基于ISO 13400标准的通信协议解读

王远波，陈姿霖，杜彬，田彬

（陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西 西安 710200）

1 概述

ISO 13400协议定义了基于TCP/IP协议及以太网进行车辆的故障诊断和软件升级。该协议覆盖了通信的物理层（ISO 13400-3）、数据链路层（ISO 13400-3）、网络层（ISO 13400-2）、传输层（ISO 13400-2），通信的应用层使用的协议为ISO 14229-1和ISO 14229-5。

本文主要介绍ISO 13400-2协议中基于因特网协议（IP）、传输控制协议（TCP）及用户数据报协议（UDP）3种协议配合进行外部测试设备和车辆控制器之间诊断通信的要求，因车辆网络架构不同，该协议由一个或多个DOIP实体实现，其中TCP和UDP协议都属于传输层协议。

在ISO 13400-2协议中规定了16个指令，通过组合这些指令，完成车辆声明、车辆识别、路由激活、在线检查、实体状态、电源检查、诊断交互等功能的执行，功能的指令和执行结果通过基于DOIP消息的车辆通信协议实现，本文介绍几种常用的指令。

2 DOIP消息

在传输层上，DOIP消息可以通过TCP协议和UDP协议传递，消息从数据链路层到应用层各层的格式定义见图1。

图1 各层格式定义

2.1 消息结构

DOIP报头结构如图2所示，各部分定义见表1。

表1 DOIP报头

图2 DOIP报头结构

2.2 负载类型介绍

2.2.1 通用DOIP报头否定响应消息

该负载类型（表2）主要用于开发阶段的外部测试设备（非批产状态的临时设备）来验证DOIP实体中DOIP消息的正确实现，批产状态的外部测试设备不得使用该负载类型，通用DOIP报头否定应答数据结构见表3。

表2 负载类型描述

表3 通用DOIP报头否定响应数据结构

表4定义了通用的DOIP报头NACK码。

表4 通用的DOIP报头否定响应代码

2.2.2 车辆识别请求消息和响应消息

为了使外部测试设备能够访问DOIP实体，需先通过车辆识别请求获取DOIP实体的VIN、EID、GID，车辆识别请求消息和响应涉及的负载类型为0001、0002、0003、0004，应用场景为：①外部诊断设备已获取DOIP实体的IP地址但未配置车辆VIN；②外部诊断设备已获取DOIP实体的IP地址和车辆的VIN/EID/GID。车辆识别报文格式如表5~表9所示。

表5 车辆识别请求消息和响应数据结构

表9 车辆识别响应消息

表6 无消息负载的识别请求报文

表7 带EID的车辆识别请求报文

表8 带VIN的车辆识别请求报文

2.2.3 路由激活请求和响应消息

为了使边缘节点能够路由外部测试设备和DOIP实体之间的诊断请求和响应，需先通过路由激活请求报文激活边缘节点的路由功能，路由激活请求和响应的负载类型为0005、0006。如表10~表14所示。

表10 路由激活请求和响应数据结构

表11 路由激活请求消息

表12 路由激活响应消息

表13 激活类型

表14 路由激活响应码

2.2.4 诊断请求和诊断响应消息

外部测试设备和车内DOIP实体按照如下顺序和原则使用和处理诊断请求和诊断响应消息，任何UDS指令的下发和ECU执行结果的反馈都使用负载类型为8001、8002、8003的DOIP报文协同完成。如表15~表18所示。

表15 诊断请求和响应数据格式

表18 DOIP消息否定应答

表16 DOIP请求消息

表17 DOIP消息肯定应答

1）外部测试设备通过诊断消息向车内发送需要请求的消息（负载类型为8001）。

2）DOIP实体接收到消息后先进行DOIP报头和存储空间的判断，回复DOIP协议响应（肯定响应使用的负载类型为8002，否定响应使用的负载类型为8003）。

3）DOIP实体再进行UDS协议层面的诊断命令处理，不管执行的结果是肯定应答还是否定应答，均使用负载类型为8001的DOIP报文进行回复。

诊断消息否定确认码见表19。

表19 否定确认码

3 结束语

目前国内外基于车载以太网的诊断和软件升级都是基于ISO 13400协议进行展开的，ISO 13400涵盖了传输协议和网络层服务、连接接口、诊断连接器、一致性测试等方面，在整车和零部件设计过程中，可参考该协议进行。