【ISO15765_UDS&OBD诊断】-01-概述
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目录
1 ISO 15765标准组成
2 ISO 15765在OSI基本参考模型中的位置
3 ISO 15765中的术语
4 ISO 15765中的缩写
5 诊断网络架构
5.1 Diagnostic network诊断网络
5.2 Diagnostic sub-network诊断子网
5.3 Diagnostic gateway诊断网关
6 ISO 11898-1 CAN数据链路层扩展
6.1 经典CAN和CAN FD帧功能比较
6.2 传输协议层和网络层服务的CAN参数说明
6.3 CAN FD的附加需求
7 DoCAN协议应用范围
8 结尾
ISO 15765适用于ISO 11898中规定的CAN通信网络上实施的车辆诊断系统。
1 ISO 15765标准组成
ISO 15765由以下Part组成，这些Part的总称为“Road vehicles — Diagnostic communication over Controller Area Network(DoCAN)道路车辆—通过控制器区域网络（DoCAN）进行的诊断通信”：
—Part 1：General information and use case definition一般信息和用例定义
—Part 2：Transport protocol and network layer services传输协议层和网络层服务
—Part 4：Requirements for emissions-related systems与排放有关的系统的需求
注：ISO 15765-3 Implementation of unified diagnostic services(UDS on CAN)已被撤回，并由“ISO 14229-3 Road vehicles — Unified diagnostic services(UDS) — Part 3: Unified diagnostic services on CAN implementation(UDSonCAN)”代替。
2 ISO 15765在OSI基本参考模型中的位置
ISO 15765为了定义在控制器局域网（CAN）通信链路上实现的车辆诊断系统的通用需求，如ISO 11898-1所规定。尽管主要用于诊断系统，但它也满足需要网络层协议的其他基于CAN的系统的需求。
为实现这一点，它基于ISO/IEC 7498-1和ISO/IEC 10731的开放系统互连（OSI：Open Systems Interconnection）基本参考模型，将通信系统分为七层，如表1所示。
表1 - 适用于OSI层的增强和法规OBD诊断规范
| OSI 7 layers |
Vehicle manufacturer enhanced diagnostics 车辆制造商增强诊断 |
Legislated OBD (on-board diagnostics) 法规OBD（车载诊断） |
Legislated WWH-OBD (on-board diagnostics) 法规WWH-OBD（车载诊断） |
||
| Application (layer 7) |
ISO 14229-1, ISO 14229-3 |
ISO 15031-5 |
ISO 27145-3, ISO 14229-1 |
||
| Presentation (layer 6) |
Vehicle manufacturer specific |
ISO 15031-2, ISO 15031-5, ISO 15031-6, SAE J1930-DA, SAE J1979-DA, SAE J2012-DA |
ISO 27145-2, SAE 1930-DA, SAE J1979-DA, SAE J2012-DA, SAE J1939:2011,Appendix C(SPN), SAE J1939-73:2010,Appendix A(FMI) |
||
| Session (layer 5) |
ISO 14229-2 |
||||
| Transport protocol (layer 4) |
ISO 15765-2 |
ISO 15765-2 |
ISO 15765-4 |
ISO 15765-4, ISO 15765-2 |
ISO 27145-4 |
| Network (layer 3) |
|||||
| Data link (layer 2) |
ISO 11898-1, ISO 11898-2, ISO 11898-3, ISO 11898-5, or user defined |
ISO 11898-1, ISO 11898-2 |
ISO 15765-4, ISO 11898-1, ISO 11898-2 |
||
| Physical (layer 1) |
|||||
ISO 14229-3涵盖的应用层服务已根据ISO 14229-1和ISO 15031-5中建立的诊断服务进行了定义，但不仅限于与它们一起使用。ISO 14229-3还与国家标准或车辆制造商规范中定义的大多数诊断服务兼容。
ISO 15765-2所涵盖的传输协议层和网络层服务已经被定义为独立于所实现的物理层，并且仅为法规OBD指定了物理层。
对于其他应用领域，ISO 15765可与任何CAN物理层一起使用。
3 ISO 15765中的术语
CAN_DL：CAN frame data length（CAN帧数据长度）
CAN帧数据/有效载荷的物理长度（以字节为单位）
注1：请参阅表3。
TX_DL：transmit data link layer data length（发送数据链路层数据长度）
为实现ISO 15765-2中定义的网络层的应用程序配置发送方中数据链路层的最大可用有效载荷长度（以字节为单位）
注释1：TX_DL是发送方用于PDU发送的固定配置值。
RX_DL：Received data link layer data length（接收数据链路层数据长度）
为实现ISO 15765-2中定义的网络层的应用程序检索接收方中数据链路层的最大可用有效载荷长度（以字节为单位）
注释1：RX_DL值是从分段PDU的首帧（FF）CAN_DL中检索，用于验证连续帧（CF）的正确数据长度。
4 ISO 15765中的缩写
BRS：bit rate switch比特率开关
BS：BlockSize块大小
CAN：controller area network控制器局域网
CAN FD：controller area network with flexible data rate and larger payload as defined in ISO 11898-1
ISO 11898-1中定义的具有灵活数据速率和更大有效负载的控制器局域网
CLASSICAL CAN：controller area network with static data rate and up to 8 data bytes as defined in ISO 11898-1
ISO 11898-1中定义的具有静态数据速率和最多8个数据字节的控制器局域网
CF：ConsecutiveFrame连续帧
CTS：continue to send继续发送
DA：destination address目的地址
DLC：CAN frame data link layer data length code（CAN帧数据链路层数据长度码）
DoCAN：diagnostic communication over controller area network控制器区域网上的诊断通信
ECM：engine control module发动机控制模块
ECU：electronic control unit电子控制单元
FC：FlowControl流控制
FF：FirstFrame首帧
FF_DL：FirstFrame data length in bytes首帧数据长度（以字节为单位）
FMI：failure mode indicator故障模式指示灯
FS：FlowStatus流状态
ID：identifier标识符
Mtype：message type消息类型
N/A：not applicable不适用
NA：network address网络地址
N_AE：network address extension网络地址扩展
N_AI：network address information网络地址信息
N_Ar：network layer timing parameter Ar网络层定时参数Ar
N_As：network layer timing parameter As网络层定时参数As
N_Br：network layer timing parameter Br网络层定时参数Br
N_Bs：network layer timing parameter Bs网络层定时参数Bs
N_ChangeParameter：network layer service name网络层服务名称
N_Cr：network layer timing parameter Cr网络层定时参数Cr
N_Cs：network layer timing parameter Cs网络层定时参数Cs
N_Data：network data网络数据
N_PCI：network protocol control information网络协议控制信息
N_PCItype：network protocol control information type网络协议控制信息类型
N_PDU：network protocol data unit网络协议数据单元
N_SA：network source address网络源地址
N_SDU：network service data unit网络服务数据单元
N_TA：network target address网络目标地址
N_TAtype：network target address type网络目标地址类型
N_USData：network layer unacknowledged segmented data transfer service name
网络层未确认的分段数据传输服务名称
NW：network网络
NWL：network layer网络层
OBD：on-board diagnostics车载诊断
OSI：Open Systems Interconnection开放系统互连
PCI：protocol control information协议控制信息
SA：source address源地址
SF：SingleFrame单帧
SF_DL：SingleFrame data length in bytes单帧数据长度（以字节为单位）
SJW：synchronization jump width重新同步补偿宽度
SM：subnet mask子网掩码
SN：SequenceNumber序列号
SOM：start of message消息开始
SP：nominal sample point标称采样点
SPN：suspect parameter number可疑参数编号
STmin：Separation Time minimum最小分段时间
STRT：serviceToRespondTo服务回应
TA：target address目标地址
TCM：transmission control module变速箱控制模块
UDS：unified diagnostic services统一诊断服务
USDT：unacknowledged segmented data transfer未经确认的分段数据传输
UUDT：unacknowledged unsegmented data transfer未经确认的未分段数据传输
WWH-OBD：world-wide harmonized on-board diagnostics全球统一的车载诊断
5 诊断网络架构
5.1 Diagnostic network诊断网络
整个诊断网络包含可以相互通信的所有客户端和服务器。
诊断网络的范围可以从客户端和服务器之间的简单点对点连接到具有通过诊断网关互连的若干物理子网络的复杂分布式网络架构。
5.2 Diagnostic sub-network诊断子网
子网的所有客户端和服务器都连接到同一物理通信链路。
在ISO 15765的范围内，子网的所有客户端和服务器都连接到相同的物理CAN网络，并且能够彼此直接通信。
5.3 Diagnostic gateway诊断网关
诊断网关是网络中的一个节点，该节点物理上连接到两个（或多个）子网，并具有在子网之间传输诊断消息的能力。
通过诊断网关连接各个子网络可创建更大的诊断网络架构。
6 ISO 11898-1 CAN数据链路层扩展
6.1 经典CAN和CAN FD帧功能比较
ISO 11898-1经典CAN帧支持的有效载荷长度最大为8个字节。ISO 11898-1 CAN FD帧支持的有效载荷长度最大为64个字节。因此，使用FirstFrame（FF）、FlowControl（FC）和Continutiveframe（CF）类型的帧的分段数据传输需要在不改变原始协议概念的情况下使用可变的可配置有效负载长度来实现。SingleFrame(SF)帧类型也已进行调整，以支持CAN FD帧所允许的增加的有效载荷长度。
表2概述了ISO 11898-1提供的CAN帧类型的不同功能。
表2- CAN帧功能比较
| RefNo |
Feature |
CLASSICAL CAN |
CAN FD |
| #1 |
有效载荷长度0..8字节 |
Yes |
Yes |
| #2 |
有效载荷长度8个字节 |
Yes |
No |
| #3 |
有效载荷长度12..64字节 |
No |
Yes |
| #4 |
CAN帧的仲裁段和数据段支持不同的比特率。 |
No |
Yes |
| #5 |
远程发送请求（RTR） |
Yes |
No |
| 对于经典CAN，DLC值9…15自动减小为8，这将导致经典CAN的最大CAN_DL。 CAN FD不支持8字节到64字节之间的所有有效载荷长度（例如，具有10个有意义的数据字节的CAN FD帧需要12字节的有效载荷长度）;参见表3 |
|||
6.2 传输协议层和网络层服务的CAN参数说明
图6-1显示了CAN参数到网络/传输层寻址信息N_AI的映射。它说明了网络/传输层参数的有效性和适用性，以及对经典CAN与CAN FD数据链路层的支持。图6-1在使用普通或普通固定寻址的示例中对此进行了描述。对于扩展寻址和混合寻址，通常也适用该概念，但是N_AI参数到CAN帧的映射有所不同。
图6-1 - 网络层服务的CAN参数说明
Key:
1.DLC值产生CAN_DL值（n），它是CAN帧数据/有效载荷的物理长度；在接收方中，CAN_DL用于确定发送方的TX_DL值
2.所示的N_AI映射仅是常规和常规固定寻址的示例
3.“Format格式”信息中的比特率开关（BRS）定义了数据段的发送速度
表3 - 经典CAN/CAN FD数据长度比较表
| 数据长度码（DLC） |
经典CAN数据长度（CAN_DL） |
CAN FD数据长度（CAN_DL） |
| 0 |
0 |
0 |
| 1 |
1 |
1 |
| 2 |
2 |
2 |
| 3 |
3 |
3 |
| 4 |
4 |
4 |
| 5 |
5 |
5 |
| 6 |
6 |
6 |
| 7 |
7 |
7 |
| 8 |
8 |
8 |
| 9 |
8a |
12 |
| 10 |
8a |
16 |
| 11 |
8a |
20 |
| 12 |
8a |
24 |
| 13 |
8a |
32 |
| 14 |
8a |
48 |
| 15 |
8a |
64 |
| a.对于经典CAN，DLC值9…15自动减小为8，这将导致经典CAN的最大CAN_DL。 |
||
6.3 CAN FD的附加需求
如果使用CAN FD协议设备，则可以将ISO 15765-2配置为创建经典CAN或CAN FD类型的帧。为数据链路层启用CAN FD类型的帧时，需要支持以下两个新选项。
a）BRS位，它是CAN FD帧的一部分，用于确定数据段是否以与仲裁段不同的比特率发送。数据段的比特率定义为等于或高于仲裁比特率。比特率切换不会影响传输协议本身（请参见图6-1）。
b）允许的最大有效载荷长度（CAN_DL，8 .. 64字节）；参见表3。
要适应不同的最大有效载荷长度值，需要为发送节点添加一个新的配置变量“发送数据链路层数据长度”（TX_DL）。
可配置的TX_DL值充当发送节点的有效CAN帧数据长度（CAN_DL）的开关和上限。
—TX_DL等于8：
传输协议的行为与基于ISO 11898-1的该国际标准的早期版本相同（有效载荷为8字节的CLASSICAL CAN）。CAN协议创建的用于发送的帧应仅使用DLC值2..8。这适用于CLASSICAL CAN和CAN FD类型帧。
—TX_DL大于8：
只能使用ISO 11898-1 CAN FD帧。允许DLC值2..15。
7 DoCAN协议应用范围
DoCAN协议涵盖的各个用例源于诊断通信在以下方面使用：
- 车辆/ ECU工程（开发）;
- 车辆/ ECU制造（生产工厂，装配线）;
- 服务（经销商，售后维修店）;
- 法规检查（排放检查，安全检查）。
注：ISO 15765仅关注支持这些用例所必需的通信协议规定。它不会指定数据内容，信号更新率，信号可用性等。
以上摘自《ISO 15765-1:2011/ISO 15765-2:2016》。