浅谈电动汽车ISO-14229 UDS诊断协议

## 概述
ISO-14229标准的也称为UDS（Unified Diagnostic Services），是一种面向汽车电子控制单元（ECU，Electronic Control Unit）的统一诊断服务，不仅用于诊断汽车故障，还用于刷写软件等应用场景，可以说是目前汽车电子领域应用最广泛的技术协议之一。

UDS简单来说是一种Client/Server的通信服务，即Tester（诊断仪）向ECU发送诊断服务请求（Request），ECU则向Tester发送对应服务请求的响应（Response）。较为复杂的是，ISO-14229标准针对每种诊断服务定义了不同的子功能、寻址方式、参数等，其响应报文不是唯一的，对于初学者可能感到困扰。个人最近接触了基于CAN总线的UDS诊断协议（UDS on CAN），并总结了本文，供大家一起探讨。

## 一、ISO-14229标准基本知识

(1) 服务ID（SID，Service Identifier）

ISO-14229标准定义了25种不同的诊断服务，为区分具体的诊断服务，使用1个字节的服务ID作为服务的唯一识别码。当我们想表达一个具体的诊断服务时，有时候直接说出它的服务ID比起全称会更加简洁有效。表1所示是ISO-14229标准定义的诊断服务汇总列表。当然，并不是所有的诊断服务需要支持，标注有\*符号为常用诊断服务。

表1 UDS诊断服务汇总

![](/media/202402/2024-02-29_100955_9685900.704828435505801.png)

(2) 子功能（Sub-function）

有些诊断服务支持子功能，以细分为更具体的服务类型。比如，0x11服务用于ECU复位，子功能01和03可分别解释为硬件复位和软件复位。前面提到的表1中标注了$符号的服务表示支持子功能。值得注意的是，当子功能所占的1字节最高位（正响应抑制位）置1时，其正响应不需要回复。

(3) 参数（Parameter）

用于描述诊断服务的额外信息（如Data Identifier），多见于子功能不支持的服务，但子功能支持的服务不一定都有参数信息。

(4) 寻址模式（Addressing Type）

Tester发送Request的目标ECU地址根据以下方式指定：

①物理寻址（Physical Address）：即一对一通信，用于Tester已知需要诊断的ECU；

②功能寻址（Functional Address）：即一对多通信，用于Tester向所有ECU请求诊断服务。

(5) 负响应码（Negative Response Code）

当请求服务执行失败时，ECU向Tester反馈的失败原因代号，简称NRC。表2列出了常见的负响应码。

表2 常见负响应码

![](/media/202402/2024-02-29_101042_1841460.5442678221585764.png)

## 二、诊断数据分析

(1) 报文基本格式

诊断报文格式的主要区分于服务是否带子功能，如表3所示。明显的规律是正响应报文的SID字段在其请求报文的SID基础上增加了0x40，而负响应帧都含有0x7F和NRC负响应码。

表3 报文基本格式

![](/media/202402/2024-02-29_101118_4226410.4787503517237631.png)

(2)多帧报文传输

当报文超过8个字节时，则需要将报文拆分成多帧，依次使用首帧、流控帧和连续帧进行传输，该部分知识可参考ISO-15765标准定义的传输层协议内容。

(3) 响应机制总结

ECU主要根据诊断服务请求报文`<SID>` + `<Sub-Function>` + `<Parameter>`各字段进行响应动作：

①物理寻址模式时，ECU处理请求报文的一般过程如图4所示（含正负响应过程）。只有当所有处理流程顺利执行时，ECU才会回复正响应；否则，ECU回复含有负响应码的错误。

②功能寻址模式时，多数情况下，ECU只回复正响应，负响应不予回复。

更具体的响应机制请见于本文最后的查阅附表总结，限于篇幅，这里不再逐个解释。