车载以太网网络测试-21【传输层-DOIP协议-4】

目录

  • 1 摘要
  • 2 DoIP entity status request/response（0x4001、0x4002）
    • 2.1 使用场景
    • 2.2 报文结构
      • 2.2.1 0x4001：DoIP entity status request
      • 2.2.2 0x4002：DoIP entity status response
  • 3 Diagnostic power mode information request/response（0x4003、0x4004）
    • 3.1 使用场景
    • 3.2 报文结构
      • 3.2.1 0x4003：Diagnostic power mode information request
      • 3.2.2 0x4004：Diagnostic power mode information response
  • 4 0x8001-0x8003：Diagnostic Message and Positive/Negetive Acknowledgment
    • 4.1 DOIP诊断报文处理流程
    • 4.2 报文结构
      • 4.2.1 诊断报文（0x8001-Diagnostic Message）
      • 4.2.2 诊断肯定确认报文（0x8002-Diagnostic message positive acknowledgment）
      • 4.2.3 诊断否定响应报文（0x8003-Diagnostic message negative acknowledgment）
  • 5 总结

1 摘要

本文接着对DOIP报文的车辆信息类以及诊断类报文进行介绍。主要从各类报文的使用场景、报文结构以及实例示例等方面进行详细解析。建议大家回顾上文专题的介绍，有利于系统性学习。
上文回顾：
车载以太网网络测试-20【传输层-DOIP协议-3】

2 DoIP entity status request/response（0x4001、0x4002）

2.1 使用场景

  1. 查询DoIP实体的状态：
    该报文用于向目标DoIP实体（如车辆中的ECU）请求其当前的状态信息。状态信息可能包括DoIP实体的活动状态、网络配置、诊断能力等。

  2. 诊断系统监控：
    诊断工具或测试设备可以通过发送DoIP entity status request报文，监控车辆中各个DoIP实体的运行状态，确保它们正常工作。

  3. 故障排查：
    当诊断系统出现通信问题时，可以通过发送该报文检查目标DoIP实体的状态，帮助排查问题。

  4. 支持动态配置：
    在诊断过程中，诊断工具可能需要动态获取DoIP实体的状态信息，以调整通信参数或诊断策略。

  • 应用场景：
    • 车辆诊断过程中，诊断工具需要检查某个ECU的DoIP状态。
    • 在车辆启动或网络初始化时，诊断系统需要确认所有DoIP实体的状态。
    • 在通信故障时，诊断工具需要检查目标DoIP实体的状态以定位问题。

通过DoIP entity status request报文，诊断系统可以高效地获取DoIP实体的状态信息，确保诊断通信的可靠性和稳定性。

2.2 报文结构

2.2.1 0x4001：DoIP entity status request

在这里插入图片描述
DoIP entity status request 报文的 Payload Type 为 0x0004，且没有有效载荷（Payload Length 为 0x00000000）。因此，其帧结构如下：

字段值描述
Protocol Version0x02DoIP 协议版本。
Inverse Version0xFD协议版本的反码。
Payload Type0x0004报文类型，表示 DoIP entity status request。
Payload Length0x00000000有效载荷长度为 0。
Payload无无有效载荷。

一个完整的 DoIP entity status request 报文的十六进制表示如下：

02 FD 00 04 00 00 00 00

2.2.2 0x4002：DoIP entity status response

该报文是DoIP entity status request的响应报文，DoIP节点用该响应报文来向诊断设备发送状态信息。报文的数据段定义如下：
在这里插入图片描述
DoIP实体状态请求和应答报文通过UDP报文实现。

  • Node Type (1 byte)
    • 节点类型，表示实体的类型（如0x00表示未定义，0x01表示DoIP网关，0x02表示DoIP节点等）。
  • Max Concurrent TCP Data Connections (1 byte)
    • 最大并发TCP数据连接数，也即是最多允许同时多少个TCP的连接存在。
  • Currently Open TCP Data Connections (1 byte)
    • 当前打开的TCP数据连接数。
  • Max Data Size (4 bytes)
    • 最大数据大小（以字节为单位），DoIP实体在一次逻辑请求中能够处理的最大数据量。

如下图所示：
在这里插入图片描述

3 Diagnostic power mode information request/response（0x4003、0x4004）

3.1 使用场景

在 DoIP 协议中，Diagnostic power mode information request/response 是用于获取或设置车辆电源模式信息的诊断服务。

  1. Diagnostic power mode information request (0x4003)

    • 作用：客户端（如诊断工具）使用此请求向车辆电子控制单元（ECU）查询当前的电源模式状态。
    • 使用场景：在诊断过程中，诊断工具可能需要了解车辆的电源模式（如点火状态、休眠状态等），以便执行适当的诊断操作。
    • 数据格式：通常是一个简单的请求报文，不包含额外的数据参数。

  2. Diagnostic power mode information response (0x4004)

  • 作用：ECU 对 Diagnostic power mode information request 的响应，返回当前车辆的电源模式信息。
  • 数据内容：响应报文通常包含以下信息：
    • 电源模式状态：如“点火开关打开”、“点火开关关闭”、“休眠模式”等。
    • 其他相关信息：如电源模式的转换状态或时间戳等（具体取决于实现）。
  • 使用场景：诊断工具根据返回的电源模式信息，决定下一步的诊断操作。例如，如果车辆处于休眠模式，诊断工具可能需要先唤醒车辆。
  1. 电源模式的意义
    车辆的电源模式是诊断通信的重要参数，因为它直接影响诊断操作的可行性和安全性。例如：
    • 在点火开关关闭的情况下，某些 ECU 可能无法响应诊断请求。
    • 在休眠模式下，车辆可能处于低功耗状态，诊断工具需要发送唤醒信号才能进行通信。

3.2 报文结构

3.2.1 0x4003：Diagnostic power mode information request

在这里插入图片描述
该报文可以被诊断设备用来请求DoIP节点的电源模式信息，报文数据段没有数据。

3.2.2 0x4004：Diagnostic power mode information response

该报文是Diagnostic power mode information request的响应报文。报文的数据段定义如下：

在这里插入图片描述
示例如下图：
在这里插入图片描述

4 0x8001-0x8003：Diagnostic Message and Positive/Negetive Acknowledgment

0x8001到0x8003是用于诊断报文和确认的报文类型。

4.1 DOIP诊断报文处理流程

  • DoIP遵循如下流程：
  1. 诊断设备发送一条诊断请求（0x8001-Diagnostic Message），该请求报文中包含有UDS诊断数据（DOIP报文的Payload）；
  2. DoIP节点收到后先对DoIP帧头、诊断数据长度等做判断，先返回一个DoIP层（传输层）的响应，如果各个条件都满足，则返回肯定响应（0x8002-Diagnostic message positive acknowledgment），否则返回否定响应（0x8003-Diagnostic message negative acknowledgment）。
  3. 当DoIP节点的DOIP传输层返回肯定响应后，再将诊断请求报文中包含的UDS诊断数据上报给UDS应用程序（应用层）进行处理，处理完成后，**不论是UDS肯定响应还是UDS否定响应，都用诊断报文（0x8001-Diagnostic Message）**将UDS诊断响应数据发送给诊断设备。

4.2 报文结构

4.2.1 诊断报文（0x8001-Diagnostic Message）

  • 用于发送诊断请求或响应消息。诊断请求通常由诊断客户端（如诊断工具）发送，诊断响应由诊断服务器（如车辆ECU）返回。
  • 典型场景包括读取故障码、读取传感器数据、执行诊断例程等。
字段长度 (字节)描述
Source Address（SA）2发送诊断报文的源地址（通常是测试设备的地址）。
Target Address（TA）2接收诊断报文的目标地址（通常是ECU的地址）。
User Data（UD）可变实际的诊断数据（如 UDS 请求或响应）。

以下是一条包含UDS诊断请求数据的DoIP诊断报文示例：
在这里插入图片描述
说明：

  • 诊断请求报文：
  协议版本：02协议版本取反：FDPayload type：8001（诊断报文）Payload Length：00 00 00 06源逻辑地址：0E 80（诊断设备逻辑地址）目标逻辑地址：10 21（DOIP节点逻辑地址）UDS数据：3E 00（请求UDS的3E服务）
  • 诊断肯定响应
  协议版本：02协议版本取反：FDPayload type：8002（诊断肯定确认报文）Payload Length：00 00 00 05源逻辑地址：10 21目标逻辑地址：0E 80UDS数据：00（诊断请求报文争取被处理）
  • 诊断响应响应
  协议版本：02协议版本取反：FDPayload type：8001（诊断报文）Payload Length：00 00 00 06源逻辑地址：10 21（DOIP节点逻辑地址）目标逻辑地址：0E 80（诊断设备逻辑地址）UDS数据：7E 00（肯定响应UDS的3E服务）

4.2.2 诊断肯定确认报文（0x8002-Diagnostic message positive acknowledgment）

  • 用于确认成功接收到诊断消息。例如，当诊断服务器成功接收到诊断请求后，可以发送一个Positive Acknowledgment作为确认。
  • 这种确认通常用于确保消息的可靠传输。

在这里插入图片描述

  • SA以及TA：和上文一致，为源和目标逻辑地址；
  • ACK code：包含诊断报文的肯定确认码；
  • Previous diagnostic message data：用于携带先前发送的诊断消息的相关数据。它通常包含了导致当前错误响应的原始诊断消息的内容或部分内容。这个参数的存在有助于诊断系统或测试工具识别和定位问题的根源。

对于诊断肯定确认报文的ACK code应置为0x00，具体定义如下：
在这里插入图片描述

  • 备注：
    0x00：路由确认（ACK）报文，表示诊断报文已正确接收、处理并放入目标网络的传输缓冲区。
    每个DoIP实体应在正确处理诊断报文并将其复制到目标网络传输缓冲区后，立即发送诊断消息的肯定确认（ACK），并将ACK代码设置为0x00（参见表29）。

4.2.3 诊断否定响应报文（0x8003-Diagnostic message negative acknowledgment）

  • 用于指示接收到的诊断报文存在问题，例如格式错误、不支持的功能等。
  • 当诊断服务器无法处理接收到的诊断请求时，会发送Negative Acknowledgment，并附带错误原因。

在这里插入图片描述
与肯定响应报文的区别就是响应码变成了否定响应码，用来指示否定响应的原因，定义如下：
在这里插入图片描述

  1. 示例1：（无效的SA地址NACK为0x02）
    建立TCP连接且路由激活后，使用无效的SA地址发送诊断请求，DoIP实体返回NACK为0x02的否定响应报文，并主动断开TCP连接（ISO 13400-2 强制要求）
    在这里插入图片描述
  2. 示例2：诊断否定报文示例（目的逻辑地址无效NACK为0x03）
    建立TCP连接且路由激活后，使用无效的TA地址发送诊断请求，DoIP实体返回NACK为0x03的否定响应报文（无需断开TCP连接）
    在这里插入图片描述

5 总结

上文对DOIP协议定义的车辆信息类以及诊断类报文进行了介绍，主要包含各类报文的使用场景、报文结构以及实例示例。希望能对大家学习DOIP协议有所帮助！

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