AUTOSAR入门-基于以太网诊断

loohoolinda

AUTOSAR入门-基于以太网诊断



    人生病比如发烧了要看病，医生通过各种手段比如把脉、拍片等了解病情，然后对症下药。汽车也一样，当一个零部件ECU出现故障的时候一般会在仪表盘上显示出来，重大故障可能车都开不了，一些小的故障参数也会记录存储到汽车的内存里面，然后利用诊断仪器连接汽车读取出来，就知道汽车啥毛病了。

    下面一步一步深入，快速了解诊断功能和AS中对应的代码，给你提供无上心法，直通最高境界。

诊断框架

直观-》模型框架-》代码



    上图是不是很熟悉，你到4S店做保养，肯定有这个流程。直观上看师傅手里拿的就是诊断仪器，通过物理线连接到汽车上就可以知道车是否有毛病。



    上面介绍了4S店过程，现在先上升到模型角度，再描述下这个过程。上图中：

黄色箭头：当汽车出现故障的时候，DEM会收到故障信息，然后存储在NVRAM内存中

绿色箭头：记录故障后，如果故障影响其他功能，则FIM会禁用其他功能

蓝色箭头：诊断仪器连接汽车，经过硬件、协议栈层层软件到达DCM，然后去DEM读取故障信息。

DCM: Diagnostic Communication Manager，诊断通信管理。实现诊断通信协议，我们通常说的UDS协议（即ISO14229，是Unified Diagnostic Services，统一诊断服务，是诊断服务的规范化标准，比如读取故障码应该向ecu发什么指令，读数据流又是发什么指令），就是在这里配置的

DEM: Diagnostic Event Manager，诊断事件管理。就是用来记录和存储诊断事件的DTC（诊断故障码），下面连接NVRAM Manager，就是将这些诊断事件记录到EEP或者Flash中

FIM: Function Inhibition Manager，功能禁止管理。也就是当一些error出现的时候，禁止一些功能。比如当检测到控制器过电流的时候，关闭MOS或IGBT，防止炸管。就是说有一部分SWC是需要使能条件的，这些条件取决于故障内容（就是来源于下面的DEM中），而FIM负责根据故障内容关闭一些SWC或执行一些SWC。

2. 基于以太网诊断架构

为什么诊断这么重要？

    做AUTOSAR或者汽车相关的工作，总是跟诊断有很大的关系，我感觉诊断是汽车跟外界打通的第一条路，用来检查车辆故障用。但是其他的功能一看已经有了一条路，比如OTA升级，就没必要自己开辟一条路了，直接复用这条路就可以跟汽车通信，广义的诊断其实就是汽车跟外界的通信通道。

为什么需要网络诊断？

    传统的诊断是基于CAN总线的，就是上面说的去4S店，师傅用诊断仪器通过CAN连接线连接到汽车上导出数据。很明显需要线，这有点过时了，如果像家里的无线路由器一样，通过wifi就可以诊断，或者汽车5G联网后，在任何地方都可以诊断，4S店都不用去了。这些通过以太网都可以实现。

为什么需要DoIP？

    UDS只负责诊断业务，要实现网络上传输的秘密在DoIP（Diagnostic communication over Internet Protocol）。DoIP把跟网络相关的任务都揽过去了，比如DHCP分配IP的过程，网络会话管理、网络路由等。DoIP模块解析完DoIP报文后，剥离出来UDS报文再给Dcm处理。

DoIP协议格式是什么？

计算机网络中四层网络协议栈如下：



对应网络协议栈如下图：



DoIP Data是应用层协议报文。

DoIP协议报文如下（参考ISO13400规范，可以关注公众号，回复ISO获取）：



可以看到应用层是可以嵌套的，这里就是DoIP协议之上还有UDS协议。

Protocol Version:版本号

Inverse version：Protocol version的取反的值

Data Type: 业务类型--重点

DataLength：数据长度

Source Address:源地址

Target Address：目的地址

UDS：UDS报文（参考ISO14229规范，可以关注公众号，回复ISO获取）

3. 诊断实操

最新的代码我添加了一个发送诊断报文的socket工具，可以git pull更新
git clone https://github.com/thatway1989/as.gitcd asgit pull./autorun.sh
cd as/socket_toolmake./send_client.sh


上图中可以看到，发出去了两条DoIP报文，十六进制显示的，解析见下面wireshar抓包中比较清晰。下面先来看下DoIP的过程：



激活线激活：AS代码用的虚拟机，不需要

DHCP过程：AS中直接配置死的IP 172.18.0.200，这里不需要，见代码com/as.application/common/config/SoAd_Cfg.c中
{   /* for DCM */     .SocketId = 0,     .SocketLocalIpAddress = "172.18.0.200",     .SocketLocalPort = 13400,     .SocketProtocol = SOAD_SOCKET_PROT_TCP,     .AutosarConnectorType = SOAD_AUTOSAR_CONNECTOR_DOIP, },
车辆识别：AS虚拟机中可以先省略不做这个过程，后续再研究。

路由激活：基于TCP协议，我们发送的DoIP协议报文如下：

02 fd 00 05 00 00 00 07 be ef da 00 00 00 00

利用wireshark工具在ubuntu上对tap0端口（qemu虚拟出来的）抓包对应报文如下：



可以看到这条DoIP报文基于TCP，目的端口是13400，从172.18.0.1发给172.18.0.200，功能是0x0005 路由激活，源地址是0xbeef 激活类型是0xda

诊断请求：基于TCP协议，我们发送的DoIP协议报文如下：

02 fd 80 01 00 00 00 06 be ef fe ed 11 01



可以看到这条报文是DoIP报文的基础上又封装了UDS报文。

DoIP报文的功能类型是0x8001诊断请求，源地址是0xbeef，目的地址是0xfeed，这些地址都是在AS代码里面规定好的，见代码com/as.application/common/config/SoAd_Cfg.c里面。

另外UDS报文里面服务id是0x11ECU复位，类型是0x01硬复位。

4. 代码实操

    这里先说下AUTOSAR规范，因为这个规范非常详细，甚至繁琐。把某个模块里面有哪些函数，哪些变量名字参数都定义好了，跟代码息息相关。这里以DoIP为例，我们找DoIP的规范：https://www.autosar.org/nc/document-search/?tx_sysgsearch_pi1%5Bquery%5D=&tx_sysgsearch_pi1%5Bcategory%5D%5B64%5D=64

打开后，如下图，点击“Specification of Diagnostic over IP”



下载AUTOSAR_SWS_DiagnosticOverIP.pdf

打开发现全英文，不过这是一手的参考资料，我也是把这个pdf看了几遍的，能看英文就看吧。查看DoIP sws规范的第一章可以看到这么一个图：



    图里面的箭头就是我们发包工具的包在AUTOSAR框架里面走的路：

网卡驱动-》网络接口-》网络协议栈-》SoAd模块-》DoIP模块-》PduR模块-》Dcm模块。这个pdf其他部分，讲到具体模块了再详细展开说明。这里我们先串一下代码，查看qemu运行起来telnet中的打印：





这个是Pci网卡驱动打印的，代码在：com/as.infrastructure/communication/Pci/pci_asnet.c

网络协议栈Arccore代码里面用的LWIP，在as/release/download/lwip/src/netif/etharp.c中的ethernet_input-》ip_input-》tcp_input-》tcp_receive里面自己加打印



SoAd模块的打印，代码在com/as.infrastructure/communication/SoAd/SoAd.c



DoIP模块的打印，代码在com/as.infrastructure/communication/DoIP/DoIP.c



Dcm模块的打印，代码在com/as.infrastructure/diagnostic/Dcm/*.c中

    另外发包工具as/socket_tool文件夹下client.c和send_client.sh，了解socket编程就可以看懂，比较简单，这里不说明了。

后记：

    无上秘籍这篇文章里面就有，就看你资质如何能吸收多少了。笔者也是看AUTOSAR官网文档、Arccore源码、AS源码、csdn等研究了小半年一点一点摸索出来的，这个文章都串起来了，冰山一角已经为你打开，星辰大海等你来探索。

    后续为围绕数据报文走的路：网卡驱动-》网络接口-》LWIP网络协议栈-》SoAd模块-》DoIP模块-》PduR模块-》Dcm模块，一个一个模块的代码结合AUTOSAR规范和ISO规范进行介绍。

    Talk is cheap，show methe code！后续会继续更新，纯干货分享，无广告，不打赏，欢迎转载，欢迎评论交流！

往期回顾：

AUTOSAR入门-江湖

AUTOSAR入门-AS开源代码运行环境搭建

AUTOSAR入门-AS开源代码编译过程详解

AUTOSAR入门-AS平台工具命令和目录介绍

shuizhonghua

针对AUTOSAR入门并基于以太网诊断的讨论：

尊敬的同行，您好！针对AUTOSAR入门并基于以太网诊断的问题，我们首先需要理解诊断的重要性。汽车与人的关系越来越密切，类似于人类生病了需要医生诊断治疗，汽车中的ECU和其他部件发生故障时，也需要通过诊断工具进行故障检测与修复。基于以太网的诊断已成为现代汽车领域的发展趋势。它借助网络通讯技术，实现汽车与诊断设备之间的信息交互。这不仅提高了诊断效率，还使得诊断功能更加智能化和灵活。

在AUTOSAR架构中，我们可以直观看到诊断框架的结构。它基于特定的模型框架，这些框架通过抽象层将硬件与软件分离，使得开发者可以专注于上层应用的开发。代码实现是建立在这一框架之上的关键部分。为了深入了解诊断功能和代码实现，我们可以从直观层面开始，逐步深入到模型框架和代码层面。这对于初学者来说是一个很好的入门途径。通过与在汽车行业常见的4S店保养流程对比，我们更能直观理解这一流程的实用性和必要性。对于新手而言，深入理解并掌握这些内容将会大大缩短适应期，提高工作效率。