详解汽车诊断通信中的OSI模型应用与J1979标准的最新动态
详解汽车诊断通信中的OSI模型应用与J1979标准的最新动态
随着汽车行业的快速发展，诊断通信在汽车电子系统中的重要性日益凸显。本文将深入探讨汽车诊断通信中的OSI模型应用，以及J1979标准在零排放车辆时代的最新发展动态。
汽车诊断通信是一个复杂而关键的领域，它依赖于开放系统互连（OSI）模型的分层架构和一系列精心设计的标准和协议。通过深入理解这些标准和协议在OSI模型各层的应用，我们可以更好地保障汽车电子架构的高效运作与持续创新。本文将帮助您了解诊断测试时，OSI模型层的运用以及相关汽车SAE标准。
诊断通信协议与OSI模型
图1：带车辆通信接口的传统通信系统
图1显示了一个用于诊断应用的传统通信系统。车辆通信接口（VCI）将诊断测试仪（TST，也称为扫描工具）和车辆的诊断链接连接器（DLC）相连接。出于诊断目的，TST向车辆发送诊断服务请求，并从车辆接收诊断服务响应。
图2：开放系统互连模型(OSI)的7个层级
诊断通信协议规定了请求和响应。国际标准化诊断通信协议基于开放系统互连（OSI）基本参考模型，该模型将通信系统分为七层（图2）。
图3：根据OSI模型映射的诊断通信
诊断通信的请求和响应是在开放系统互联模型的应用层（L7）上指定的。L7协议的例子包括CAN上的UDS和UDS上的OBD，其中UDS是统一诊断服务的简称，OBD是车载诊断系统的简称。ISO 14229-3中规定了统一诊断服务， SAE J1979-2中规定了基于统一诊断服务的车载诊断系统（图3）。
图4：ISO 14229规定了26种通用诊断服务
图4显示了ISO 14229-1规定的26种诊断服务。每个请求都可以由一个特定的服务标识符（SID）进行标识，并由一个数据标识符（DID）或子功能字节（带标记）进行参数化。DID的例子包括表示车辆识别号（VIN）的0xF1,90和表示零排放车辆（ZEV）推进系统电池健康状况（SOH）的0xF4B2。
ZEV时代的OBD系统转型
随着汽车行业对环保要求的提升，特别是针对零排放车辆（ZEV）的兴起，车载诊断（OBD）系统及其相关标准也在逐步演进。
原本基于SAE J1979标准的车载诊断系统（OBD）主要用于监测和减少传统内燃机车辆排放有害污染物，如一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）和颗粒物（PM）。应用层协议SAE J1979及其CAN上的“车载诊断模式”数十年来一直在保护我们的环境免受有害污染物的影响，然而，随着监管部门采用了统一诊断服务（UDS），SAE J1979标准被细化为多个部分，其中SAE J1979-2专门用于内燃机车辆，而SAE J1979-3则针对零排放车辆的推进系统。
对于零排放车辆，排放相关的故障监测被替换为与推进系统相关的故障监测。SAE J1979-3不仅仅是一个具体的OBD规范，它更多地与要求诊断数据和动力总成操作数据标准化的法规相关联，旨在支持零排放车辆的可维护性、保修合规性、促进零排放车辆二手车市场，以及提供确认车辆符合电池耐久性要求所需的数据。此外，还预示着未来SAE J1979-3的新版本将可能包含更多的ISO 14229服务、子功能、DID以及ZEV相关的DTC。
SAE J1979-3和SAE J1979-2
SAE J1979-2和-3都是ISO 14229（统一诊断服务）的变体，但分别限于与排放相关的故障和零排放车辆推进相关的故障，以及相关的诊断数据。加州空气资源委员会（CARB）要求采用新的诊断通信协议：
◉SAE J1979-2：从2023年开始实施，到2027年，所有装有内燃机的车辆都必须支持SAE J1979-2。
◉SAE J1979-3：到2027年，所有零排放车辆（ZEV）和插电式混合动力汽车（PHEV）都必须支持SAE J1979-3。
但是，J1979-2和J1979-3都不支持车辆制造商特定的诊断应用，如标定或刷写程序。由于性能原因，ISO 14229-5标准化的互联网协议统一诊断服务（UDSonIP）已成为刷写程序的最新技术。
传统协议与现代扩展
传统的诊断通信协议SAE J1979在技术上与ISO 15031保持了良好的一致性，但新的部分（SAE J1979-2和-3）则不然。
尽管如此，好消息在于，应用层协议SAE J1979-2（OBDonUDS）和SAE J1979-3（ZEVonUDS）均参考了同一套较低的开放系统互连层协议，从第4层（L4）一直到第1层（L1），即CAN上的DoCAN和以太网上的DoIP。SAE J1979-2的开放系统互联模式应用层是ISO 14229-1的衍生，而SAE J1979-3则是SAE J1979-2的子集。ISO标准中也规定了较低的开放系统互联模型层。这些标准包括CAN（ISO 11898）上的DoCAN（ISO 15765）和以太网（IEEE 802.3）上的DoIP（ISO 13400）。