UDS诊断详解

一、UDS简介

UDS（Unified Diagnostic Service，统一诊断服务）是一项标准化的诊断服务，它是由国际电工委员会（IEC）于2006年发布的。

它是通用汽车电子（GENIVI）开发的一系列诊断规范的基础，用于诊断和测试车辆网络中的各个ECU（电子控制单元）。通过使用UDS协议，诊断工具和ECU之间的通信将变得标准化和通用化。目前，UDS已成为诊断车辆和ECU之间通信的行业标准。

二、UDS协议结构

UDS协议由三个部分组成：

1. 服务识别（SID）

SID是服务请求编号，是表示诊断功能的代码。每个SID对应一项服务，每个服务都有其相关的参数和返回值。

2. 数据识别（DID）

DID是指定数据标识符号，用于从ECU中读取数据。DID还定义了数据的尺寸和可以读取的范围。

3. 单元标识（PID）

PID是单元标识，用于与单个ECU进行通信。每个ECU都有一个唯一的PID，UUDS协议需要知道要与哪个ECU通信。

三、UDS的优点

1. 标准化和通用化

UDS协议的建立使得诊断工具和ECU之间的通信变得标准化和通用化，简化了诊断工具的研发和应用。

2. 高效性

UDS协议在诊断ECU时，使用了流量控制、超时和接收缓冲区等机制，保证了高效地传输数据。

3. 安全性

UDS协议通过对诊断会话的验证和对数据的认证和加密，保证了对诊断工具和数据的安全性。

4. 可扩展性

UDS协议可以很容易地根据新的需求和功能扩展，并通过第三方软件和硬件实现。

四、UDS的应用

UDS协议的应用非常广泛，特别是在汽车电子领域的诊断中，UDS协议已经成为了统一的诊断协议。它们具有以下优点：

1. 可诊断的控制模块

UDS协议允许对不同的控制模块进行诊断，例如发动机控制模块、变速器控制模块、ABS控制模块等。

2. 可读写的数据量

UDS协议可以读取、写入一个或多个数据。例如汽车实时数据、编程数据、配置数据等。

3. 可配置的诊断会话

UDS协议可以配置诊断会话以满足特定的要求。

4. 可申请的安全性等级

UDS协议可以在安全性等级之间进行切换，方便诊断工具和ECU之间的通信，并保证数据的安全性。

五、示例代码

1. UDS会话初始化代码

void uds_session_init(int addr, int legacy, int timeout)
{
    uds_data.init_addr = addr;
    uds_data.legacy = legacy;
    uds_data.session = UDS_SESSION_DEFAULT;
    uds_data.timeout = timeout;
}

2. UDS发送服务请求代码

int uds_send_request(int sid, uint8_t *data, uint16_t length)
{
    int i;
    uint8_t tx_buf[8] = {0};

    tx_buf[0] = 0;
    tx_buf[1] = sid;
    tx_buf[2] = data == NULL ? 0 : length;

    if (length) {
        for (i = 0; i < length; i++) {
            tx_buf[3 + i] = data[i];
        }
    }

    return uds_transmit(tx_buf, sizeof(tx_buf), uds_data.timeout);
}

3. UDS接收响应代码

int uds_receive_response(uint8_t *data, uint16_t *length, int timeout)
{
    int ret;
    uint8_t rx_buf[8] = {0};

    ret = uds_receive(rx_buf, sizeof(rx_buf), timeout);
    if (ret < 0) {
        return ret;
    }

    if (rx_buf[1] + 0x40 != uds_data.last_sid) {
        return -1;
    }

    if (rx_buf[0] == 0x40) {
        *length = rx_buf[1] == 0 ? 0 : rx_buf[0] - 0x40;
        if (*length) {
            memcpy(data, &rx_buf[2], *length);
        }
        return 0;
    }

    return -1;
}

4. UDS读取数据代码

int uds_read_data_by_id(uint16_t did, uint8_t *data, uint16_t *length)
{
    uint8_t did_buf[2];
    int ret;

    did_buf[0] = (did >> 8) & 0xFF;
    did_buf[1] = did & 0xFF;

    ret = uds_send_request(UDS_SID_READ_DATA_BY_ID, did_buf, sizeof(did_buf));
    if (ret < 0) {
        return ret;
    }

    ret = uds_receive_response(data, length, uds_data.timeout);
    if (ret < 0) {
        return ret;
    }

    return 0;
}

5. UDS写入数据代码

int uds_write_data_by_id(uint16_t did, uint8_t *data, uint16_t length)
{
    uint8_t buf[2 + length];
    int ret;

    buf[0] = (did >> 8) & 0xFF;
    buf[1] = did & 0xFF;

    memcpy(&buf[2], data, length);

    ret = uds_send_request(UDS_SID_WRITE_DATA_BY_ID, buf, sizeof(buf));
    if (ret < 0) {
        return ret;
    }

    ret = uds_receive_response(NULL, NULL, uds_data.timeout);
    if (ret < 0) {
        return ret;
    }

    return 0;
}

六、结论

本文介绍了UDS诊断协议的基本概念、协议结构、优点和应用。同时，给出了相关的代码示例和函数介绍。我们相信，这些内容将对初学者和从业人员提供有用的参考和帮助。