车载诊断协议概述

1、概述

随着汽车电子控制单元（ECU）在汽车上的广泛利用，利用车载自诊断(On Board Diagnostics)系统对ECU进行故障诊断的方法是目前汽车故障诊断的主流选择。

目前国内汽车诊断主要以基于CAN线和基于K线为主。基于CAN线的诊断协议有UDS，基于K线的诊断协议有KWP2000。

2、诊断协议标准概述

ISO-9141：早在1996年国际标准化组织颁布基于K线的ISO-9141标准，该标准的应用时间不算太长。

ISO 14230：ISO 14230于1999年出台，又称作Keyword Protocol 2000(kwp2000)，该诊断标准是基于K线的，波特率为10．4 kb／s，用单线(K线)通信，也可用双线(K线和L线)通信，目前多用单线通信。IS014230的头格式不是固定的，有3或4个字节，报文传输不用分包，最大可传255个字节数据，K线本质上是一种半双工串行通信总线。过去比较常用，到目前为止，IS014230仍是许多汽车厂商采用的诊断通信标准。

 

  图1ISO 14230 K线数据格式

ISO／DIS 15765:1999年出台ISO／DIS 1 5765(Diagnostics on CAN·based on KWP一2000)，此诊断标准是基于ISO 14230在CAN线上的扩充，源于K线的诊断标准。

ISO 15031：2001年6月发布ISO 1 5031(Communication for emissions—related diag—nostics)，此诊断标准的出台主要针对排放系统相关的诊断，其中ISO 1503 1-6中，对故障诊断码的格式进行了详细规定。

ISO 15765:2001年发布了ISO 15765(Diagnostics on CAN—based on UDS)，此诊断标准与基于K线的诊断标准不同，这是基于统一诊断服务的诊断。其中的IS015765-3、IS015765—2分别规定了应用层与网络层的实现，在IS015765-2网络层中对ECU的在线上传下载进行了详细的规定。将帧类型分为单帧、第一帧、流控帧和后续帧，此诊断标准对报文进行打包传输，数据以流控帧的机制进行传输，一次最多可传输4095字节的数据。

 

  图2标准CAN帧格式

ISO 14229-1：2006年发布统一诊断服务标准ISO 14229-1(Unified Diagnostic Services)。该国际标准只是规定应用层上诊断规范，该标准的制定是为了针对任何一种连续数据链路，不涉及网络及实现未。定义诊断系统的通用需求，为了实现这一点，该标准基于OSI基本参考模型，如表1所示，其通信系统为7层。其中映射到CAN线上的诊断为IS015765。在其它链路上的映射，如无线局域网、Flexray等的诊断，也将按照IS014229-1(统一诊断标准UDS)执行。

表1 诊断规范与OSI对应关系表

 

3、K线诊断和CAN线诊断比较

基于K线的ISOl4230相比和基于CAN线的诊断协议IS015765有以下差别：

(1)K线通讯速率较低，最大波特率仅为10400bps；CAN总线最大波特率可达1Mbps。

(2)K线采用单端信号传输，抗干扰能力较弱，可靠性较差；CAN总线采用差分信号传输，抗干扰能力强，信号传输的可靠性高。

(3)K线在启动应用层诊断服务之前必须对ECU进行初始化建立连接，且初始化过程比较复杂；基于CAN总线的诊断设备不需要对ECU进行初始化即可进行诊断服务。

(4)K线诊断应用程序开发者必须亲自管理数据传输过程中的字节间定时，并处理底层通讯错误；CAN数据帧以整帧报文的形式进行发送，应用程序开发者不必管理字节间定时，并且CAN总线物理层和数据链路层具备完善的错误检测和错误恢复机制，应用程序不必监视和处理底层通讯错误。

(5)K线网络结构单一，网络管理功能很弱；而利用CAN总线可构建复杂的网络结构，可跨越网段进行远程诊断。

(6)K线网络采用破坏性的仲裁机制，当诊断设备采用功能寻址与多个ECU进行通讯时，为避免总线冲突，ECU开发者必须采取措施保证多个ECU顺序访问总线；而CAN网络采用非破坏性的仲裁机制，并且仲裁过程由数据链路层完成，当诊断设备采用功能寻址与多个ECU进行通讯时，ECU开发者不必考虑总线访问冲突问题。

  (7)K线服务报文最大字节长度仅为255，无法满足更长报文的传输要求，并且在长报文的传输过程中用户自己必须采取措施进行连接管理，可靠性和兼容性较差；CAN总线诊断服务报文最大字节长度可达4096(12位)，对于长报文的传输，网络层协议还具备标准化和规范化的同步控制、顺序控制、流控制和错误恢复等功能，具备很高的可靠性、兼容性。

(8)在IS015765-2中，明确规定了基于CAN网络的ECU在线上传下载的诊断通信流程，将上传下载纳入诊断范围内，上传下载的内容按照IS015765-2网络层传输规则进行传输，以实现更标准、更可靠的网络数据传输。

由于K线不能满足数据链路层在网络管理以及通信速率上的局限性，使得K线无法满足越来越复杂的车载诊断网络的需求随着CAN网络在汽车网络上的广泛应用，基于CAN网络的IS015765的诊断则受到广泛应用，它符合现代汽车网络总线的发展趋势，逐渐被越来越多的汽车厂商使用，将成为未来汽车行业的通用诊断标准。