新能源汽车诊断UDS协议及实现

本书具有较强的专业性和针对性。作者长期从事新能源汽车整车控制、电子电气、软件开发等工作，非常熟悉UDS服务，将多年的工作经验进行了梳理和整合，形成了本书，以飨读者。全书以汽车电控系统、车载总线通信和诊断协议标准为基础，详细介绍了UDS协议栈架构、CAN驱动层、TP层、诊断应用层的实现，并围绕BootLoader、客户端通信、测试环节，介绍UDS诊断与实现。不但重视理论介绍，也与实践紧密结合，有助于提升读者的理论水平和解决实际问题的能力。

本书结合汽车电控系统软件中的BootLoader程序和上位机及脚本介绍UDS的使用场景，并深入讲解其功能，分为基础篇、核心篇、提升篇三部分。主要内容包括新能源汽车电控系统基础知识、基于CAN/LIN总线的通信协议、UDS协议栈架构、基于UDS的BootLoader、通过脚本实现UDS客户端通信、UDS测试等内容。 本书首先介绍新能源汽车电控系统基础、常用总线通信协议和UDS基础知识，让读者站在电控系统的角度了解UDS等协议栈的作用和诊断的相关知识，然后根据ISO 15765和ISO 14229标准的内容从使用者的角度对标准的实现进行详细的解释，最后在诊断协议的基础上以BootLoader程序和上位机及脚本的实现讲解其在客户端和服务器端的应用及其测试环境。 本书适合具有一定车载嵌入式软件开发和测试基础知识的读者，也可作为普通高等院校汽车相关专业的本科生或研究生学习汽车嵌入式软件开发的参考书，亦可供汽车电子行业软件工程师、总线网络开发工程师和总线测试工程师学习和参考。

前言 基础篇 第1章  汽车电控系统 2 1.1  汽车电控系统介绍 2 1.1.1  电控系统架构 2 1.1.2  工作原理 3 1.1.3  分类 5 1.1.4  发展情况 5 1.2  汽车电控系统开发 8 1.2.1  软件开发 10 1.2.2  硬件开发 10 1.3  AUTOSAR和功能安全 10 1.3.1  AUTOSAR架构介绍 10 1.3.2  功能安全概念介绍 11 第2章  车载总线通信介绍 13 2.1  CAN总线和LIN总线通信基础 13 2.1.1  CAN总线基础 14 2.1.2  LIN总线基础 18 2.2  常用车载通信协议 24 2.2.1  OSEK网络管理协议 24 2.2.2  CCP和XCP协议 26 2.2.3  J1939协议 28 2.2.4  UDS协议 29 2.3  其他总线通信技术 29 2.3.1  CANFD 29 2.3.2  车载以太网 30 第3章  诊断协议及其参考标准 32 3.1  OBD协议 32 3.1.1  OBD协议介绍 32 3.1.2  OBD协议参考标准 38 3.2  UDS协议 39 3.2.1  UDS协议介绍 39 3.2.2  UDS协议参考标准 39 3.3  UDS协议与OBD协议的区别 40 核心篇 第4章  UDS协议栈架构 42 4.1  UDS协议软件架构 42 4.1.1  CAN驱动层 44 4.1.2  TP层 45 4.1.3  诊断应用层 45 4.2  UDS数据流分析 46 4.3  如何实现UDS 48 第5章  CAN驱动层及其实现 49 5.1  S32K系列微控制器介绍 49 5.2  CAN驱动层提供的功能 51 5.3  S32K144的CAN驱动配置 51 第6章  TP层及其实现 60 6.1  TP层的作用 60 6.2  TP层协议 61 6.2.1  TP层协议概述 61 6.2.2  TP层相关术语定义 62 6.2.3  TP层总览及其服务概述 63 6.2.4  网络层协议 71 6.3  TP层协议实现 83 6.3.1  单帧 83 6.3.2  首帧 87 6.3.3  流控帧 90 6.3.4  连续帧 95 6.3.5  TP层参数 101 6.4  通信报文解析 102 6.4.1  单包报文传输 103 6.4.2  多包报文传输 103 第7章  诊断应用层及其实现 105 7.1  诊断应用层的作用 106 7.2  寻址概念 107 7.2.1  物理寻址 107 7.2.2  功能寻址 107 7.3  UDS请求与响应 108 7.3.1  UDS请求 108 7.3.2  UDS响应 110 7.4  UDS会话模式和安全访问 122 7.5  DTC信息 125 7.5.1  DTC格式 125 7.5.2  DTC相关的术语 125 7.5.3  DTC状态位定义和DTC状态掩码 126 7.5.4  DTC故障检测 133 7.5.5  DTC老化机制 135 7.5.6  DTC信息存储 136 7.6  常用诊断服务列表 139 7.6.1  BootLoader程序常用服务 140 7.6.2  应用程序常用服务 140 7.7  诊断应用层服务解析 140 7.7.1  10服务—诊断会话控制 141 7.7.2  11服务—电控单元复位 143 7.7.3  27服务—安全访问 145 7.7.4  28服务—通信控制 147 7.7.5  3E服务—测试设备在线 149 7.7.6  85服务—控制DTC设置 150 7.7.7  22服务—根据DID读数据 151 7.7.8  23服务—通过地址读内存 153 7.7.9  2E服务—通过DID写数据 155 7.7.10  3D服务—通过地址写内存 156 7.7.11  14服务—清除诊断信息 157 7.7.12  19服务—读取DTC信息 158 7.7.13  2F服务—输入输出控制 163 7.7.14  31服务—例程控制 165 7.7.15  34服务—请求下载 167 7.7.16  36服务—传输数据 169 7.7.17  37服务—请求退出传输 170 7.8  诊断应用层定时参数分析 171 7.8.1  定时参数分析 171 7.8.2  定时参数处理 172 7.9  诊断报文分析 173 提升篇 第8章  基于UDS的BootLoader 178 8.1  BootLoader介绍 178 8.2  BootLoader机制介绍 179 8.3  BootLoader的一般要求 181 8.3.1  通信要求 181 8.3.2  安全要求 181 8.4  BootLoader详细流程 182 8.4.1  Pre-Programming 阶段 182 8.4.2  Programming阶段 183 8.4.3  Post-Programming阶段 184 8.5  BootLoader软件架构与实现 185 8.5.1  最小系统和基本模块 185 8.5.2  内存分配 186 8.5.3  中断向量表的重映射 187 8.5.4  闪存驱动 187 8.5.5  程序跳转 187 8.6  电控单元OTA介绍 188 第9章  通过脚本实现UDS客户端通信 190 9.1  上位机和脚本编程语言 190 9.2  基于Python语言的UDS脚本 190 9.2.1  PeakCAN介绍 191 9.2.2  PeakCAN二次开发介绍 191 9.2.3  基于Python语言实现UDS通信 192 9.3  通过脚本实现上位机Flash BootLoader 203 第10章  UDS测试 204 10.1   Vector系统介绍 204 10.2   基于Vector工具链的测试系统介绍 204 10.3   UDS测试操作指导 205 参考文献 213