UDS诊断协议——网络层协议-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了UDS诊断协议——网络层协议。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、UDS诊断协议概述

UDS(unified Diagnostic Service，统一诊断服务)是一个在整个汽车系统上经常使用的设备维护协议。其主要遵循： ISO-15765、ISO-14229,其ISO-15765协议是适用于网络层的协议，主要规范了“传输协议和网络层服务”， ISO-14229协议对应用层、会话层做出了定义。

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二、网络层协议

协议功能

UDS网络层主要目的把数据转换成能适应CAN总线规范的单一数据帧，从而进行传输。如果将要传输的报文长度超过了CAN数据帧的长度，则需要将报文信息进行拆分后传输，每次至多可以传输4095个字节长度的报文。

网络层协议数据单元（N_PDU）

网络层协议数据单元（N_PDU，Network_Protocol Data Unit）包含N_AI，N_PCI，N_Data。即地址信息，协议控制信息和数据。

地址信息主要由三种寻址方式：隐含源地址、目标地址、寻址方式信息

协议控制信息主要用于标识N_PDU类型：单帧，第一帧、连续帧，流控帧。

协议控制信息(N_PCI)

N_PCL字节概要：

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N_PCL type值的定义：

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1、单帧(SF)

一帧can报文就可以处理完uds服务。can报文首字节为N_PCI字节，单帧字节预览如下图所示：

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单帧字节中相关值说明：

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举例说明：单帧传输 03 49 53 44 00 00 00 00

单帧can报文首字节高4bit为0表示首帧，首字节低4bit表示单帧数据长度，即N_Data的有效字节数。通过上面报文我们可以看到N_Data有效字节数为3，有效字节数不足8字节，可填充任意数，这里填充00。在接收方接收到该can报文后，解析can报文首字节03便可知该报文为单帧且只有3个有效字节数，后续全为补充的无效字节数。

2、首帧（FF）

如果发送方发送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。首帧字节预览如下图所示：

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首帧字节中相关值说明：

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举例说明：首帧传输 10 18 00 00 00 00 00 00

can报文首字节高4bit为1表示首帧。首字节低4bit和byte2组合12bit表示发送方发送的数据长度，即N_Data的有效字节数。在图中可以看到N_Data有效字节数为0x018，即24个有效字节数。因此如图所示，在接收方接收到该can报文后，解析can报文前两个字节0x10 0x18便可知该报文为第一帧且有24个有效字节数，后续全为补充的无效字节数。

3、连续帧（SN）

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。连续帧是发送方为了发送大量数据字节而采用的方法，发送模块将发送的数据进行拆分，通过多帧传送的方式传递出去。

连续帧字节总览图：

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SN表示 Sequence Number，用来指示连续帧的序号是多少，使用这个机制的目的就是为了让发送方按顺序发送CF，并且接收方在接收CF的时候，能根据 SN 来判断数据帧是否按照正确顺序来接收，从而做出相应的判断。

SN一共有4位表示，所以其可以表达的范围是 0x0 - 0xf；

相应的，对于 SN 标准是有一条约束的：

（1）、SN应该从0开始计数，首帧的序列号应该为0，首帧虽然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；

（2）、连续帧的第一帧的序列号应该为1；

（3）、当拆分传输时，SN 序列号加一递增；

（4）、SN的值不应受任何流控制帧的影响；

（5）、 SN的值循环增加。

举例说明：连续帧传输 23 00 00 00 00 00 00

can报文首字节byte1高4bit为2时表示该帧为连续帧CF。byte1低4bit 为连续帧的顺序号SN。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。

4、流控帧（FC）

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。

流控帧字节总览图：

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流控帧FS值定义：

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流控帧BS值定义：

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流控帧间隔时间STmin值定义：

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举例说明： 30 02 14 00 00 00 00 00

can报文首字节byte1高4bit为3时表示该帧为流控帧FC。byte1低4bit为流状态FS（0表示继续发送、1表示等待、2表示溢出即第一帧中的FF_DL信息的长度超过接受实体缓冲区的大小），byte2为块大小（允许一次可连续发送连续帧CF的次数），byte3为发送方发送连续帧CF与连续帧CF间的最小间隔时间。

网络层定时

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

由六个参数得出几种超时有：
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_Cr超时：接收方没有收到连续帧。
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。