UDS（统一诊断服务）详解：概念、服务与实战

UDS（统一诊断服务）详解：概念、服务与实战

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/m0_74626628/article/details/145773143

UDS（Unified Diagnostic Services，统一诊断服务）是基于ISO 14229标准的诊断协议，主要用于汽车电子控制单元（ECU）的诊断通信。它通过标准化的报文格式和一系列服务功能，实现了ECU的故障诊断、参数读写、软件刷写等功能。本文将详细介绍UDS的核心概念、服务类型、应用场景及实际代码示例。

一、UDS 基础概念

1. 定义与标准

• UDS 是基于 ISO 14229 标准的诊断协议，用于汽车电子控制单元（ECU）的诊断通信。
• 核心目标 ：实现 ECU 的故障诊断、参数读写、软件刷写等功能。
• 传输层 ：通常基于 CAN（ISO 15765-2） 或 DoIP（Diagnostic over IP）。

2. 通信角色

• 诊断仪（Client） ：发起诊断请求（如 PC 工具或测试脚本）。
• ECU（Server） ：响应请求并执行操作（如发动机控制模块）。

3. 报文格式

• 请求格式 ：[SID] + [Sub-Function] + [参数]
• 响应格式 ：[SID + 0x40] + [Sub-Function] + [响应数据]
• 例如：请求 0x22 0xF1 0x89，响应 0x62 0xF1 0x89 0x12 0x34。

二、核心 UDS 服务详解

以下是常用 UDS 服务（按 服务 ID/SID 分类）：

1. 诊断会话控制（0x10）

• 用途 ：切换 ECU 的工作模式（默认模式→扩展诊断模式）。
• 子功能 ：
• 0x01：默认会话。
• 0x03：扩展诊断会话（需安全解锁）。
• 示例 ：

  # 请求进入扩展诊断会话
  request = [0x10, 0x03]
  # 预期响应：0x50 0x03
  

2. 安全访问（0x27）

• 用途 ：解锁受保护的 ECU 操作（如软件刷写）。
• 流程 ：
  1. 请求种子（Seed）：0x27 0x01
  2. 计算密钥（Key）并发送：0x27 0x02 [Key]
• 示例 ：

  # 步骤1：请求种子
  request_seed = [0x27, 0x01]
  # ECU 响应：0x67 0x01 0x12 0x34（种子为0x1234）
  
  # 步骤2：发送密钥（假设算法为 seed + 1）
  key = [0x12 + 1, 0x34 + 1]  # 0x1335
  request_key = [0x27, 0x02] + key
  # 成功响应：0x67 0x02
  

3. 读取数据（0x22）

• 用途 ：读取 ECU 内部数据（如传感器值、软件版本）。
• 数据标识符（DID） ：2 字节参数，标识要读取的数据。
• 示例 ：

  # 请求读取 ECU 序列号（DID=0xF189）
  request = [0x22, 0xF1, 0x89]
  # 响应：0x62 0xF1 0x89 0x41 0x42 0x43（数据为"ABC"）
  

4. 写入数据（0x2E）

• 用途 ：修改 ECU 参数（如配置阈值、标定值）。
• 示例 ：

  # 请求写入车速阈值（DID=0x1234，值=0x64=100 km/h）
  request = [0x2E, 0x12, 0x34, 0x64]
  # 成功响应：0x6E 0x12 0x34
  

5. 故障码管理（0x19）

• 用途 ：读取或清除 ECU 存储的故障码（DTC）。
• 子功能 ：
• 0x02：读取故障码（DTC）数量。
• 0x0A：读取所有故障码详情。
• 0x14：清除故障码。
• 示例 ：

  # 读取当前故障码数量
  request = [0x19, 0x02]
  # 响应：0x59 0x02 0x03（3个故障码）
  
  # 清除故障码
  request = [0x19, 0x14]
  # 成功响应：0x59 0x14
  

6. 输入输出控制（0x2F）

• 用途 ：远程控制 ECU 的输入输出（如强制点亮故障灯）。
• 示例 ：

  # 请求强制点亮发动机故障灯（DID=0x0201）
  request = [0x2F, 0x02, 0x01, 0x01]  # 0x01=激活
  # 成功响应：0x6F 0x02 0x01
  

7. 例程控制（0x31）

• 用途 ：启动/停止 ECU 内部测试例程（如传感器自检）。
• 示例 ：

  # 启动燃油泵测试（例程ID=0x0203）
  request = [0x31, 0x01, 0x02, 0x03]  # 0x01=启动
  # 成功响应：0x71 0x01 0x02 0x03
  

8. 通信控制（0x28）

• 用途 ：启用/禁用 ECU 的非诊断通信（如关闭 CAN 总线常规报文）。
• 示例 ：

  # 关闭 ECU 的常规 CAN 通信
  request = [0x28, 0x01, 0x00]  # 0x01=禁用，0x00=所有报文
  # 成功响应：0x68 0x01 0x00
  

三、UDS 实际应用场景

1. 故障诊断

• 读取故障码（DTC）并解析（如 P0172 表示燃油系统过浓）。
• 清除历史故障码以验证修复效果。

2. ECU 软件刷写

1. 进入扩展会话（0x10 0x03）。
2. 安全访问（0x27）。
3. 关闭通信（0x28）。
4. 通过 0x34（请求下载）、0x36（传输数据）、0x37（请求退出）完成刷写。

3. 参数标定

• 修改发动机扭矩限制（使用 0x2E 写入新值）。
• 实时监控数据流（周期性读取 0x22）。

四、代码示例（Python + canard）

1. 读取 ECU 序列号

from canard.proto.uds import UdsClient

# 创建 UDS 客户端
bus = can.interface.Bus(bustype='socketcan', channel='vcan0')
uds = UdsClient(transport=bus)

# 发送 UDS 请求：读取 DID=0xF189
response = uds.request([0x22, 0xF1, 0x89])
if response:
    serial_number = bytes(response.data[2:]).decode('utf-8')
    print(f"ECU序列号: {serial_number}")
else:
    print("请求超时")

2. 清除故障码

# 清除所有故障码
response = uds.request([0x19, 0x14])
if response and response.data[1] == 0x14:
    print("故障码已清除")

五、常见问题与调试

1. 请求无响应

• 原因 ：
• ECU 未处于正确的会话模式（如未进入扩展会话）。
• CAN 标识符配置错误（物理寻址 vs 功能寻址）。
• 解决 ：
  1. 使用 0x10 0x03 进入扩展会话。
  2. 确认 CAN ID 是否匹配（如物理地址可能为 0x7E0）。

2. 安全访问失败

• 原因 ：密钥算法与 ECU 不匹配。
• 解决 ：逆向工程 ECU 的密钥生成算法（需授权）。

3. 多帧传输问题

• 场景 ：传输数据超过 8 字节（需 ISO-TP 协议分段）。
• 代码示例 ：

  from canard.proto.iso_tp import IsoTpTransport
  
  # 初始化 ISO-TP 传输层
  tp = IsoTpTransport(bus, tx_id=0x7E0, rx_id=0x7E8)
  
  # 发送长数据（自动分段）
  tp.send([0x31, 0x01] + [0xAA]*50)  # 50字节数据
  

六、工具与资源

1. 常用工具

• CANoe/CANalyzer ：商业工具，支持 UDS 仿真与测试。
• SavvyCAN ：开源 CAN 分析工具（支持 UDS 解析）。
• ODX 文件 ：ECU 诊断描述文件（XML 格式）。

2. 学习资源

• 标准文档 ：
• ISO 14229-1（UDS 协议）。
• ISO 15765-2（CAN 传输层）。
• 书籍 ：
• 《车辆诊断技术详解》（深入讲解 UDS 与实战案例）。

通过掌握 UDS 的核心服务与调试技巧，您可以高效完成 ECU 的诊断、测试与维护任务。