车载以太网诊断的应用

admin 2023年1月7日16:14:11IoT评论7 views2690字阅读8分58秒阅读模式

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随着车辆智能化、人性化和舒适性程度的不断提高,高级辅助驾驶(ADAS)系统和车载娱乐系统对于数据交互的要求也随之提高:大数据、高带宽和实时性。传统的车辆总线(CAN、CAN FD、LIN等)无法满足这些需求,因此以太网成为车辆总线家族的新成员。

本文主要介绍以太网诊断在车载网络中的应用,基于以太网的诊断协议ISO 13400以及以太网诊断解决方案。

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为何需要引入新的车辆总线



  • 日益庞大的ECU代码;

  • 不断增加的ECU数量,导致车内总线带宽不足;

  • 新的应用场景不断出现:并行的软件更新、远程诊断、大数据传输和车联网(车辆之间互联)。


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为何选择以太网?



新的总线必须满足如下条件:

  • 稳定可靠的通信;

  • 满足车规级的电磁兼容性;

  • 低成本;

  • 网络管理特性;

  • 高带宽。


当前已有的高速总线包括MOST、USB和以太网:

  • MOST:采用光纤作为通信介质,成本高;网络拓扑为环形串联结构,扩展性差;

  • USB:物理线束长度有限,电磁干扰特性差以及缺少网络和应用层协议;

  • Ethernet:通信速率和带宽满足需求,同时在其他领域得到广泛的应用推广,有丰富的网络和应用层协议支持。

因此以太网成为新一代车辆总线。随后,ISO国际标准化组织制定了基于以太网的诊断规范协议(ISO 13400,Diagnostic communication over Internet Protocol):


ISO 13400-1位于Application Layer之上,包括DoIP通用信息、应用场景的描述。


Application Layer:对应的协议是ISO 14229-1和ISO 14229-5。前者是对UDS的完整定义,后者是UDS协议在网络协议传输的具体应用和限制。


Session Layer:ISO 14229-2定义所有的诊断通信,为上层提供统一的接口,不会因为底层通信介质的变化而改动上层应用。


Transport Layer和Network Layer:ISO 13400-2规定在Transport Layer使用TCP/UDP协议,在Network Layer使用IP协议,以及DoIP通信的专属内容:DHCP和AutoIP机制、DoIP Header中Payload Type的报文功能定义等等。


Physical Layer和Data Link Layer:ISO 13400-3制定了车辆通信接口和测试设备的技术要求。


ISO 13400-4制定了最低限度的诊断以太网连接器的要求。

车载以太网诊断的应用

图1 ISO 13400与OSI参考模型


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车载以太网解决方案



车载以太网诊断的应用

图2 V模型示意图


  1. 在前期需求方面,可以利用CANdelaStudio基于诊断需求规范创建和编辑诊断数据库,以数据库的形式贯穿车辆整个周期(前期研发—产线量产—售后),确保诊断数据的正确性和一致性。

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    图3 DoIP接口参数信息

  2. 在功能实现方面,Vector为用户提供符合AUTOSAR标准的基础软件,包括以太网协议栈。用户可以根据具体的需求选择相应的基础软件模块。

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    图4 MICROSAR——符合AUTOSAR标准的基础软件


  3. 测试是验证功能是否按照需求规范实现的最终手段,可分为手动测试和自动测试。


    > 手动测试

    - 将诊断数据库文件加载到CANoe中。

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    图5 加载被测ECU的诊断数据库文件

    诊断控制台(Diagnostic Console)中,基于测试用例测试逻辑手动发送诊断请求,验证诊断功能。用户可以通过Trace窗口观察解析后的DoIP数据。

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    图6 手动测试诊断控制台

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    图7 DoIP数据解析


    > 自动测试

    CANoe.DiVa可以基于诊断数据库自动生成测试用例。首先新建一个工程,将诊断数据库加载到CANoe.DiVa中。详情请关注公众号【车端】

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    图8 DiVa加载诊断数据库

    通过相关配置自动生成测试用例,并将生成的测试工程导入CANoe中,自动运行生成的测试用例。

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    图9 在CANoe中导入测试工程


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    图10 自动运行测试工程


    自动生成测试报告:

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    图 11 测试报告界面


    测试报告由三个部分组成:

    - 标识1是测试结果分组;

    - 标识2是测试用例的测试逻辑;

    - 标识3是测试过程中的数据流。


  4. 诊断仪以及刷写方面

    通用诊断仪 Indigo通过加载诊断数据库,便捷地实现诊断内容参数化,使得该工具可以适用于不同车型和不同控制器。Indigo可以快速获取ECU的数据信息(VIN码、软硬件版本号、供应商信息等)、故障信息(ECU中DTC信息、Snapshot Records、Extended Data Records)以及实时数据(电压、电流等)等等。

    车载以太网诊断的应用

    图12 Indigo界面

    上位机刷写工具vFlash按照vFlash Template中定义的顺序发送刷写请求,从而实现ECU的软件代码更新。在通过以太网进行刷写时,有以下内容需要设置:

    - 是否采用Activation Line激活DoIP功能;

    - IP地址分配的方式(DHCP、静态IP地址……);

    - 是否采用了VLAN。详情请关注公众号【车端】

    车载以太网诊断的应用

    图13 vFlash界面


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来源:车端


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