记：从零开始讲解UDS（三）——网络层

0x00 UDS概述

UDS（University Diagnostics System通用诊断系统）是一个在整车系统上经常使用的设备维护协议。其主要遵循的法规为：ISO-15765、ISO-14229，其主要协议模式脱胎于OBD（On-board diagnostics）诊断协议。经常应用在整车的各种ECU上面。是一个在整车ECU应用层开发经常使用的也是较为复杂的协议层之一。
本篇文章主要介绍了UDS关于网络层相关的简要介绍。阅读本文之前，您需要了解的一些前置技能有：

技能名称	技能熟练度	技能教程链接
CAN总线	熟悉	暂无
数据类型	熟悉	暂无
OBD	了解	暂无
整车缩写	了解	暂无

当初我想了好久，是不是要把网络层和应用层的某些特定指令放在一起说一下，因为某些指令放在网络层实现可以较为迅速的进行响应，也能避免某些奇奇怪怪的反应（超时之后才会反馈等）。但是想到每篇文章对应的层级，最后还是准备将其放在应用层上面去写。
本篇文章某些情况下，算是对《 记：从零开始讲解UDS（一）——协议概述》的承接……毕竟网络层与底层息息相关。一中主要在客户以及初学者角度介绍了一下UDS相关的帧格式。本篇文章主要是以一个开发人员的视角，将整个网络层抽象为一个可以具体实施的操作教程。

0x01 网络层相关定义

0x11 包格式定义

其实，UDS中，指令是作为包（package）发出的。但是UDS对于包的定义很模糊，常常会和帧相混淆（单帧Single Frame其实就是最小的包），数据的打包可以按照单独的数据长度进行判断，小于7个数据+指令以内的为单帧，大于其的为多帧。有些车厂还会要求在最后的位置加入CRC等校验或者直接选择加密。所以仅有少数的指令可以一直用在单帧格式。
而指令数据的结构也会占用部分数据格式。格式基本为：

数据名称	数据长度	备注
指令	8	单个指令最长为8位
长度	12	所有的数据长度
数据	N	一般不会超过1000

基本上普通的数据包长度约在10~50之间。比其再高的情况就是在刷写的时候。当然，这个比应用层更大。需要在应用层之后讲解。

0x21 数据最大限制

这个主要是当前的最大值限制，这个限制位最大为8位，存在于流控帧内，标志当前一包最大的发送大小以及另类的发送校验。这个值严格控制在这个数以内或者就是这个数值。在出现了于其不匹配的情况、传输超时或结束后数据最大限制与实际传输位不同的情况、传输之中出现错位的情况，ECU都会报负反馈。

0x31 传输速度最小限制

因为CAN总线中带有多个数据，为了不会过于占用当前总线空间，所以会在首诊内加入最短时间STmin，限制ECU发送数据最短的时间，而最长时间根据当前定义的诊断仪-ECU互相定义的STime1/2/3进行判断。因此，传输速度被限制在一个非常短的时间区间内。因此，普通的RTOS内的软件定时器并不能保证这个数据真的可以传输成功（如果你使用了某些RTOS的软件定时器的话），务必要使用相对稳定的硬件定时器（最好需要经过校准或使用单独的有源晶振，校准方式我会在下面的博客内简单讲解）。

0x02 后记

其实，UDS在传输层和网络层能做的很少，受益于其良好的物理层帧格式定义，已经不需要真复杂的抽象当前传输的数据格式，因此，网络层其实仅将当前数据+指令打包位为单帧或后，根据当前传输层的相关规则与限制条件进行数据传输。
下面，我将用较大的篇幅讲述关于应用层与UDS烧写相关的操作。因为UDS作为一个依托CAN协议栈的衍生协议栈，在应用层的需求很大。当然，由于UDS对底层的网络层与数据传输层进行了定义，就算脱离了CAN的协议栈也可以独立工作，仅需要将其物理层帧格式略微修改一下即可。但是要求对于当前的物理传输层需要很高的要求（一定的组网能力以及对传输速率和抗干扰能力的要求）。故在LIN总线上也可以进行使用。