UDS诊断笔记

常见缩写

• ECU： 电 子 控 制 单 元
• UDS：Unified Diagnostic Service（ 统 一 诊 断 服 务 ）
• SID：Service Identifier（服 务 标 识 符 ）
• DID：Data Identifier（数 据 标 识 符 ）
• DTC：Diagnostic Trouble Code（故 障 诊 断 代 码 ）
• NRC：Negative Response Code（否 定 响 应 码 ）
• EOL：End Of Line（下 线 ）
• ISO：International Standards Organization（国际标准组织）
• NA：Not Applicable（不适用）
• NRC: 否定响应代码
• USDT： Unacknowledged Segmented Data Transfer（不需响应的分段数据传输）
• APP： Application（应用程序）
• FBL： Flash Boot Loader（刷写引导程序）
• OBD: 车辆诊断连接接口

简介

UDS本质上是一系列服务的集合。UDS的服务包含6大类，共26种。每种服务都有自己独立的ID，即SID（Service Identifier）。

UDS本质上是一种定向的通信，是一种交互协议（Request/Response）

Tester发给ECU的数据，应包含 SID，且SID处于该 应用层数据 的第一个字节。

• 如果是肯定的响应（Positive Response），首字节回复[SID+0x40]外，其他字节根据服务返回；例如，请求0x10，响应返回0x50
• 如果是否定的响应（Negative Response），首字节回复0x7F，第二字节回复刚才询问的SID，第三字节是NRC(否定响应码)，代表否定的依据

• 如上图，Tester 向 ECU 发送的数据 为 02 10 01 AA AA AA AA AA
  • N_PCI = 02, 表示 此帧为单帧，有效数据长度为 2
  • N_Data = 10 01, 表示 Tester 发送的有效信息，请求ECU进入默认会话
  • AA AA AA AA AA 为自定义自动填充数据
• ECU 给 Tester 响应的数据 为 06 50 01 00 32 01 F4 CC
  • N_PCI = 06, 表示 此帧为单帧，有效数据长度为 6
  • N_Data = 50 01 00 32 01 F4, 50 =[SID+0x40]， 后面为该服务返回数据
  • CC 为自定义自动填充数据

UDS寻址模式

1. 物理寻址（点对点、一对一）

根据物理地址的不同进行访问，但只能访问（通过CAN ID访问）单个ECU节点，Tester为SA源地址，ECU作为TA目标地址

2. 功能寻址（广播、一对多）

根据功能的不同进行访问，它能访问（通过CAN ID访问）多个ECU节点，对于标准帧来说，通常是0x7DF，也就是说本网络中所有ECU都要对这条指令做出响应，即一对多模式

每个ECU 都有2个 CAN的诊断帧ID，分别对应物理寻址时 ECU发到CAN线上的报文CAN ID和处理指定CAN ID的数据报文

通常由主机厂来确定不同ECU的这两个特定的诊断ID。比如0x701对应接收Tester的消息，0x709对应发给Tester的消息

3. 功能寻址使用场景举例

1. 刷写前使用0x85(ControlDTCSetting)服务关闭ECU故障检查功能
2. 刷写前使用0x28(CommunicationControl)服务对某些ECU禁言
3. 使用0x14(ClearDiagnosticInformation)服务清除多个ECU DTC等

UDS报文格式

UDS协议栈

UDS协议栈主要分为网络层和应用层两大部分

网络层

为了解决ISO 11898 协议中的经典can数据链路层与UDS 应用层 ISO 14229 协议中定义的应用层，彼此的数据长度不一样问题。经典can数据链路层最大支持8字节，但 ISO 14229 不仅仅支持can总线设计的，其最大容量是达到4095字节。

例如，UDS应用需要发送20字节数据信息，而 经典CAN不能一帧报文处理完，需要3帧才能发送完毕。那么如何将多字节数据通过can进行有效，有序的传输呢？ISO 15765-2 由此而生。

网络层功能

• 应用层诊断服务can数据帧的转发；
• 多帧数据传输，进行数据的打包、解包，协调上下层工作；

网络层协议

N_PDU(网络层协议数据单元) 一般包含3个领域，N_PDU： { N_AI， N_PCI， N_Data }

参数名称	缩写	描述
寻址信息	N_AI	隐含源地址、目标地址和寻址方式信息
协议控制信息	N_PCI	用于标识N_PDU帧类型
数据	N_Data	包含应用层数据A_Data

网络层对于N_PDU分为单帧(SF)、首帧(FF)，流控帧(FC)，连续帧(CF)这四种类型，每种类型是通过协议控制信息（N_PCI）进行区分的，每一个N_PDU都只有一个N_PCI。通常对于CAN诊断来说，就可以通过识别每条CAN帧数据域的 首个字节 来确定它属于四种类型中的哪类。

N_PDU类型	N_PCI
	Byte 1		Byte 2	Byte 3
	Bit 7-4	Bit 3-0
单帧(SF)	N_PCI Type = 0	SF_DL <= 7	N_Data
首帧(FF)	N_PCI Type = 1	7 < FF_DL <= 4095		N_Data
流控帧(FC)	N_PCI Type = 3	FS	BS	STmin
连续帧(CF)	N_PCI Type = 2	SN (0-F循环计数)	N_Data

网络层分为单帧和多帧，单帧(SF)就是一帧can报文8字节内就可以把uds数据处理完毕。多帧就是一帧can报文8字节内处理不完,需分为首帧(FF)，流控帧(FC)，连续帧(CF)来处理。网络层还有时间参数，如N_Ar、N_As、N_Br、N_Bs、N_Cr、N_Cs。后续网络层会详细讲解。

1. 单帧 SF（Single Frame）

单帧 顾名思义就是一帧can报文就可以处理完uds服务

2. 首帧 FC（First Frame）

发送方发送 N_Data 数据过长 时，则需要拆分成多帧报文 ，被拆分后的报文需要通过多个N_PDU来发送，而接收方接收到多个N_PDU信息后进行重组。
发送方发送多帧时，需要先发送首帧来告知接收方有多少字节数要发送到接收方。

3. 流控帧 FC（Flow Control Frame）

UDS多帧通讯时：

1. 发送方 发送首帧FF 给接收方。
2. 接收方接收到首帧， 解析首帧
3. 接受方根据自身条件判断后（如：接收数据缓存大小，接收数据快慢能力，当前是否可以接收数据等）， 回复一帧流控帧FC给发送方。
4. 发送方根据接收到接收方的流控帧FC来决定后续的操作。

FS (Flow State) 流状态：

• 0 ： 继续发送
• 1 ： 等待
• 2 ： 溢出，即第一帧中的FF_DL信息的长度超过接受实体缓冲区的大小）

BS 表示 块大小（允许一次可连续发送连续帧 CF 的次数）
STmin 表示 发送方发送连续帧 CF 与连续帧 CF 间的最小间隔时间

4. 连续帧 CF（Continuous Frame）

发送方发送首帧FF，然后接收到接收方的流控帧FC后，若条件允许可继续发送信息，则需根据连续帧CF的控制信息格式来发送信息。

对于所有的拆分信息，SN开始于0。第一帧应当分配值为0。 虽然第一帧 N_PCI 没有明确表示出序列号，但是应该将首帧当作0号序列对待，第一个流控帧FC后的 连续帧SN设置为1，同一拆分信息上，每一个新增的连续帧顺序号SN增1，连续帧顺序号SN的值不受流控帧的影响，当连续帧顺序号SN值为0x0F时，下一个连续帧中将顺序号SN重置为0。

定时参数

网络层定义了N_Ar、N_As、N_Br、N_Bs、N_Cr、N_Cs六个时间参数

定时参数	描述
N_As	发送方数据帧经数据链路层发送的时间
N_Ar	接收方数据帧经数据链路层发送的时间
N_Bs	发送方接收流控制帧的等待时间
N_Br	接收方发送流控制帧的间隔时间
N_Cs	发送方发送连续帧的间隔时间
N_Cr	接收方接收连续帧的等待时间

• N_As超时：发送方没有及时发送N_PDU。
• N_Ar超时：接收方没有及时发送N_PDU。
• N_Bs超时：发送方没有接收到流控帧。
• N_Br超时：接收方没有发出流控帧。
• N_Cs：即STmin，发送两个连续帧需要等待的最短时间，N_Cr最大1000ms
• N_Cr超时：接收方没有收到连续帧。

UDS诊断服务

1. 诊断和通信管理功能单元

序号	ID	服务	说明	服务详解
1	0x10	Diagnostic Session Control (诊断会话控制)	客户端请求通过服务器控制会话	点击此处跳转
2	0x11	ECU Reset (ECU重置)	客户端强制服务器执行重置	点击此处跳转
3	0x27	Security Access (安全访问)	客户端请求解锁受保护的服务器	点击此处跳转
4	0x28	Communication Control (通信控制)	客户端控制服务器内通信参数的设置（例如，通信波特率）	点击此处跳转
5	0x3E	Tester Present (测试仪 保活)	客户端向服务器发送其仍处于保活状态消息	点击此处跳转
6	0x83	Access Timing Parameter (访问计时参数)	客户端使用该服务来读取/修改 有效通信的计数参数	点击此处跳转
7	0x84	Secured Data Transmission (受保护的数据传输)	客户端使用该服务来执行具有扩展数据链路安全性的数据传输	点击此处跳转
8	0x85	Control DTC Setting (控制DTC设置)	客户端控制服务器内DTC设置	点击此处跳转
9	0x86	Response On Event (基于事件响应)	客户端请求设置/控制 服务器内的事件机制	点击此处跳转
10	0x87	Link Control (链路控制)	客户端请求控制通信波特率	点击此处跳转

2. 数据传输功能单元

序号	ID	服务	说明	服务详解
1	0x22	Read Data By Identifier (按标识符读取数据)	客户端请求读取通过给定 Data Identifier（数据标识符）所识别的记录的当前值	点击此处跳转
2	0x23	Read Memory By Address (按地址读取内存)	客户端请求读取给定范围的当前值	点击此处跳转
3	0x24	Read Scaling Data By Identifier (按标识符读取换算数据)	客户端请求读取通过给定 Data Identifier（数据标识符）所识别的记录的换算信息	点击此处跳转
4	0x2A	Read Data By Periodic Identifier (按周期性标识符读取数据)	客户端请求调度服务器中的数据供周期性传输	点击此处跳转
5	0x2C	Dynamically Define Data Identifier (动态定义数据标识符)	客户端请求动态定义后续可能成为 22 服务所读取的数据标识符	点击此处跳转
6	0x2E	Write Data by Identifier (按标识符写数据)	客户端请求写入通过给定 Data Identifier（数据标识符）所指定的记录	点击此处跳转
7	0x3D	Write Memory By Address (受保护的数据传输)	客户端请求改写给定的内存范围的值	点击此处跳转

3. 存储数据传输功能单元

序号	ID	服务	说明	服务详解
1	0x14	Clear Diagnostic Information (清除诊断信息)	允许客户端从服务器中清除诊断信息（包括DTC 和捕获的数据等）	点击此处跳转
2	0x19	Read DTC Information (读取诊断信息)	允许客户端从服务器中请求诊断信息（包括DTC 和捕获的数据等）	点击此处跳转

4. IO 控制功能单元

序号	ID	服务	说明	服务详解
1	0x2F	Input Output Control By Identifier (按标识符输入输出控制)	客户端请求服务器控制特定 输入/输出	点击此处跳转

5. 例程功能单元

序号	ID	服务	说明	服务详解
1	0x31	Routine Control (例程控制)	客户端请求启动、停止服务器的例程，或请求例程结果	点击此处跳转

6. 上传下载功能单元

序号	ID	服务	说明	服务详解
1	0x34	Request Download (请求下载)	客户端请求从客户端向通过服务器传输数据	点击此处跳转
2	0x35	Request Upload (请求上传)	客户端请求从服务器向客户端传输数据	点击此处跳转
3	0x36	Transfer Data (传输数据)	客户端向服务器传输数据（下载）或请求服务器传输数据（上传）	点击此处跳转
4	0x37	Request Transfer Exit (请求传输终止)	客户端请求传输终止	点击此处跳转
5	0x38	Request File Transfer (请求文件传输)	客户端请求在服务器和客户端之间传输文件	点击此处跳转

引用与参考

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/502441990
• https://blog.csdn.net/weixin_48498880/article/details/126443147
• https://blog.csdn.net/weixin_48498880/article/details/128255219