用戶自定義 同一網絡中的每個 ECU 不一樣）
  • 診斷請求接收報文（功能尋址 一般為 0x7DF）
  • 診斷應答發送報文（同一網絡的每個 ECU 的 ID 不一樣）
    例：整車同一網絡中有 ECU A， B， C， D 多個節點，假設他們的物理請求消息 ID 為 0x701， 0x702， 0x703， 0x704，響應消息地址分別為 0x70A，0x70B， 0x70C， 0x70D，所有 ECU 的功能尋址 ID 為 0x7DF。

物理尋址時：
0x701 0x10 0x01 (對 ECU A 進行診斷請求)
0x70A 0x50 0x01 xx xx xx xx (僅 ECU A 響應)
功能尋址時：
0x7DF 0x10 0x01 (對所有 ECU 進行診斷請求)
0x70A 0x50 0x01 xx xx xx xx (ECU A 響應)
0x70B 0x50 0x01 xx xx xx xx (ECU B 響應)
0x70C 0x50 0x01 xx xx xx xx (ECU C 響應)
0x70D 0x50 0x01 xx xx xx xx (ECU D 響應)

2.3 UDS常用診斷服務

2.3.1 診斷會話控制【0x10】

會話模式有默認會話模式(default session)和非默認會話模式(non-default session)，非默認會話模式包含編程會話模式(ProgrammingSession)、拓展診斷會話模式(extendedDiagnosticSession)及其余會話模式。會話模式可以理解為診斷的功能模式，即在不同的會話模式下，能夠支持不同的診斷功能，如在默認會話模式0x01下，一般情況下不允許支持寫服務(WriteDataByIdentifier0x2E)，也不允許支持請求下載服務(RequestDownload0x34)，而在拓展診斷會話模式0x03下，就允許支持寫服務(WriteDataByIdentifier0x2E)，在編程會話模式0x02下，就可以支持(RequestDownload0x34)。

ECU 在剛上電或者復位之后處于默認會話模式(0x01);
默認會話模式下發送 10 03 可以切換至拓展會話模式(0x03);
拓展會話模式發送 10 02 可以切換至編程會話模式(0x02);
而在默認會話模式不可以直接跳轉至編程會話模式，若在模式會話模式直接發送 10 02，此時 ECU 需要響應 NRC 為0x7E(subFunctionNotSupportedInActiveSession)的負響應，響應內容為 7F 10 7E。

如果 ECU 處于非默認會話模式下，客戶端發送 10 01 進入默認會話模式，ECU收到該請求后，ECU 的安全訪問狀態切換到鎖定狀態，由
ReadDataByPeriodicIdentifer(0x2A)服務配置的周期調度被禁止，通過CommunicationControl(0x28)和 ControlDTCSetting(0x85)進行的設置均被復位，即 ECU 初始化所有在非默認模式下激活的事件，設置和控制等操作，但不包括已經寫入到非易失性存儲位置的操作。

  • 請求格式： 0x10 + 子服務（1byte）
    01 默認會話
    02 編程會話
    03 拓展會話
  • 肯定響應 0x50 子服務ID（1byte） + P2time （接收請求后的響應時間：2byte）+ p2time （接收到請求后P2time * 10 內返回響應會先返回78NRC：2byte）
  • 否定響應：0x7F + 0x10 + NRC(1byte)

2.3.2 ECU復位（0x10）

ECU 復位 ECUReset(0x11)是控制 ECU 端執行復位的服務。診斷儀發送 11 01 復位請求后，ECU 復位動作執行前，正響應需先發送給診斷儀，然后 ECU 執行復位操作，成功復位后，ECU 需進入默認會話模式。

  • 請求格式： 0x11 + 子服務（1byte）
  • 肯定響應 0x50 + 子服務ID（1byte)
  • 否定響應：0x7F + 0x11 + NRC(1byte)

2.3.3 安全訪問（0x27）

安全訪問 SecurityAccess(0x27)，此服務是提供訪問 ECU 內部數據或者出于安全因素需被限制的診斷服務的請求權限。常見的如讀服務(0x22)讀取非安全信息時能夠直接讀取，不需要利用 27 服務進行安全訪問，而通過寫服務(0x2E)寫入數據時，則通常需要通過 27 服務進行安全訪問才可以寫，刷新程序也需要利用 27 服務通過相關的安全等級才能夠對 ECU 進行程序下載，顯然這些都是需要利用 27 服務進行權限管控，從而保障 ECU 的安全可靠。
安全訪問序列如下圖所示，一共 4 步組成，

  • 診斷儀先發送請求 seed 的報文(27 01)
  • ECU 響應 seed(67 01 xx xx xx xx)
  • 診斷儀根據返回的 seed 按照約定算法計算 key 值，并發送給 ECU 請求驗證(27 02 xx xx xx xx)
  • ECU 收到請求之后，也按照約定的算法對該 key 進行校驗，并給出響應，若計算一致，則為正響應(67 02)，否則為負響應(7F 27 NRC)
    在這里插入圖片描述
    ECU 若校驗 key 一致，則 ECU 則切換安全狀態至對應的解鎖狀態，此時在該解鎖狀態下能夠支持的服務都應該可以工作。如果 ECU 已經處于解鎖狀態，此時診斷儀再次發送請求 seed 的報文，ECU 應該響應 seed 為 0 的正響應。
    seed 請求的子服務值為奇數，對應的 key 請求驗證的子服務值為該奇數加 1，如 27 01 與 27 02 為一組安全等級，27 03 與 27 04 為一組安全等級，27 11 與27 12 為一組安全等級。不同的安全等級由客戶定義功能區分。
  • seed請求格式： 0x27 + 01 03 05,07~7D
  • seed肯定響應 0x67 + 01 03 05,07~7D + 種子（4byte）
  • seed否定響應：0x7F + 0x27 + NRC(1byte)
  • key請求格式： 0x27 + 02 04 06,08~7E+ key（4byte）
  • key肯定響應 0x67 + 02 04 06,08~7E
  • key否定響應：0x7F + 0x27 + NRC(1byte)

2.3.4 通訊控制（0x28）

通訊控制服務用于開啟或關閉 ECU 對某些報文的發送或接收，如應用報文和網絡管理報文等。

  • 請求格式： 0x28 + 子服務ID（1byte：00：R/T 01:R 02:T 03 :關閉接收/發送） + communicationType（01 一般通訊報文；02 網絡管理報文；03 ：一般通訊和網絡管理報文）
  • 肯定響應 [0x68] [SubFunction] [CommunicationType]
  • 否定響應：0x7F + 0x28 + NRC(1byte)

2.3.4 待機在線（0x3E）

該服務用于診斷儀端告知 ECU 診斷儀依然在線。該服務通常用于保持 ECU 處于非默認模式，由于 ECU 在 S3server 時間收不到診斷請求的話，ECU 將會退回默認會話模式(default session)，所以診斷儀為了保持 ECU 處于非默認模式，需要周期性發送 TesterPresent 服務指令，周期時間需要小于 S3server。

  • 請求格式：[0x3E] [SubFunction（00/ 80:80不返回肯定響應）]
  • 肯定響應：[0x7E] [SubFunction 00]
  • 否定響應：[0x7F] [ 0x3E] [NRC]

2.3.5 診斷故障碼設置控制（0x85）

診斷故障代碼設置控制服務用于停止或重啟 ECU 診斷故障代碼的記錄。
當通過該服務對故障碼記錄進行抑制操作后，若會話層時序參數超時從而 ECU進入默認會話，或 ECU 執行復位操作后，診斷故障代碼應該恢復記錄。
當接收到診斷儀發送的清除診斷信息(0x14)服務后，ECU 應重新開啟診斷故障代碼記錄。

  • 請求格式：[0x85] [SubFunction（01 ：ECU允許記錄DTC；02 ：ECU停止記錄DTC）]
  • 肯定響應：[0xC5] [SubFunction]
  • 否定響應：[0x7F] [ 0x85] [NRC]

2.3.6 讀 DID 數據 （0x22）

根據 DID(標識符)讀取數據服務用于從 ECU 存儲器中讀取由 DID 所確定的數據記錄值，其中 DID 為兩個字節長度的數值。
ISO14229 中定義該服務的請求報文允許支持 1 個或者多個數據標識符，一般主機廠僅支持 1 個 DID 讀取。下圖報文格式也以 1 個 DID 作為講解。

  • 請求格式：[0x22] [DID（MSB）] [DID (LSB)]
  • 肯定響應：[0x62] [DID（MSB）] [DID (LSB)] DATA(nbyte)
  • 否定響應：[0x7F] [ 0x22] [NRC]

2.3.7 寫 DID 數據 （0x2E）

根據 DID 寫入數據服務允許診斷儀將數據寫入由 DID 指定的內部存儲單元。ECU應在數據寫入成功后發送該服務的肯定響應。

  • 請求格式：[0x2E] [DID（MSB）] [DID (LSB)] DATA(nbyte)
  • 肯定響應：[0x6E] [DID（MSB）] [DID (LSB)]
  • 否定響應：[0x7F] [ 0x2E] [NRC]

2.3.8 清除故障碼(0x14)

正響應需在診斷信息清除請求后，ECU 處理完成后發出，即使 ECU 沒有存儲的DTC，也需發出正響應報文。清除 DTC 的同時，所有 DTC 相關存儲信息都應被清除。

  • 請求格式：[0x14] 3byte：groupofDTC:FF FF FF 清除所有DTC，清除特定的 DTC 組（由 OEM 定義）
  • 肯定響應：[0x54]
  • 否定響應：[0x7F] [ 0x14] [NRC]

2.3.9 獲取故障碼信息(0x19)

  • 請求格式：[0x19] [sub:01/02 根據狀態掩碼報告診斷故障碼數量/根據狀態掩碼報告診斷故障碼] [DTC StatusMask]
  • 肯定響應：[0x59][01] [數量] ；[0x59] [02] [故障碼信息4byte * n]
    -
  • 否定響應：[0x7F] [ 0x19] [NRC]
    其他子功能簡述：04 ：用于請求指定故障碼（DTC）的快照信息；06：通過DTC報告擴展數據 0A：讀取ECU支持的所有DTC列表及其狀態 等等后續深入吧。

2.3.10 通過DID控制輸入輸出(0x2F)

該服務是用于通過 DID 來直接控制 ECU 對應的輸入輸出信號。

  • 請求格式：[0x2F] [ControlParameter] [IOControlID] [ControlOptionRecord (可選)] [ControlEnableMaskRecord (可選)]
    ControlParameter：控制參數，用于指定控制類型。
    常見值：
    0x01：重置輸入輸出控制（Reset to default）。
    0x02：凍結當前狀態（Freeze current state）。
    0x03：短期調整（Short-term adjustment）。
    IOControlID：輸入輸出控制的標識符，用于指定要控制的 I/O 信號。
    ControlOptionRecord（可選）：控制選項記錄，包含具體的控制數據。
    ControlEnableMaskRecord（可選）：控制使能掩碼記錄，用于指定哪些信號被控制。
  • 肯定響應：[0x6F] [IOControlID] [ControlStatusRecord (可選)]
  • 否定響應：[0x7F] [ 0x2F] [NRC]

2.3.11 例程控制(0x31)

  • 請求格式：0x31 子服務（1byte） RID（2byte）其他控制信息nbyte
    01 ：啟動程序
    02：停止程序
    03 ： 請求程序執行結果
  • 肯定響應：0x71 子服務（1byte） RID（2byte）其他信息nbyte
  • 否定響應：[0x7F] [ 0x31] [NRC]

2.3.12 請求下載(0x34)

  • 請求格式：[0x34] [DataFormatIdentifier] [MemoryAddressLength] [MemoryAddress] [MemorySize]
    DataFormatIdentifier：數據格式標識符，指定壓縮和加密格式。
    高 4 位：壓縮方法（通常為 0x0 表示無壓縮）。
    低 4 位：加密方法（通常為 0x0 表示無加密）。
    MemoryAddressLength：內存地址長度（字節數）。
    MemoryAddress：目標內存地址，用于指定下載數據的起始地址。
    MemorySize：下載數據的大小（字節數）。
  • 肯定響應：
    -
    在這里插入圖片描述
  • 否定響應：[0x7F] [ 0x34] [NRC]

2.3.13 傳輸數據(0x36)

  • 請求格式：0x36 包序號（1byte） data(nbyte)
  • 肯定響應：0x76 包序號（1byte）
  • 否定響應：[0x7F] [ 0x36] [NRC]

2.3.14 傳輸數據(0x37)

  • 請求格式：0x37
  • 肯定響應：0x77
  • 否定響應：[0x7F] [ 0x37] [NRC]

2.4 否定響應碼

在這里插入圖片描述

3. AutoSarDCM模塊

診斷通信管理模塊 DCM（Diagnostic Communication Manager）是實現 AutoSAR BSW 診斷功能的重要模塊。確保診斷數據流并管理診斷狀態，比如管理診斷會話和安全狀態以及診斷服務分配等。

  • DCM 模塊會檢查當前診斷服務請求是否支持
  • 確認診斷服務能否在當前會話等級以及安全等級執行
  • 支持 UDS 服務和 OBD 服務
  • DCM 提供了 OSI 層的 5-7 層，會話及應用層
    DCM 內部由三大子模塊組成。
    在這里插入圖片描述

3.1 DSL：Diagnostic Server Layer 診斷服務層

  1. 確保診斷請求和診斷應答的數據流
  • 接收 PDUR 的診斷請求，并把診斷請求發給 DSD 模塊
  • 將 DSD 模塊發送出來的診斷響應轉發給 PDUR 模塊
  1. 定時器管理
  • S3 定時器超時監控
  • P2 定時器超時監控
  1. 管理會話狀態、安全等級以及身份認證狀態

3.2 DSD：Diagnostic Server Dispatcher 診斷服務分發

  1. 檢查診斷請求的合法性
  2. 正響應抑制
  3. 會話狀態、安全等級校驗
  4. 分發診斷消息給到 DSP 去執行具體的診斷服務

3.3 DSP：Diagnotic Server Processing 診斷服務執行

  1. 支持 UDS 服務，如 0x10、0x22、0x2E 等服務
  2. 支持 OBD 服務，如 0x01、0x02、0x03 等服務

3.4 DCM 與其他模塊的交互

Dcm 模塊作為診斷通信管理模塊，和 Dem、NVM、BswM、ComM、PduR 模塊都有交互。

1.Dcm 和 PduR 的交互

Dcm 通過內部的 DSL 子模塊和 PduR 進行交互，實現診斷報文傳輸：
在這里插入圖片描述

2.Dcm 和 DEM 的交互

DEM 向 DCM 提供檢索故障碼相關的信息，比如 0x14 服務 0x19 服務，具體如下圖：
在這里插入圖片描述

3.Dcm 和 ComM 的交互：

當通信狀態變化時，ComM 請求啟動或者禁用診斷通信功能
在這里插入圖片描述
DCM 會話模式轉變，請求 ComM 通信模式變化
在這里插入圖片描述
注：對于 ComM 通信管理而言，會有多個 User 請求通信狀態變化，比如 DCM、SWC、NM 等，當 DCM 請求關閉通信時，只是 DCM 的通信不使用了，不涉及其他User 的請求，只有當所有 User 都請求關閉通信時，ComM 才會真正關閉某一路通信。

3 DCM和SWC的交互

有一些具體服務是需要 SWC 實現的，比如診斷 IO 控制的 SWC，當 DCM 的 27 服務請求時，會去具體 SWC 執行控制操作，比如關閉 led 燈等

4.DCM 和 BswM 的交互

? 比如 0x28 服務，DCM 收到 28 服務通信控制時，會將通信模式改變轉發給 BswM，BswM 根據模式變化執行對應的 Action，去開啟或者關閉通信
? 比如 0x11 服務時，也會通知到 BswM，BswM 根據不同的復位類型執行不同的 Action

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文章目錄 Git(二)&#xff1a;基本操作添加文件修改文件版本回退撤銷修改情況一&#xff1a;工作區的代碼還沒有 add情況?&#xff1a;已經 add 但沒有 commit情況三&#xff1a;已經 add 并且也 commit 刪除文件 Git(二)&#xff1a;基本操作 添加文件 首先我們先來學習一個…
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nginx + ffmpeg 實現 rtsp視頻實時播放和歷史播放

nginx + ffmpeg 實現 rtsp視頻實時播放和歷史播放

nginx和ffmpeg 的安裝請參考我的另一篇文章 Nginxrtmpffmpeg搭建視頻轉碼服務_nginx-rtmp-module-master-CSDN博客 目錄 1、整體方案設計如圖 2、nginx下目錄創建和配置文件創建 3、創建視頻流生成腳本 4、修改nginx配置 5、管理界面 (video.html) 6、ffmpeg后臺啟動 …
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全國產！瑞芯微 RK3576 ARM 八核 2.2GHz 工業核心板—硬件說明書

全國產！瑞芯微 RK3576 ARM 八核 2.2GHz 工業核心板—硬件說明書

前 言 本文為創龍科技 SOM-TL3576 工業核心板硬件說明書，主要提供 SOM-TL3576 工業 核心板的產品功能特點、技術參數、引腳定義等內容，以及為用戶提供相關電路設計指導。 為便于閱讀，下表對文檔出現的部分術語進行解釋；對于廣泛認同釋義的術語，在此不做注釋。 硬件參考…
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web3 瀏覽器注入 (如 MetaMask)

web3 瀏覽器注入 (如 MetaMask)

以下是關于 瀏覽器注入方式（如 MetaMask） 的完整詳解，包括原理、使用方法、安全注意事項及常見問題解決方案： 1. 核心原理 當用戶安裝 MetaMask 等以太坊錢包擴展時，錢包會向瀏覽器的 window 對象注入一個全局變量 window.ethereum，這個對象遵循 EIP-1193 標準，提供與區…
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解密提示詞工程師：AI 時代的新興職業

解密提示詞工程師：AI 時代的新興職業

大家好!在人工智能飛速發展的當下&#xff0c;有一個新興職業正悄然崛起——提示詞工程師。他們雖不如數據科學家般廣為人知&#xff0c;卻在 AI 應用領域發揮著獨特且關鍵的作用。 何為提示詞工程師&#xff1f; 提示詞工程師專注于設計和優化與 AI 模型進行交互的提示詞&…
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linux 下 jenkins 構建 uniapp node-sass 報錯

linux 下 jenkins 構建 uniapp node-sass 報錯

背景: jenkins 中構建 uniapp 應用 配置: 1. 將windows HbuilderX 插件目錄下的 uniapp-cli 文件夾復制到 服務器 /var/jenkins_home/uniapp-cli 2. jenkins 構建步驟增加 執行 shell ,內容如下 echo ">> 構建中..."# 打包前端 export LANGen_US.UTF-8…
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