AUTOSAR中是如何实现UDS的

原创 汽车电子与软件 2024-09-29 08:35

作者 | 贲月亭
出品 | 汽车电子与软件


UDS作为汽车电子领域必备技能,之前文章《UDS基础知识介绍》已经介绍过UDS基础知识,AUTOSAR发展至今已经20多年,是行业内各大厂商智慧的结晶,其架构设计的内容依然是如今行业学习的标杆和榜样。本文将介绍UDS是在AUTOSAR软件中如何实现的。




#01

如何快速理解AUTOSAR中是如何实现UDS的
 
本文将从三个方面介绍,UDS功能如何在AUTOSAR中实现的

1)从交互关系理解Dcm

2)从配置参数理解Dcm

3)从软件代码理解Dcm

1.1 AUTOSAR中哪些模块与UDS相关? 



AUTOSAR诊断相关模块(图片来源:QSAR)

在AUTOSAR中用于实现诊断协议栈功能的模块是DCM和DEM  

  • DCM模块主要负责车辆电子系统与外部诊断工具之间的通信,实现诊断信息的传输和处理。

  • DEM模块主要负责处理和存储诊断事件(即故障和错误)及相关数据,如故障码(DTC)、故障状态字节、故障发生计数器、冻结帧数据等。

其余关联性较大的模块有CanTp,PduR,CanIf,Can等。

1.2 什么是Dcm 



Figure 7.1: Possible interaction between the submodules in the DCM

Dcm是一个比较复杂的模块,AUTOSAR将其内部分成三个子模块,DSL,DSD和DSP

1.2.1 DSL 


DSL(Diagnostic Session Layer)子模块确保与诊断请求和响应相关的数据流,监督并保证诊断协议定时,并管理诊断状态(诊断会话和安全)。   


DSL子模块提供了以下功能,它确保了诊断会话的安全性、可靠性和高效性:

  • 会话处理:负责处理诊断会话的开启、维持和关闭;

  • 应用层定时处理:管理超时时间、请求间隔以及响应等待时间等,以确保诊断过程的顺利进行;

  • 特定响应行为;

  • 每个诊断连接的身份验证状态处理;

1.2.2 DSD 


DSD(Diagnostic Service Dispatcher)是DCM的一个重要子模块。DSD的主要职责是处理报文的统一校验及将报文分发到内外部处理模块,它是DSL与DSP之间的桥梁,具有承上启下的作用。


DSD功能描述: 
 
  • 支持诊断服务标识符检查和诊断消息适配:检查其诊断服务标识符(SID)的有效性。这确保只有受支持的服务请求被进一步处理;

  • 处理“suppressPosRspMsgIndicationBit”;

  • 验证功能:对诊断请求的初步验证,包括检查请求的格式、长度、数据范围等是否符合协议要求;

  • 检查格式和子功能支持;

  • 将诊断消息分发到DSP子模块;

  • 组装正面或负面响应;

  • 启动传输。

1.2.3 DSP 


DSP(Diagnostic Service Processing)子模块负责处理实际的诊断服务(或子服务)请求,是处理实际诊断服务请求的核心部分。


DSP子模块功能描述:

  • 检查格式和子功能支持;

  • 组装响应;

  • 负面响应代码处理;

  • 诊断模式声明组:处理与诊断模式相关的请求,这些模式可能包括默认会话模式、扩展会话模式等。  
 
  • 环境条件依赖的执行:某些诊断服务的执行可能受到车辆当前环境条件(如发动机运行状态、车速、温度等)的限制

  • 发送/接收通信;

  • 传递SwDataDefProps属性从DEXT文件到Dcm Service SW-C;

  • 异步调用。



#02
从交互关系理解Dcm
 

职场信息交换(来源于网络)

软件的本质即交换,即模块与模块之间的信息交换;

诊断的本质在于信息交换

如何找到模块交互的信息?搞明白一个模块的内涵,最简单入手的就是先了解这个模块的接口,提供了参数?

2.1 如何简单的理解PDU? 


PDU是在通信网络中传输的数据单元,PDU负责封装和传递应用层数据,使得不同的模块和设备能够互相交换信息。   


依据通讯OSI分层模型,AUTOSAR分别定义了I-PDU,N-PDU,L-PDU用于不同的数据层;

  • PDU(交互层PDU):应用层信号的通讯数据单元,对于诊断I-PDU为n个N-PDU经过TP层打包封装组成;

  • N-PDU(网络层PDU):指单帧,首帧,连续帧,流控帧;

  • L-PDU(数据链路层PDU):包含CAN ID、Data Length和Data等信息;
         

 


 

AUTOSAR模块间PDU传输  

2.2 诊断发送 



Figure 9.9: Dcm to CanTp PDU transmission

关联PDU发送的主要函数有:

  • PduR_Transmit()

  • Dcm_CopyTxData()

  • Dcm_TpTxConfirmation()

  • PduR_CanTpCopyTxData()

  • CanTp_Transmit()

例子:

  • Dcm -> PduR:
  • I-PDU: 62 F1 90 31 32 33 34 35 36 37 38 20 20 20 20 20 20 20 20 20

  • PduR -> CanTp:   
  • I-PDU: 62 F1 90 31 32 33 34 35 36 37 38 20 20 20 20 20 20 20 20 20

  • CanTp -> CanIf:
  • N-PDU[FF]: [10 14] 62 F1 90 31 32 33
  • N-PDU[CF]: [21] 34 35 36 37 38 20 20
  • N-PDU[CF]: [22] 20 20 20 20 20 20 20


2.3 诊断接收 



关联PDU接收的主要函数有: 
   
  • Dcm_StartOfReception()

  • PduR_CanTpStartOfReception

  • Dcm_CopyRxData()

  • PduR_CanTpCopyRxData

  • Dcm_TpRxIndication

  • PduR_CanTpRxIndication

例子:

  • CanTp <- CanIf:
  • N-PDU[FF]: [10 14] 2E F1 90 31 32 33
  • N-PDU[CF]: [21] 34 35 36 37 38 20 20
  • N-PDU[CF]: [22] 20 20 20 20 20 20 20

  • PduR <- CanTp:
  • I-PDU: 2E F1 90 31 32 33 34 35 36 37 38 20 20 20 20 20 20 20 20 20

  • Dcm <- PduR:
  • I-PDU: 2E F1 90 31 32 33 34 35 36 37 38 20 20 20 20 20 20 20 20 20
      


#03
从配置参数理解Dcm  
 
AUTOSAR中的配置扮演着至关重要的角色,它对于确保汽车电子系统的灵活性、可重用性、可扩展性和互操作性具有重要意义。如下展示对Dcm学习比较有益的几个配置框图,并仅对其中部分做解释说明,详细的配置参数说明请参阅AUTOSAR标准规范。

3.1 DcmDsl 


   
AUTOSAR DCM: DcmDslBuffer configuration overview

DcmDslBuffer:上节所说的Dsl具有传输诊断消息的功能,来自PduR模块的数据,将会存储于这个DcmDslBuffer。

DcmDslBufferSize:诊断请求或响应最大长度,ISO15765-2网络层协议中定义诊断最大请求和响应长度为4095Byte;软件中为节省RAM资源,请求和响应的内容共用一个Buffer,从下图关联关系中则可以看出DcmDslProtocolRxBufferRef 与 DcmDslProtocolTxBufferRef都指向DcmDslBuffer。
         

 

   

AUTOSAR DCM: DcmDslProtocol configuration overview   

前文所述的Dsl时间管理功能,则可以从配置DcmDslProtocolRow看出。


AUTOSAR DCM: DcmDsd configuration overview   

DcmDsdService: 中主要包含支持的服务的配置信息,包含Session,Security,SID等。


AUTOSAR DCM: DcmDsdSubService configuration overview

DcmDsdSubService中主要包含支持的子服务的配置信息,包含Session,Security,SubID等。   
         

 

   
   
AUTOSAR DCM: Did配置



#04
软件代码理解Dcm
  
代码对于软件工程师的学习具有至关重要的作用,它不仅是软件开发的核心,也是工程师们提升技能、理解原理、解决问题和创新的基石。

详细软件代码参考Q版AUTOSAR----QSAR,开源网址:
https://gitee.com/QSAR/Software,基于开发板可直接运行调试。

建议大家阅览过程中可以相互对照QSAR代码与AUTOSAR原文档接口与配置部分,将会更容易的理解文档。



#05
快速学习UDS推荐技巧
  
  1. 自己编辑做CDD/ODX文件,使用CANoe测试;


  2. 基于开源软件QSAR,依葫芦画瓢修改诊断协议栈的软件,并验证。

联系方式 


欢迎一起学习交流(定期免费直播讲解)

   



参考文件:


[1] AUTOSAR R22-11 - AUTOSAR_SWS_DiagnosticCommunicationManager
[2] AUTOSAR R22-11 - AUTOSAR_SWS_DiagnosticEventManager
[3] AUTOSAR R22-11 - AUTOSAR_SWS_PDURouter
[4] AUTOSAR R22-11 - AUTOSAR_SWS_CANTransportLayer
[5] UDS基础知识介绍 – 汽车电子与软件
[6] Autosar通信入门系列02-一文看懂各层PDU_autosar pdu-CSDN博客
[7] CAN诊断轻松入门第一讲-网络层与应用层基本知识讲解 - 知乎 (zhihu.com)
[8] CAN诊断轻松入门第二讲-UDS服务讲解 - 知乎 (zhihu.com)
[9] CAN诊断轻松入门第三讲-DTC知识讲解 - 知乎 (zhihu.com)
[10] 《UDS协议从入门到精通》系列——到底什么是DTC?_uds dtc-CSDN博客
[11] ISO14229-1, Unified diagnostic services (UDS) – Part 1: Application layer (Release 2015)
[12] ISO15765-2, Road vehicles – Diagnostics on Controller Area Networks (CAN) – Part2: Network layer services
[13] 小公司如何使用“AUTOSAR”?– 汽车电子与软件
[14] 介绍一款开源的AUTOSAR-QSAR  – 汽车电子与软件
         

 

     

/ END /
         

 

    

  

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