基于UDS的車載ECU診斷設(shè)計與測試方法研究

代士青 江芹

摘要：診斷功能是指在車輛運行過程中，電控單元不斷監(jiān)控系統(tǒng)的工作情況，當發(fā)生故障時判斷出具體的故障，以代碼形式（DTC）存儲下來，還可以記錄故障時的車輛關(guān)鍵信息以便高效解決故障。文章將基于 UDS 診斷服務(wù)對車載ECU進行診斷設(shè)計與測試方法的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：診斷功能;ECU;UDS

中圖分類號：U463.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）24-0168-02

1? UDS診斷服務(wù)介紹

在ISO 14229-1指定的25種統(tǒng)一診斷服務(wù)選取，可以分為六個功能單元，分別為：診斷和通信管理、數(shù)據(jù)傳輸、存儲數(shù)據(jù)傳輸、輸入輸出控制、例程控制、上傳/下載。

2? UDS的診斷系統(tǒng)設(shè)計

ECU在進行診斷系統(tǒng)設(shè)計時，并不要求ECU要開發(fā)所有的在文中提到的功能服務(wù)，而是需要根據(jù)各公司ECU的系統(tǒng)功能需求選擇性的開發(fā);UDS診斷服務(wù)是根據(jù)特有的診斷CAN報文來實現(xiàn)的。以下根據(jù)實際項目經(jīng)驗詳細描述ECU常用的UDS服務(wù)和診斷CAN報文參數(shù)。

2.1 故障讀取與清除服務(wù)

車輛故障時，通過自診斷功能檢測到系統(tǒng)部件故障，然后將故障的信息以代碼的形式存儲在ECU中，外部設(shè)備（診斷儀等）可以根據(jù)0x19服務(wù)讀取該故障信息，方便維修員分析故障原因，排除故障;同時故障排除后可以通過0x14服務(wù)清除歷史故障。

2.2 讀取寫與入?yún)?shù)服務(wù)

ECU中存在大量車輛、ECU本身信息，在診斷過程中可能會調(diào)取對照進行故障鎖定，此時需要 0x22 服務(wù)，讀取 ECU 中特定的變量值。例如ECU 軟硬件版本、控制器零件號、電源電壓、 油水溫、車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、開關(guān)狀態(tài)、等數(shù)據(jù)，提供實時的車輛狀態(tài)供維修員分析。讀取特定數(shù)值時需要按照ECU提供存儲信息位置進行讀取。對于需要更新的參數(shù)以及變量、復(fù)位已學(xué)習(xí)數(shù)值等，也可以通過 0x2E服務(wù)來寫入到ECU中， 從而實現(xiàn)針對不同車輛的參數(shù)數(shù)據(jù)更新。

2.3 輸入與輸出控制服務(wù)

0x2F服務(wù)在車輛診斷時也應(yīng)用廣泛，該服務(wù)可更改ECU輸入信號的值、內(nèi)部功能或者控制ECU的某個輸出（執(zhí)行器），例如柴油DPF再生功能，為測試部分電子器件遠轉(zhuǎn)，但是只有在特定的車輛運行條件下該功能才能被激活，當條件不滿足時，ECU會拒絕輸入輸出控制請求報文并發(fā)送否定響應(yīng)碼。

2.4 程序下載服務(wù)

對ECU有部分操作是需要解鎖，例如寫入服務(wù)、輸入輸出控制服務(wù)等，需要先對ECU進行解鎖，通過0x27服務(wù)發(fā)送相應(yīng)的診斷請求，請求種子以及發(fā)送秘鑰，只有當外在診斷設(shè)備發(fā)送的秘鑰與ECU中計算的秘鑰相同時，ECU才會解鎖，才可以進行下一步操作。以此機制防止ECU內(nèi)部數(shù)據(jù)被他人解鎖篡改。

2.5 診斷CAN報文參數(shù)

診斷CAN報文一般采用CAN形式（標準幀與擴展幀）發(fā)送，有功能和物理尋址兩種方式，詳細CAN標識符含義見表1。

3? 車載ECU的診斷測試

診斷系統(tǒng)根據(jù)需求設(shè)計好后，可以根據(jù)ECU的診斷協(xié)議，使用CANdelaStudio軟件編制CDD診斷數(shù)據(jù)庫;CDD文件編制好后，使用CANoe軟件加載CDD文件，可以對ECU進行診斷服務(wù)的訪問，實現(xiàn)類似簡要診斷儀的功能，如圖1和2所示。

也可使用CANdiva軟件加載CDD文件生成工程文件，然后CANoe加載diva工程文件就可以對ECU進行正向、反向診斷測試，以驗證ECU各診斷服務(wù)能否根據(jù)請求報文內(nèi)容進行正確響應(yīng)，如圖3所示，測試完成后會自動生成測試報告，可以根據(jù)測試報告分析控制器具體哪一項內(nèi)容不滿足要求進行改正更新，重復(fù)測試。如圖4所示。

4? 結(jié)論

文章淺析統(tǒng)一診斷服務(wù)在車載ECU應(yīng)用。隨著汽車技術(shù)日新月異尤其電氣化和智能化在車輛上的發(fā)展應(yīng)用，在產(chǎn)品研發(fā)、工程設(shè)計、測試驗證、生產(chǎn)制造到售后服務(wù)的整個生命周期中診斷技術(shù)越來越受重視。因此對于統(tǒng)一診斷服務(wù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用研究也將越來越重要！

參考文獻：

[1]ISO 14229-1_2013_Road vehicles-Unified diagnostic services （UDS）-Part 1_Specification and requirements.

[2]ISO 15765-2_2016_Road vehicles-Diagnostic communication over Controller Area Network - Part 2_ Network layer services.

[3]沈凱.基于UDS協(xié)議的純電動汽車整車控制器故障診斷研究[D].湖北汽車工業(yè)學(xué)院，2017.