（转发）详解汽车UDS诊断协议（二）

一.概述

UDS定义的服务从逻辑上分为6类，在上一篇文章中已经对诊断和通信管理类”“数据传输类”“存储数据传输“进行了解读。本文将介绍余下3类UDS服务，即“IO控制服务”“例行程序服务”“上传与下载服务”。

二.诊断服务内容

O控制服务

1. InputOutputControlByIdentifier (0x2F)

$2F这个服务即利用ID对ECU的输入输出进行控制，经常会在生产线上使用来验证零部件的功能。比如，在总装阶段，工人需要验证车上的各种功能是否正常，例如四个车窗的升降是否正常，如果挨个开关去按，那效率很低，如果通过一个诊断命令就能够观察到车窗升降的情况，效率则高得多。

比如，ECU接收一个输入信号A，我们就可以利用2F给这个A赋个我们需要的值；ECU对某个执行器B进行控制，我们就可以利用2F服务再配上某些特定的参数来实现对B的控制，例如门控对车窗升降、后视镜折叠等的控制。

$2F服务的request由4部分组成

第一个字节：SID=0x2F

第二三个字节：dataIdentifier(2 byte)，用于标识被控制的IO对象，例如下文举例0x9B00（进气口门位置）

第四个字节：controlOptionRecord，用于标识控制类型，以及若干byte由厂家自定义使用的controlState。UDS明确定义了四种控制类型

0x00 将控制权还给ECU，即结束控制

0x01 将DID标识的对象的输入信号、内部参数、输出信号等设为默认值

0x02 将DID标识的对象的的输入信号、内部参数、输出信号等冻结住

0x03 将DID标识的对象的的输入信号、内部参数、输出信号进行设置，其实就相当于开始了对ECU的控制，这种控制类型其后会跟着第五个字节，可以表示控制对象的数字量或模拟量。

举例来说：

使用2F控制Air Inlet Door Position （进气口门位置），用DID（标识符）=0x9B00来标识进气口门的位置。

Air Inlet Door Position [%] = decimal(Hex) * 1 [%] ，即用一个百分比来表示这个位置。

step1:

tester 发送22 9B 00读取当前进气口门的位置，这里22即SID，0x9B00即第二三字节DID。

ECU返回62 9B 00 0A ，这里 0x0A = 10（dec），即表示当前位置是10%

（UDS定义可以用22服务读取2F服务中使用的dataIdentifier，返回值是状态信息，具体的状态信息是什么，则由使用者自定义了。）

step2:

tester 发送2F 9B 00 03 3C ，表示要将进气口门的位置调整到60%，0x3C = 60（dec）表示要将控制对象的模拟量设定为60%。

ECU返回6F 9B 00 03 0C，表示接受控制，当前进气口门的位置为12%。因为ECU收到请求后是立刻响应的，而门的位置调节需要时间，所以还没有达到60%。

step3:

过一段时间后tester 发送22 9B 00读取当前进气口门的位置

ECU返回62 9B 00 3C ， 0x3C = 60（dec），表示当前位置已经到了60%

step4:

tester 发送2F 9B 00 00，将控制权交还给ECU

ECU返回6F 9B 00 00 3A，表示接受请求，当前位置为58%

step5:

tester 发送2F 9B 00 02，冻结9B 00这个ID所代表的进气口门位置这个状态

ECU返回6F 9B 00 02 32，表示接受请求，当前位置保持在50%

此外，2F服务存在一个问题（引自知乎作者“心灵之花”），如果通过2F服务修改了某个值，后续也不把控制权还给ECU，那么这个修改的有效时间是一直持续下去？正确的做法是如果扩展会话超时，即切回默认会话，此时控制权应还给ECU，毕竟 2F的03子功能是"暂时接管控制权"。

例行程序控制服务

RoutineControl (0x31)

$31服务是调用ECU内置的一些操作序列的接口，这个服务的应用很灵活，因为厂家可以根据自己的需要为ECU定义各种各样的内部操作，而要执行这些操作只需要调用31服务就好了。典型的用途包括检查边界条件、清除闪存、对数据进行较验、对软硬件依赖性进行校验等，甚至有需要的话可以进行恢复出厂设置的操作，还有很多与ECU自身逻辑功能相关的操作也可以定义。

31服务的request由4部分组成

SID=0x31

sub-function，子功能，启动（0x01）、停止（0x02）、查询结果（0x03）

routineIdentifier，即任务ID，用于标识要执行的routine

routineControlOptionRecord，这是一个可选参数，用于标识routine执行时所需要的参数，由各家自定义它的内容

举个例子：

假设用0x0809这个ID来代表检查ECU是否满足软件刷写条件（比如车速、转速为0，KL15接通等）的routine。

tester发送31 01 08 09来启动0x0809这个routine

如果所有条件都满足，则ECU返回71 01 08 09作为echo即可，如果条件不满足，则ECU返回71 01 08 09 XX YY ZZ，后边的XX YY ZZ则表明哪些条件不满足，具体的内容就由厂家自己定义了。

上传与下载服务

关于ECU升级数据的传输，是通过34（请求下载）、36（传输数据）、37（请求退出传输）等服务来完成的。由于汽车ECU中用于缓存诊断服务数据的buffer大小有限，所以当我们需要读取或写入超过buffer大小的数据时，就无法简单地使用2E和22服务了，因此UDS据此定义了几个将大块数据写入或读出的服务，即数据下载和上传。

Upload Download functional unit总共定义了5个诊断服务，分别是：

RequestDownload （0x34）：诊断仪向ECU请求下载数据

RequestUpload （0x35）诊断仪向ECU请求上传数据

TransferData（0x36）诊断仪向ECU传数据（下载），或者服务器向客户端传数据（上传）

RequestTransferExit（0x37）数据传输完成，请求退出

RequestFileTransfer（0x38）传输文件的操作，可以用于替代上传下载的服务。

下图是数据下载的简略过程，用到了34，36，37这三个服务，如果是上传的话，34服务被35服务替换，数据传输方向变一下，就可以了。

step1:

诊断仪通过34服务传输该块的起始地址、该块的数据长度信息；进行下载请求；

ECU收到34服务的下载请求后，通过74肯定响应报文通知诊断仪，其（诊断仪）接下来的每个数据传输的报文中（36服务）应包含多少数据字节。诊断仪则根据该返回的参数对自身的发送能力进行调整；

step2:

诊断仪通过36服务传输该块的数据，每个36服务传输的数据量大小由ECU返回的34服务（即SID=0x74）中的参数确定，详情见下文。

ECU对36服务返回肯定响应；

通过36服务依次将该数据进行拆分发送，期间每完成一次36服务的发送，ECU进行肯定响应的回复。直到该块数据全部发送完；

step3:

诊断仪通过发送37服务进行传输退出的请求；

ECU进行肯定响应回复。

各服务说明如下所示：

RequestDownload （0x34）：

0x34服务用于启动下载传输，作用是告知ECU准备接受数据，ECU则通过0x74 response告诉诊断仪自己是否允许传输，以及自己的接受能力是多大。

0x34服务的请求格式包括5个部分

第一部分：1个byte的SID=0x34

第二部分：1个byte的dataFormatIdentifier，用于指示数据压缩和加密的方法。其中，第7-4位定义了压缩方法；第3-0位定义了加密方法。该字节为0x00时则表示既没有使用压缩方法也没有使用加密方法。0x00外的其他值的定义是由车产自行规定的。

第三部分：1个字节的addressAndLengthFormatIdentifier，用于指示后面两个部分所占用的字节数，高4bit表示memorySize所占的字节长度，低4bit表示memoryAddress所占的字节长度。在这个例子中我将这两个值分别设置为n和m。

第四部分：m个字节的memoryAddress，由addressAndLengthFormatIdentifier中的低4bit指示。含义是要写入数据在ECU中的逻辑地址。

第五部分：n个字节的memorySize，由addressAndLengthFormatIdentifier中的高4bit指示。含义是要写入数据的字节数。

ECU收到请求之后，如果允许传输的话，会给出如下response

第一部分：1个byte的 Response SID=0x74

第二部分：1个byte的dataFormatIdentifier作为echo

第三部分：maxNumberOfBlockLength，长度不定，表示可以通过0x36服务一次传输的最大数据量。

TransferData（0x36）：

如果34服务得到了正确响应，tester就要启动数据传输过程了，使用的就是36服务。36服务的格式如下。

第一部分：1个byte的 SID=0x36。

第二部分：1个byte的blockSequenceCounter，标识当前传输的是第几个数据块，即帧序号，或者简单地说就是第几次调用36服务。

第三部分：transferRequestParameterRecord，传输的数据。第次传输数据量的上限就是34服务响应中的maxNumberOfBlockLength。

举例：如果ECU告知tester,maxNumberOfBlockLength = 20（来自$34服务的echo），也就是说tester每次通过36服务只能发送最多20个字节，其中还包括了SID和blockSequenceCounter，所以实际上每次可传的数据信息只有18个字节。如果tester要传的数据为50个字节，则需要传输三次，每次分别传输18，18，14个字节，即调用3次36服务。

36的响应很简单，就是一个字节的Response SID再加一个字节的blockSequenceCounter作为echo。

RequestTransferExit（0x37）：

$37服务用于退出上传下载，如果之前的34和36服务都顺利执行完成，那么37服务就可以得到ECU的positive response。

格式很简单，请求就是37，正确响应就是77，都是一个字节。

如果前面的36服务没有执行完成，以我前面举的例子来说，比如这个数据块有50个字节，但是tester只发了两次36服务传了36个字节，那么这次传输对于ECU来说是失败的，所以ECU应该给出NRC 0x7F 37 24，表示诊断序列执行有错误。

三. UDS应用的设备

在UDS诊断产品中知名度最高，应用最广泛的是德国Vector公司的CAN卡 VN1630/1640 配合其CANoe 软件，Vector 产品功能齐全，适合系统级汽车总线开发，被大部分汽车厂商采用。通常工程师先用Vector的CANdela进行cdd文件的开发，之后将该cdd文件导入CANoe.diva中进行功能测试。下面的链接是Vector提供的全套解决方案，里面的CANdesc是UDS代码生成软件。

Vector 产品很好用，节省开发时间，不开放API，且价格昂贵，不适用于硬件开发团队和生产线的自动化测试。目前市面上有很多CAN 厂商（如Kvaser, ZLG 等）能提供低成本、体积小、驱动简单、开放API 的设备，很适合进行二次开发。