继传统CAN线、MOST、FlexRay以及CAN-FD后,车载以太网将凭借其低成本、高带宽、高传输速率、网络实时而被纳入到新型整车总线中。尤其在娱乐信息系统及T-Box子网中,采用以太网传输视频数据代替原有各模块间复杂连接线将很大程度减少线束重量及复杂度。同时以太网也将是未来解决如何快速更新ECU软件及标定的主要策略之一。
DoIP技术,在UDS诊断服务基础上,通过TCP/IP及以太网来进行远程车辆诊断,协议定义在ISO 13400,文档中详细描述了外部测试及刷新设备如何与整车内部ECU通过以太网及TCP/IP协议进行通讯。
文档目前分三份:
— Part 1: General information and use case definition
— Part 2: Transport protocol and network layer services
— Part 3: Wired vehicle interface based on IEEE 802.3
以下两份正在筹备中。
— Part 4: Ethernet Diagnostic Connector
— Part 5: Conformance test specification
本文主要简介ISO13400的part1部分:General information and use case definition
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文档概述
ISO13400架构实现基于互联网的OSI 7层模型(详见ISO/IEC 7498-1及ISO/IEC 10731),各层采用的协议见以下表格。
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OSI七层模型自上向下分成应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,以及物理层。但ISO13400涉及到的主要分布在传输层、网络层、数据链路层、物理层四层中。
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根据互联网中的定义, OSI模型中,由软件(进程)或者硬件(输入/输出芯片)实现的活跃部分称之为实体Entity,用于进行信息的发送或者接收。实体是子系统中的活动单元,每一层被拆分成多个实体,同一层内的通讯由不同子系统上的对等实体(Peer-Entity)来实现。
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DoIP诊断网络架构
整个DoIP诊断网络架构由所有的Entity实体与外部的测试设备组成。
有简单的外部设备点对点与车内单独某个DoIP实体连接,或是在一个复杂的分布式网络中,多台测试设备通过DoIP网关与多台车辆中的多个DoIP实体以及子网进行连接通信。
DoIP的应用场景具体有三个:
1. 售后模式 车辆的检测与维修
在维修厂里,外部的检修设备不需要使用传统ALDL口硬线连接,通过TCP/IP协议与车辆建立直接联系,并按照指令顺序将可靠请求发送给车辆DoIP实体,而后模块反馈出车辆实时的错误追溯信息。
2.产品/工厂模式 车辆ECU的模块刷新
外部刷新设备根据既定的刷新流程步骤,通过以太网或TCP/IP协议在进行安全访问及模块解锁后与车辆内部模块IP网络建立通信。车辆内部网络对外部刷新设备传输过来的Op及标定文件应支持下载以及写入操作。
产品模式下,工程开发工具往往实现的是设备与模块DoIP实体点对点的通讯与刷新,但在工厂模式下,采取的则是刷新设备对整车进行的并行刷新操作。
3. 在工厂模式总装终检线工位进行检测维修
在工厂制造环节,外部检测设备会按照指定顺序,对接入IP网络的车辆进行终检工位的完整性测试。与售后模式下有所不同的是,在工厂环节,外部测试设备通常会与整车多个模块的多个DoIP实体进行连接以及并行通讯。
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诊断连接场景
单台车与外部设备使用双绞线点对点通信
这种方式意味着在进行IP诊断时,系统不会受到来自其他车辆或者设备的干扰,通常用IP寻址或者自动配置。
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通过无线网络连接单车与单一外部测试设备
在这种场景下,意味着无线网络中可能会存在多辆车或者多个设备,因此无论是车或者是设备都应具备判别机制,能在网络下识别出所需要连接的对象,并且拒绝来自其他车辆或者设备的请求信号。当然,设备与车辆本身都应具备自动接入到已存在的IP网络的能力。应用场景如维修厂
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单设备与多辆车进行无线连接
在该场景下,只有外部测试设备需要有点对多连接的能力(sockets),如在工厂里某一台产线整车刷新服务器需要同时对多台车辆进行并行刷新。
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单车与多个外部设备连接,但只允许同时只建立一条通道
车辆具备了与多部设备连接的能力,对于车辆来说,需要具备区分诊断请求还是反馈的能力。而对于外部设备,则需要有判断当前车辆是否有在与其他设备进行通讯的能力。该情况会发生在工厂模式下,在某些网络重叠区域,某台设备需要对车辆进行模块的刷新,而另一台设备则需要对该车辆进行检修时。
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DoIP在Part1中概述较为简单,另两份文档中详解了IP诊断功能及模式,后续会再做介绍。欢迎与我交流,谢谢。
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