01  UDS很簡單卻總學不會？

UDS作為汽車電子領域必備技能，而很多入行者甚至工作多年的老工程師們卻難以精準掌握，可能是你學習方法有問題；

搞明白這三個問題，輕松掌握UDS；

是什么？（ISO14229-1）

怎么發(fā)？（ISO15765-2）

怎么做？（AUTOSAR Dcm, Dem）

前兩問適用于所有汽車電子開發(fā)者、管理者等，本篇文章將針對前兩個問題展開描述。

第三問適用于軟件工程師及對軟件感興趣的朋友，將在后續(xù)文章中講解AUTOSAR中UDS的軟件實現(xiàn)方法。

02  UDS是什么？  

UDS (Unified Diagnostic Services) 是一種用于車輛診斷和通信的標準化協(xié)議，它是ISO 14229標準的一部分，也被稱為UDS協(xié)議或UDS服務。UDS協(xié)議定義了一系列的服務和子服務，用于在診斷設備和車輛ECU（電子控制單元）之間進行通信，以執(zhí)行各種診斷任務，如讀取和清除故障碼、配置ECU參數(shù)、請求和設置數(shù)據(jù)等。

車載診斷非常類似醫(yī)生與病人的關系。

本質(zhì)上講，UDS就是服務于Client與Server之間用于信息交互的標準協(xié)議。

2.1 什么是Client與Server？ 

Client：外部診斷設備，如診斷儀、CANoe等

Server：車身電子件（ECU）

診斷的最基本的內(nèi)容其實就是請求和響應，請求即由Client端發(fā)出的數(shù)據(jù)指令，響應為由Server端返回的數(shù)據(jù)信息；搞明白UDS，最先需要搞明白請求和響應的通用格式，即做到一通百通。

2.2 掌握通用格式，即掌握所有 

所有的UDS指令都直接套用如下請求和響應格式

請求格式：   

響應格式：

正相應：

負響應：

【例子1】：

請求：10 01（“10”為Request SID，“01”為Sub function）

響應（正）：50 01 00 32 01 F4（“50”為Response SID，“01 00 32 01 F4”為data-parameter）

【例子2】：

請求：22 F1 90（“22”為Request SID，“F1 90”為data-parameter）

響應（正）：62 F1 90 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 10（“62”為Response SID，“F1 90 00……0E 0F 10”為data-parameter） 

2.3 具體的服務該怎么看？ 

理解了如上通用的診斷格式后，非常簡單的學習服務的方法，一般情況僅僅需要從字面意思既能了解內(nèi)涵；本文以10服務為例展開描述，其余服務大家可以自行查閱ISO14229-1。

DiagnosticSessionControl (10 hex) service

10服務的字面意思就是Session控制。

UDS 10服務用于控制ECU（電子控制單元）在不同診斷會話之間的切換。在車輛診斷過程中，診斷儀與ECU之間需要建立通訊會話，以執(zhí)行各種診斷任務。UDS 10服務允許診斷儀通過發(fā)送請求報文來控制這些診斷會話的建立、切換和結束。

它允許診斷儀通過發(fā)送請求報文來建立、切換和結束與ECU之間的診斷會話，從而執(zhí)行各種診斷任務。UDS 10服務支持多種會話類型和控制類型，以滿足不同的診斷需求。

DiagnosticSessionControl (10 hex) service請求（來源：ISO14229-1）

10服務，請求長度固定為2個字節(jié)，第一個字節(jié)為SID 10，第二個字節(jié)為子功能；

DiagnosticSessionControl (10 hex) service響應（來源：ISO14229-1）

正響應中除了DataByte#1 為Response SID和 DataByte#2 diagnosticSession外，sessionParamaterRecord的參數(shù)格式可以參考客戶需求規(guī)范。

UDS 10服務支持多種會話類型，較為常用的幾個子功能服務為： 

默認會話（01 Default Session）：上電/遠程ECU初始化后，完成初始化的ECU默認啟動默認會話模式。這是基礎狀態(tài)，不需要任何診斷應用程序的在線服務來保持此模式激活。

擴展會話（03 Extended Session）：此狀態(tài)支持在ECU存儲器中進行操作，如#2E寫服務、#28通信控制、#31例程等操作。

編程會話（02 Programming Session）：此會話下支持ECU內(nèi)存編程操作，一般在此會話下執(zhí)行bootloader操作。

2.4 DTC相關內(nèi)容 

DTC（Diagnostic Trouble Code，診斷故障碼）是指車輛電子控制單元（ECU）存儲的車輛故障代碼，它是一種數(shù)字編碼，用于標識車輛的故障問題。

車輛在運行過程中ECU會持續(xù)監(jiān)控車輛運行狀態(tài)，檢測到故障時，它會記錄相應的DTC，并將其存儲在車輛的故障存儲器中。通過讀取故障存儲器中的DTC，可以快速確定車輛的故障問題，并采取相應的修復措施。

2.4.1 DTC Status 

DTC狀態(tài)為1個字節(jié)，包含8個Bit的狀態(tài)?；旧峡梢灾苯臃g從字面意思即可理解含義；詳細的可以參見ISO14229-1附錄。

2.4.2 與DTC相關的診斷服務 

1. DTC狀態(tài)更新控制ControlDTCSetting (85 hex) service

UDS 85服務，字面意思為控制診斷故障代碼設置服務，是UDS協(xié)議中的一個重要部分，該服務用于停止或繼續(xù)ECU中DTC狀態(tài)位的更新。

客戶端可以指示ECU停止或繼續(xù)更新DTC狀態(tài)位。這在某些特殊場景下非常有用，例如在ECU刷寫過程中，為了避免因刷寫操作導致的DTC誤報，可以臨時停止DTC狀態(tài)位的更新。

ControlDTCSetting (85 hex) service（來源：ISO14229-1）

2. DTC信息的讀取ReadDTCInformation (19 hex) service

UDS 19服務，字面意思即讀取診斷故障代碼信息（DTC），是UDS協(xié)議中的一個重要組成部分，用于讀取診斷故障代碼（DTC）相關信息。

UDS 19服務允許診斷儀/上位機從車輛內(nèi)的任何ECU（電子控制單元）讀取故障診斷碼（DTC）信息的狀態(tài)。

在ECU運行過程中如檢測到故障，會記錄對應的故障碼，并根據(jù)故障嚴重及危害程度確定是否需要點亮儀表盤的發(fā)動機故障燈。

UDS 19服務包含28個子服務（Sub-Function），每個子服務都有其特定的功能，常用的幾個服務如下：

01子服務：讀取符合掩碼條件的DTC數(shù)量。這里的掩碼由客戶端定義，可以指定讀取當前故障、歷史故障或全部故障。

02子服務：讀取符合掩碼條件的DTC列表及其狀態(tài)。同樣，掩碼的定義與01子服務相同。 

 04子服務：讀取DTC快照信息，即與DTC關聯(lián)的已存儲數(shù)據(jù)記錄。這些數(shù)據(jù)可以幫助工程師在ECU出現(xiàn)故障時了解車輛的歷史和實時故障信息。

06子服務：讀取擴展信息，包括DTC狀態(tài)、優(yōu)先級、發(fā)生次數(shù)、時間戳、里程等。

0A子服務：讀取ECU支持的所有DTC列表及其狀態(tài)，此服務不需要掩碼。

3. DTC的清除ClearDiagnosticInformation (14 hex) service

UDS 14服務的字面意思就是清除存儲的故障診斷信息，這些信息可以是某一個特定的故障碼（DTC），也可以是某個類別的故障診斷碼（如動力總成、車身、底盤等），甚至是所有的故障診斷碼。

ClearDiagnosticInformation (14 hex) service（來源：ISO14229-1）

03  UDS怎么發(fā)？ 

我們所常用的CAN/LIN診斷報文消息只有8個Byte長度，而上文描述的請求和響應多則幾十個的Byte，本章節(jié)將闡述診斷消息如何收發(fā)；

CAN診斷由發(fā)送端的請求與接收端的響應構成，診斷即為發(fā)送端與接收端數(shù)據(jù)往來。有的診斷一條消息完成，有的診斷需要多條消息完成，畢竟在診斷中，一條CAN消息只包含8個字節(jié)長度。對于一條CAN診斷消息的分段發(fā)送問題，即為網(wǎng)絡層需要討論的內(nèi)容。

網(wǎng)絡層的作用可以看作是把CAN診斷通信上層需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行封裝準備發(fā)送的過程，若數(shù)據(jù)量小于等于7個字節(jié)數(shù)據(jù)（本文只討論正常地址模式），則用單幀發(fā)送，數(shù)據(jù)量大于7個字節(jié)數(shù)據(jù)（ISO 15765規(guī)定最大傳輸數(shù)據(jù)量為4095個字節(jié)），則用多幀發(fā)送。網(wǎng)絡層的作用就好比一堆貨物準備發(fā)貨，貨物量少，即使用一輛車托運，貨物量多，則需要使用多輛車進行托運。

如下圖所示，當需要傳輸?shù)淖止?jié)小于等于7個字節(jié)時，網(wǎng)絡層只需將數(shù)據(jù)封裝成一個單幀發(fā)送即可；   

單幀數(shù)據(jù)收發(fā)（來源：ISO15765-2）

當需要傳輸?shù)淖止?jié)大于7個字節(jié)時，網(wǎng)絡層需要將數(shù)據(jù)封裝成一個首幀加若干個連續(xù)幀，然后再發(fā)送。

多幀數(shù)據(jù)收發(fā)（來源：ISO15765-2）

【例子1】：

CANoe Trace界面

請求10 01

響應 50 01 00 32 00 C8

請求和響應長度都在單幀范圍內(nèi)，則消息Trace中報文序列為：

請求 710：[02] 10 01 [00 00 00 00 00]

響應 720：[06] 50 01 00 32 00 C8 [AA]   

【例子2】：

CANoe Trace界面

請求22 F1 90

響應 62 F1 90 31 32 33 34 37 38 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

請求在單幀范圍內(nèi)，響應長度需要使用首幀+連續(xù)幀傳輸，則消息Trace中報文序列為：

請求 710：[03] 22 F1 90 [00 00 00 00]

響應 720：[10 14] 62 F1 90 31 32 33

響應 720：[21] 34 37 38 20 20 20 20

響應 720：[22] 20 20 20 20 20 20 20

04  如何快速學UDS？

4.1推薦的學習技巧 

自己嘗試編輯診斷調(diào)查問券文件，有條件的同學可以編輯Cdd文件

使用CANoe（或其余設備）調(diào)試診斷請求和響應，觀察Trace報文

按照診斷需求，軟件改寫簡單指令，并測試驗證   

診斷服務列表

DID列表

DTC列表

參考文件：

[1] CAN診斷輕松入門第一講-網(wǎng)絡層與應用層基本知識講解 - 知乎 (zhihu.com)

[2] CAN診斷輕松入門第二講-UDS服務講解 - 知乎 (zhihu.com)    

[3] CAN診斷輕松入門第三講-DTC知識講解 - 知乎 (zhihu.com)

[4] 《UDS協(xié)議從入門到精通》系列——到底什么是DTC？_uds dtc-CSDN博客

[5] 微信公眾號“汽車電子與軟件”：小公司如何使用”AUTOSAR”？

[6] ISO14229-1, Unified diagnostic services (UDS) – Part 1: Application layer (Release 2015)

[7] ISO15765-2, Road vehicles – Diagnostics on Controller Area Networks (CAN) – Part2: Network layer services