UDS诊断服务开发

解封后的环京地区还要办理通行出入证才能自由，据说在中国领土内需要出入证的有：香港、台湾、澳门以及河北三河~

一、标准文件

ISO 14229 定义的是诊断服务。

ISO 15765 定义的是诊断服务在总线上的传输方式。

ISO 11898 定义的CAN总线在物理层面传输的规范。

下图摘抄至ISO 14229 -1：

我们只考虑基于CAN总线的UDS，所以只需学习标准文件：ISO 15765-2，ISO14229-1、2、3即可,ISO 11898是硬件物理层传输面的，可不必理会。另外ISO 15765-3被ISO14229-3取代了。

二、UDS网络层

主要参考ISO 15765-2，定义了CAN总线传输的数据结构，以及多帧传输的方法，并对帧传输规约了时间参数。

1、协议数据单元

共有四种帧类型：

单帧：

就是传统的8字节CAN报文，此基础上增加了数据长度SF_DL，占一个字节的前4位。

第一帧：

第一帧用于数据长度大于7字节的诊断数据，它和一个或多个连续帧并用，其中FF_DL表示这套多帧的数据长度，12 位 FF_DL 理论上支持发送多达 4096 个数据字节。

连续帧：

如果是多帧数据，先发第一帧，然后是连续帧，其中SN是帧计数，初始为1（因为有第一帧），累加达到15后，置0.

流控：

第一帧或数据块的最后一个连续帧之后，需要更多的连续帧（CF）来完成数据流传输时，接收节点发送一个流控。一个流控帧包含三个参数：流控状态（FS），持续发送次数（BS），最小间隔时间（STmin).

多帧的交互机制：

2、网络层定时计数参数

ISO 15765-2 对网络层数据的传输时间进行约束，实际交互时间可以在超时范围内自定义，一些企业的企标会对此有详细要求。

3、代码实现

首先是UDS网络层的相关定义，帧类型、时间参数等。

typedef struct
{uint16 N_As;uint16 N_Ar;uint16 N_Bs;uint16 N_Br;uint16 N_Cs;uint16 N_Cr;   uint16 STmin;uint16 BS;
}TimePeriodParam;/*--流控帧第一个字节的低4位为FS，有3种状态*/
typedef enum{CTS,	   //continue to sendWT,		   //waitOVFLW,	   //overflow
}FS_Type;typedef enum{SF ,	//single frameFF ,	//first frameCF ,	//consecutive frameFC ,	//flow control
}N_PCIType;typedef enum{N_OK,           //sender and receiverN_TIMEOUT_A,    //sender and receiverN_TIMEOUT_Bs,   //sender onlyN_TIMEOUT_Cr,   //receiver onlyN_WRONG_SN,     //receiver onlyN_INVALID_FS,   //sneder onlyN_UNEXP_PDU,    //receiver onlyN_WFT_OVRN,     N_BUFFER_OVFLW,  //sender onlyN_ERROR,         //sender and receiver
}N_Result;typedef enum
{NWL_IDLE,NWL_TRANSMITTING,NWL_RECIVING,NWL_WAIT,
}NWL_Status;/**--------------------------------------------*/
typedef enum{PHYSICAL,FUNCTIONAL,
}N_TAtype;typedef enum{CONFIRM,      FF_INDICATION,INDICATION,    
}NotificationType;typedef enum{RX_IDLE,RX_WAIT_FC_REQ,RX_WAIT_FC_CONF,RX_WAIT_CF,
}RecivingStep;typedef enum{TX_IDLE,TX_WAIT_FF_CONF,TX_WAIT_FC,TX_WAIT_CF_REQ,TX_WAIT_CF_CONF,
}TransmissionStep;

时间参数要有初始化，因为这个时间有可能根据企业要求自定义，可根据实际要求配置

static TimePeriodParam m_TimePeriod;
static NWL_Status m_NetworkStatus = NWL_IDLE;
static TransmissionStep m_TxStep;
static RecivingStep m_RxStep;void UDS_NetWork_Init(void)
{    m_TimePeriod.N_As = 70;                        m_TimePeriod.N_Ar = 70;                        m_TimePeriod.N_Br = 50;                       m_TimePeriod.N_Bs = 150;                       m_TimePeriod.N_Cs = 50;                        m_TimePeriod.N_Cr = 150;                       RxParam.STmin = 0;                             RxParam.BlockSize = 0;                        m_NetworkStatus = NWL_IDLE;m_TxStep = TX_IDLE;   
}

网络层提供诊断层的发送接口，通过数据长度判断是单帧还是多帧，如果是单帧的话，发送成功后要恢复初始状态，如果是多帧，发送完首帧FF之后，在NetworkLayer_TxStart()里启动定时参数N_As和N_Bs，在规定时间内如果收到流控帧，则继续发送多帧CF。

void N_USData_request(uint8* MessageData, uint16 Length)         
{if((Length == 0)||(Length > UDS_FF_DL_MAX)) {//长度错误}if(Length <= 7)   //SF length must <= 7{NetworkLayer_SendSF((uint8)Length,MessageData);NetworkLayer_TxEnd();}else{NetworkLayer_SendFF(Length,MessageData);NetworkLayer_TxStart();}
}

网络层的数据接收接口，首先判断通信模式是功能还是物理，所谓物理是1对1通信，支持所有类型，功能地址是1对多通讯的，相当于广播，仅支持单帧，并且报文ID可能是特定的。

void NetworkLayer_RxProcess(void) 
{N_PCIType PciType;if(UDS_NetWork_CanRxBuf[RxOutIndex].id ==FunctionID){m_N_TAtype = FUNCTIONAL;} else if(UDS_NetWork_CanRxBuf[RxOutIndex].id ==UDS_DownLoadID){m_N_TAtype = PHYSICAL;}if(!IsRxBuffEmpty())    {PciType = (UDS_NetWork_CanRxBuf[RxOutIndex].data[0] >> 4) & 0x0F;switch (PciType){case SF:NetworkLayer_RxSF(UDS_NetWork_CanRxBuf[RxOutIndex]);break;case FF:if(m_N_TAtype == PHYSICAL){ NetworkLayer_RxFF(UDS_NetWork_CanRxBuf[RxOutIndex]);} else{//ignore functional}break;case CF:NetworkLayer_RxCF(UDS_NetWork_CanRxBuf[RxOutIndex]);break;	case FC:if(m_N_TAtype == PHYSICAL){ NetworkLayer_RxFC(UDS_NetWork_CanRxBuf[RxOutIndex]);}else{//ignore functional}break;default:m_N_Result = N_UNEXP_PDU;break;  	      }(RxOutIndex == MAX_BUFF_NUMBER - 1) ? (RxOutIndex = 0) : (RxOutIndex++);}
}

接收完之后还要通知上层诊断层当前帧的服务项，通过NotificationType定义的，见上文的相关定义，因为没有涉及到发送，所以缺少了ISO15765里的request项，另外每次接收数据都要重启定时参数，做超时判断。

三、UDS诊断服务层

1、诊断时间参数

诊断服务层同样也有一些超时判断用的参数，这些在IOS14229-2中有定义：

当时我写的时候这部分定时并没有启动~~！

2、诊断报文格式

报文格式有请求和响应两种：

请求通常是从诊断仪到ECU，对于ECU来说，就是接收解析请求报文，即诊断服务。

有带子服务的请求和不带子服务请求两种，没有子服务项的报文第二字节就是数据。

响应则从ECU到诊断仪，对于ECU来说，就是发送，有正响应和负响应。

正响应Positive Response帧格式：
（SID+0x40） + Data Parameter
（SID+0x40） + Sub-Function + Data Parameter

负响应Negative Response帧格式：
0x7F + SID + NRC

其他空数据一般添0x00。

负响应的NRC码在ISO14229-1最后的附表里，不同的诊断服务对应若干不同的负响应NRC，即一个诊断服务对应的几种异常情况，实际应用不一定全部会用到。常用的NRC有：

typedef enum{PR = 0x00,//positive response   GR = 0x10,//general rejectSNS = 0x11,//service not supported    企标SFNS = 0x12,//sub-function not supported  企标IMLOIF = 0x13,//incorrect message length or invalid format  企标RTL = 0x14,//response too longBRR = 0x21,//busy repeat request   企标CNC = 0x22,//condifitons not correct  企标RSE = 0x24,//request sequence error    企标NRFSC = 0x25,FPEORA = 0x26,ROOR = 0x31,//reqeust out of range    企标SAD = 0x33,//security access denied   企标IK = 0x35,//invalid key       企标ENOA = 0x36,//exceed number of attempts    企标RTDNE = 0x37,//required time delay not expired   企标UDNA = 0x70,//upload download not accepted  企标TDS = 0x71,//transfer data suspended      企标GPF = 0x72,//general programming failure   企标WBSC = 0x73,//wrong block sequence coutner  企标RCRRP = 0x78,//request correctly received-respone pending   企标SFNSIAS = 0x7e,//sub-function not supported in active session   企标SNSIAS  = 0x7F,//service not supported in active session   企标VTH = 0x92,//voltage too high    企标VTL = 0x93,//voltage too low    企标
}NegativeResposeCode;

带子服务的请求和不带子服务请求均支持功能寻址和物理寻址，其中带子服务的请求中包含“抑制正响应报文指示位”，此位为真时，不回复正响应，负响应正常回复，但一些NRC下，不论抑制正响应报文指示位是真是假，负响应也不回复，例如：SNS、SFNS等。

3、诊断服务内容

除了这些SID外，UDS还通过Sub-function来补充SID的意图，而sub-function严格来说是7个bit，因为它的最高位bit被“抑制正响应报文指示位”占用。

常用的服务项有：

typedef enum{SESSION_CONTROL = 0x10,RESET_ECU = 0x11,SECURITY_ACCESS = 0x27,COMMUNICATION_CONTROL = 0x28,TESTER_PRESENT = 0x3E,GET_TIME_PARAM = 0x83,SECURITY_DATA_TRANSMISSION = 0x84,CONTROL_DTC_SETTING = 0x85,RESPONSE_ON_EVENT = 0x86,LINK_CONTROL = 0x87,READ_DATA_BY_ID = 0x22,READ_MEMORY_BY_ADDRESS = 0x23,READ_SCALING_DATA_BY_ID = 0x24,READ_DATA_PERIOD_ID = 0x2A,DYNAMICALLY_DEFINE_DATA_ID = 0x2C,WRITE_DATA_BY_ID = 0x2E,WRITE_MEMORY_BY_ADDRESS = 0x3D,CLEAR_DTC_INFO = 0x14,READ_DTC_INFO = 0X19,IO_CONTROL_BY_ID = 0x2F,ROUTINE_CONTROL = 0x31,REQUEST_DOWNLOAD = 0x34,REQUEST_UPLOAD = 0x35,TRANSMIT_DATA = 0x36,REQUEST_TRANSFER_EXIT = 0x37,
}ServiceName;

4、代码实现

网络层接收的数据经解析后，通知服务层，服务层解析出相应的SID，执行对应操作及回复正负响应。

void Diagnostic_RxProcess(void)
{NetworkNotification temp; NetworkLayer_RxProcess();temp = PullIndication();if(temp.NoticeType == INDICATION)   {if((temp.n_Resut == N_OK)||(temp.n_Resut == N_UNEXP_PDU)){Diagnostic_ServiceHandle(temp.length,temp.MessageData);}			 }else if(temp.NoticeType == CONFIRM) {// temporary NO}else if(temp.NoticeType == FF_INDICATION){//NO}}
void Diagnostic_ServiceHandle(uint16 length,uint8 *tMsg)
{switch(tMsg[0]){case SESSION_CONTROL:    //10服务Service10Handle(length, tMsg);   break;case RESET_ECU:         //11服务Service11Handle(length, tMsg);break;case CLEAR_DTC_INFO:     //14服务if(m_CurrSessionType ==ECU_PAOGRAM_SESSION){UDS_req_negative_responses(CLEAR_DTC_INFO, SNSIAS);}  //编程会话下不支持else{//Service14Handle(length, tMsg);}  break;case READ_DATA_BY_ID:     //22break;case SECURITY_ACCESS:       //27if(AccessErrCount >= 3){UDS_req_negative_responses(SECURITY_ACCESS, ENOA);//  AccessErrCount = 0;AccessTimerEn=1;}if((m_CurrSessionType ==ECU_DEFAULT_SESSION)||(m_N_TAtype == FUNCTIONAL)){UDS_req_negative_responses(SECURITY_ACCESS, SFNS);}  //默认会话下不支持  功能寻址不支持else{Service27Handle(length, tMsg);} break;case COMMUNICATION_CONTROL:     //28break;case WRITE_DATA_BY_ID:     //2EService2EHandle(length, tMsg); break;case ROUTINE_CONTROL:     //31            Service31Handle(length, tMsg);break;case REQUEST_DOWNLOAD:                      //34Service34Handle(length, tMsg);break;case REQUEST_UPLOAD:     //35break;case TRANSMIT_DATA:     //36Service36Handle(length, tMsg);break; case REQUEST_TRANSFER_EXIT:     //37Service37Handle(length, tMsg);break;case TESTER_PRESENT:     //3ebreak; case CONTROL_DTC_SETTING:     //85break;      default:          	  break;       }}

5、常用的诊断服务说明

不是所有的服务都支持两种寻址方式。

诊断会话控制-10服务

其他诊断服务实现时必定要经过10服务进行会话模式的切换，可能会用到的有4种：

typedef enum{
   ECU_DEFAULT_SESSION = 1,
   ECU_PAOGRAM_SESSION = 2,
   ECU_EXTENED_SESSION = 3,
   USER_DEFINED_SESSION = 0xXX，
}SessionType;

除默认会话外，其他会话都要有时间限制，计时到点后，非默认会话要退出。