KWP2021诊断通讯协议总结.docx

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1、KWP2023诊断通讯协议总结KWP2000(KeywordProtoco12000)是欧洲汽车领域广泛使用的种车载诊断协议标准，该协议实现了一套完整的车载诊断服务，同时满足E-OBD(EuropeanOnBoardDiagnose)标准。KWP2000协议仅对其中三个子层进行了定义说明，即：应用层(第七层)、数据链路层(第二层)与物理层(第一层)。物理层：这部分描述了基于IS09141用以实现诊断服务的物理层，用于配置硬件系统，指导接口电路的设计，同时将在IS09141-2中描述的物理层扩展成能够满足提供12V或者24V电压的车辆的条款。数据链路层：这部分定义了数据的传送格式，描述了诊断服务

2、的通用要求，同意1个诊断仪操纵在1个随车ECU(比如电子燃油喷射、自动变速箱及防抱死系统等)中的诊断功能。这些随车ECU嵌于车辆中，通过串行数据链路相连接。应用层：这部分包含如下规范:服务标识符的字节编码及其十六进制数值；诊断服务请求与响应参数的字节编码；标准参数的十六进制数值。根据IS014230的规定，KWP2000通信消息基本格式如图1所示。一条消息结构包含头部(header)、数据字节(data-byte)、校验与(checksum)等三部分。图1KWP2000的报文格式Fmt格式字节(Formatbyte)Tgt目标地址字节(Targetaddressbyte)Src源地址字节(So

3、urceaddressbyte)1en长度字节(1Cngthbyte)Sid服务标志符字节(SeVieeIdentificationbyte),分请求服务与响应服务两类CS校验与字节(Checksumbyte)上标1一一表示可选，由格式字节(Fmt)决定上标2一一说明服务标识(Sid)是数据段的一部分(Data)在开始诊断服务之前，诊断设备务必对ECU(发动机CngineCOntrOIUnit)进行初始化，通过EC1J的响应获取EeU的源地址、通讯波特率、支持的报文格式、定时参数等信息。EC1J所支持的报文与定时参数信息包含在ECU返回的“关键字(KeyWord)”中(这也是协议命名的由来)。

4、关键字由两个字节构成，如图2所示，关键字的低字节中各位的含义如表1所示。图2关键字格式表1关键字低字节中各位的含义测试器(诊断设备)能够使用两种方式对ECU进行初始化，即5Baud初始化与快速初始化。关于这两种初始化的时序在数据链路层协议中均有明确规定。完成初始化过程后，测试器与ECU方可进行应用层的诊断服务与响应,IS014230-3规定了应用层的服务规范，包含诊断管理功能组、数据传输功能组、诊断信息传输功能组、输人/输出操纵功能组、远程启动ECU例程功能组、数据上载/下载功能组与扩展功能组。KWP2000最初是基于K线的诊断协议.由于K线物理层与数据链路层在网络管理与通讯速率上的局限性，使

5、得K线无法满足日趋复杂的车载诊断网络的需求。而CAN(Contro1IerAreaNetwork)网络由于其非破坏性的网络仲裁机制、较高的通讯速率(可达IMbps)与灵活可靠的通讯方式，在车载网络领域广受青睐。因此，近年来欧洲汽车领域广泛使用了基于CAN总线的KWP2000,即IS015765协议，而基于K线的KWP2000物理层与数据链路层协议将逐步被淘汰。KWP2000协议分析与基于CANoe的开发测试摘要：本文介绍了欧洲汽车领域广泛使用的车载诊断协议KWP2000,针对KWP2000诊断服务在K线(ISO14230)与CAN总线(ISO15765)上的两种实现方式，对协议的核心内容与进展

6、历史进行了较为深入的剖析与对比。本文还介绍了使用Mat1abZSimu1ink/StateF1ow进行协议开发的通常流程，与该协议在Vector公司的CANoe软硬件平台上的应用实现与开过程。关键词：KWP2000,K线，CAN总线,开发，CANoe1前言在汽车故障诊断领域，针对诊断设备与汽车ECU之间的数据交换，各大汽车公司几乎都制订了有关的标准与协议。其中，欧洲汽车领域广泛使用的一种车载诊断协议标准是KwP2000(KeywordProtoco12000),该协议实现了一套完整的车载诊断服务，同时满足E-OBD(EuropeanOnBoardDiagnose)标准。KWP2000最初是基于

7、K线的诊断协议，由于K线物理层与数据链路层在网络管理与通讯速率上的局限性，使得K线无法满足日趋复杂的车载诊断网络的需求。而CAN网络(Contro11erAreaNetwork)由于其非破坏性的网络仲裁机制、较高的通讯速率(可达IMbPS)与灵活可靠的通讯方式，在车载网络领域广受青睐，越来越多的汽车制造商把CAN总线应用于汽车操纵、诊断与通讯。近年来欧洲汽车领域广泛使用了基于CAN总线的KWP2000,即ISO15765协议，而基于K线的KWP2000物理层与数据链路层协议将逐步被淘汰。在网络协议开发与测试应用方面，美国MathWorks公司与德国Vector公司提供了功能强大的开发与测试工具

8、，可分别用于协议栈源码的开发与ECU测试。2基于K线的KWP2000协议基于K线的KWP2000协议标准要紧包含ISO/WD14230-1-14230-4,各部分协议与OS1模型的对应关系如表1所示。表1KWP2000协议与OIS模型的对应关系OSI模型基于K线的KWP2000基于CAN总线的KWP2000应用层ISO14230-3ISO15765-3表述层N/AN/A会话层N/AN/A传输层N/AN/A网络层N/AISO15765-2数据链路层ISO14230-2ISO11898-1物理层ISO14230-1,IS09141-2用户选择ISO14230-1规定了KWP2000协议的物理层规范

9、(K线、1线)，它在ISo9141-2的基础上把数据交换系统扩展到了24V电压系统。ISO14230-2规定了KWP2000的数据链路层协议，包含报文结构、初始化过程、通讯连接管理、定时参数与错误处理等内容。K线的报文包含报文头、数据域与校验与三部分，其中报文头包含格式字节、目标地址(可选)、源地址(可选)与附加长度信息(可选)，如表2所示。表2基于K线的KWP2000报文结构3报文头数据域校验与FmtTgt1)Src1)1en1)SId2).Data2).CS最长4字节最长255字节1字节1)可选字节，取决于格式字节Fmt的AIAO位2)服务标识符(ServiceID),数据域的第1个字节在

10、开始诊断服务之前,诊断设备务必对ECU进行初始化,通过ECU的响应获取ECU的源地址、通讯波特率、支持的报文头格式、定时参数等信息。ECU所支持的报文头与定时参数信息包含在ECU返回的“关键字(KeyWord)”中(这也是协议命名的由来关键字由两个字节构成，如图1所示，关键字的低字节中各位的含义如表3所示。图1关键字格式3表3关键字低字节中各位的含义3Bit=0=1A1O不支持格式字节中的数据长度信息支持格式字节中的数据长度信息A11不支持附加长度字节支持附加长度字节HBO不支持一个字节的报文头支持一个字节的报文头HB1不支持在报文头中包含目标地址/源地址支持在报文头中包含目标地址/源地址TP

11、O*)使用正常定时参数设置使用扩展定时参数设置TP1*)使用扩展定时参数设置使用正常定时参数设置*)只同意TPO,TP1=0,1或者者1,0诊断设备能够使用两种方式对ECU进行初始化一一5Baud初始化与快速初始化，关于这两种初始化的时序在数据链路层协议3中均有明确规定。完成初始化过程后，诊断设备与ECU方可进行应用层的诊断服务与响应。ISO14230-3规定了应用层的服务规范，包含诊断管理功能组、数据传输功能组、诊断信息传输功能组、输入/输出操纵功能组、远程启动ECU例程功能组、数据上载/下载功能组与扩展功能组。在诊断服务请求/响应过程中，诊断设备与ECU务必遵循图2所示的时序与有关定时参数

12、。关于初始化与诊断服务过程中出现的各类定时错误，在数据链路层与应用层协议里面都有相应的处理规范，诊断设备及ECU的应用程序都务必严格遵守。诊断设备服务请求ECU1ECU2诊断设备服务响应服务响应服务请求.叩口口-一口口二:丁口丁：TnTFir二口F:P:p:p:2P:图2K线诊断服务时序图33基于CAN总线的KWP2000协议基于CAN总线的KWP2000协议实际上指的就是ISO/WD15765-1-15765-4,该协议把KWP2000应用层的诊断服务移植到CAN总线上。数据链路层使用了ISO11898-1协议，该协议是对CAN2.OB协议的进一步标准化与规范化；应用层使用了ISo15765

13、-3协议，该协议完全兼容基于K线的应用层协议14230-3,并加入了CAN总线诊断功能组；网络层则使用ISO15765-2协议，规定了网络层协议数据单元（N_PDU,如表4所示）与底层CAN数据帧、与上层KWP2000服务之间的映射关系，同时为长报文的多包数据传输过程提供了同步操纵、顺序操纵、流操纵与错误恢复功能。表4网络层协议数据单元（N_PDU）格式7地址信息协议操纵信息数据域N_AI1）N_PCI2）N_Data3）1）地址信息：包含源地址（SA）、目标地址（TA）、目标地址格式（TAJType）与远程地址（RA）2）协议操纵信息：包含四种帧格式，见表53）数据域：KWP2000服务标识

14、符（ServiceID）+服务参数应用层协议规定了四种服务数据结构，.Request、.Indication.Response.Confirm,分别用于诊断设备（Tester）的服务请求、ECU的服务指示、ECU的服务响应与Tester的服务确认。这些数据结构中包含了地址信息、服务请求ID与服务请求参数等内容。基于CAN总线的KwP2000诊断服务流程如图3所示。T”1应凫程序TUrgJ8TtwRICUFaECVff1EC晦用相序SRtqI.U5DaUIUq一r.V5Dkt.IndXndM.VSDttSrvic.VvfeIUtpM.USOtnCfaM.USDtInd产图3基于CAN总线的KWP

15、2000诊断服务流程图从上面的服务流程能够看出，基于CAN总线的KWP2000协议支持多包数据传输，同时多包数据的管理与组织是在网络层完成的，应用层不必关心数据的打包与解包过程。为实现这一功能，网络层定义了四种PDU（以PC1类型进行区分，如表5所示）：单帧（Sing1CFrane,SF）数据域及PCI可在一个CAN数据帧中容纳时，服务报文以单帧CAN报文进行发送。第一帧（FirstFrame,FF）数据域及PC1不能在一个CAN数据帧中容纳时，服务报文以多帧CAN报文进行发送，其中第一帧（FF）除传送数据外，还包含了多包数据的长度信息。连续帧（ConsecutiveFrame,CF）多包数据中除第一帧外的连续数据帧，除传送数据外，还包含了多包数据的包序号。流操纵帧（F1OwContro1FC）用于多包数据传输过程中的流操纵，不包含数据，