K線診斷協(xié)議驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)

1、K線診斷協(xié)議驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)Time:2012-03-22 11:49:41  Author:  Source:中電網(wǎng)關(guān)鍵字：K線診斷,汽車電子把握單元,協(xié)議驅(qū)動(dòng)器共享到： 引言：隨著汽車電子把握單元功能的增加及升級(jí)換代的需要，診斷功能已經(jīng)成為ECU不行或缺的重要組成部分，因此，深化爭(zhēng)辯診斷協(xié)議及其實(shí)現(xiàn)格外必要?；贙線的ISO14230和基于CAN總線的ISO15765是業(yè)內(nèi)廣泛接受的兩種診斷標(biāo)準(zhǔn)【1】，K線是ISO9141定義的診斷通信總線，ISO14230在ISO9141的基礎(chǔ)上將K線電壓擴(kuò)展到24V，并擴(kuò)展了診斷服務(wù)。相比較于CAN總線，K線診斷既能滿

2、足要求，又能節(jié)省成本，在國(guó)產(chǎn)車上得到大規(guī)模應(yīng)用。不同于CAN總線有特地的協(xié)議驅(qū)動(dòng)器，用戶直接進(jìn)行應(yīng)用程序的編寫而不用管理底層的通信，K線沒(méi)有特地的協(xié)議驅(qū)動(dòng)器，一般要在SCI模塊的基礎(chǔ)上用軟件實(shí)現(xiàn)其底層通信管理，筆者為某國(guó)產(chǎn)車設(shè)計(jì)了一款帶K線診斷功能的車身把握模塊，結(jié)合ISO14230規(guī)范，首先分析K線診斷協(xié)議驅(qū)動(dòng)器的功能，然后介紹協(xié)議驅(qū)動(dòng)器的關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)，最終用CANoe進(jìn)行測(cè)試。1 協(xié)議驅(qū)動(dòng)器功能ISO14230-1定義了K線物理層協(xié)議，ISO14230-2定義了數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，ISO14230-3定義了應(yīng)用層協(xié)議【2】，其與OSI模型對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。OSI模型K線診斷協(xié)議應(yīng)用層ISO1

3、4230-3表述層N/A會(huì)話層N/A傳輸層N/A網(wǎng)絡(luò)層N/A數(shù)據(jù)鏈路層ISO14230-2物理層ISO14230-1表1 ISO14230與OSI模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系物理層定義了規(guī)律位與物理電平的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)定義了信號(hào)位的上升時(shí)間和下降時(shí)間，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議定義了K線數(shù)據(jù)格式、診斷報(bào)文格式、定時(shí)參數(shù)及通信錯(cuò)誤判定及處理機(jī)制，應(yīng)用層協(xié)議定義了基于懇求/響應(yīng)的診斷過(guò)程及各項(xiàng)診斷服務(wù)。做為待診斷ECU節(jié)點(diǎn)，K線協(xié)議驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的主要功能包括：1、診斷報(bào)文的封裝和發(fā)送、接收和解析，依據(jù)報(bào)文格式填充/提取SID和數(shù)據(jù)；2、通過(guò)初始化過(guò)程建立與診斷儀之間的診斷通信；3、保持正確的幀間定時(shí)、字節(jié)間定時(shí)，檢測(cè)診斷儀報(bào)

4、文的定時(shí)錯(cuò)誤及其它通信錯(cuò)誤；4、依據(jù)診斷儀的診斷懇求和ECU當(dāng)前狀態(tài)返回相應(yīng)的診斷響應(yīng)，管理診斷會(huì)話；下面結(jié)合數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議分析及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)介紹下K線診斷協(xié)議驅(qū)動(dòng)器的原理及實(shí)現(xiàn)。2 協(xié)議驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)K線基于異步串行通信接口，在底層傳輸上接受8N1格式的SCI串行數(shù)據(jù)鏈路格式：8個(gè)數(shù)據(jù)位+1個(gè)停止位、無(wú)奇偶校驗(yàn)，由于K線在物理層上是單根線，在發(fā)送時(shí)也會(huì)觸發(fā)接收中斷，所以K線報(bào)文的發(fā)送和接收解析統(tǒng)一在SCI接收中斷處理函數(shù)中以狀態(tài)機(jī)的形式實(shí)現(xiàn)【3】。下面從報(bào)文收發(fā)及解析、初始化、定時(shí)管理三個(gè)方面介紹下數(shù)據(jù)鏈路層的實(shí)現(xiàn)。2.1 報(bào)文收發(fā)及解析K線診斷報(bào)文結(jié)構(gòu)如表2所示：報(bào)文頭數(shù)據(jù)字段

5、校驗(yàn)和FmtTgtSrcLenSidDataCS最大4個(gè)字節(jié)最大63字節(jié)或255字節(jié)1個(gè)字節(jié)       表2 K線診斷報(bào)文結(jié)構(gòu)K線報(bào)文由報(bào)文頭、數(shù)據(jù)字段及校驗(yàn)和組成。報(bào)文頭包含格式字節(jié)Fmt、目標(biāo)地址Tgt、源地址Src和可選附加長(zhǎng)度信息Len，F(xiàn)mt指定目標(biāo)地址的形式（物理地址/功能地址），當(dāng)報(bào)文頭中不包含可選Len字段時(shí)指定數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度；數(shù)據(jù)字段包括服務(wù)標(biāo)識(shí)符Sid和數(shù)據(jù)Data，其長(zhǎng)度由Fmt和Len打算；CS為單字節(jié)校驗(yàn)和。設(shè)計(jì)報(bào)文結(jié)構(gòu)體如下： typedef struct  k_state

6、state;  uchar fmt;  uchar tgt_addr;  uchar src_addr;  uchar datalen;  uchar sid;  uchar *data;   uchar checksum;  uchar msgdatalen;  uchar done;   k_msg;typedef enum  k_FMT=0,  k_TGTADDR,  k_SRCADDR,  k_DATALEN,  k_SID,&

7、#160; k_DATA,  k_CSk_state;成員變量state表示當(dāng)前K線通信數(shù)據(jù)是報(bào)文中的哪個(gè)組成部分，msgdatalen用于數(shù)據(jù)字段字節(jié)數(shù)的統(tǒng)計(jì)，done表示該報(bào)文是否發(fā)送或接收完成，其它成員變量與報(bào)文結(jié)構(gòu)組成部分一一對(duì)應(yīng)。 void k_ifc_rx(void)  k_u8 ch,SciSr1;    SciSr1=Kline_periphSCISR1;  ch=Kline_periphSCIDRL;  TimerStop(k_TP4);  switch(k_curmsg.state) 

8、 case k_FMT:    if(k_REP=k_drvhandle.mode)      if(ch=k_curmsg.fmt)        k_curmsg.state=k_TGTADDR;        k_SendChar(k_curmsg.tgt_addr);           e

9、lse      k_curmsg.state=k_TGTADDR;      k_curmsg.fmt=ch;        break;  case k_TGTADDR:    .    break;  case k_SRCADDR:    .    break;  case k_DA

10、TALEN:    if(k_REP=k_drvhandle.mode)      if(ch=k_curmsg.datalen)        k_curmsg.msgdatalen=0;        k_curmsg.state=k_SID;        k_SendChar(k_curmsg.sid

11、);          else      k_curmsg.msgdatalen=0;      k_curmsg.datalen=ch;      free(k_curmsg.data);k_curmsg.data=malloc(k_curmsg.datalen);      k_curmsg.state=k_SI

12、D;          break;  case k_SID:     if(k_REP=k_drvhandle.mode)      if(ch=k_curmsg.sid)        k_curmsg.msgdatalen+;  if(k_curmsg.msgdatalen=k_curmsg.datalen)   

13、0;      k_curmsg.state=k_CS;   k_SendChar(k_curmsg.checksu);         else          k_curmsg.state=k_DATA;         k_SendChar(k_curmsg.data0); 

14、60;                else      k_curmsg.sid=ch;      k_curmsg.msgdatalen+; if(k_curmsg.datalen=k_curmsg.msgdatalen)        k_curmsg.state=k_CS;  &#

15、160;    else        k_curmsg.state=k_DATA;                     break;  case k_DATA:    .    break;  case k_CS:   &#

16、160; k_curmsg.state=k_FMT;    if(k_REP=k_drvhandle.mode)      if(ch=k_curmsg.checksum)        k_curmsg.done=1;            else      k_curmsg.checksum=ch;&#

17、160;     k_curmsg.done=1;            break;     if(k_REQ=k_drvhandle.mode)&&(k_FMT!=k_curmsg.state)    TimerStart(k_REP_P4MS,k_TP4,0,1);      2.2 初始化在開(kāi)頭診斷服務(wù)之前，診斷儀必需對(duì)ECU進(jìn)行初始化，通過(guò)ECU的響應(yīng)獵取ECU

18、支持的報(bào)文頭格式和定時(shí)參數(shù)，建立診斷通訊【4】。初始化過(guò)程如圖1所示，診斷儀發(fā)送一個(gè)25ms 0、25ms1的WuP(WakeUp Pattern)，然后發(fā)送STC(StartCommunication) Request，ECU檢測(cè)出WuP并接收到正確的STC Request后返回STC Response，該報(bào)文的Data字段為由兩個(gè)字節(jié)構(gòu)成的“關(guān)鍵字（Key Word）”，指定了ECU所支持的報(bào)文頭和定時(shí)參數(shù)信息，如Key Word指定為0x8fea即表示在報(bào)文頭中接受附加長(zhǎng)度信息Len表示數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度，同時(shí)接受默認(rèn)的定時(shí)參數(shù)。圖1 初始化過(guò)程初始化之前K線處于空閑狀態(tài)，ECU禁止SCI功能

19、并使能SCI的RXD引腳為IO模式，檢測(cè)到下降沿時(shí)通過(guò)定時(shí)器統(tǒng)計(jì)RXD引腳的IO低電平的持續(xù)時(shí)間，檢測(cè)到上升沿時(shí)開(kāi)頭統(tǒng)計(jì)RXD引腳的IO高電平持續(xù)時(shí)間，推斷是否為有效的WuP；也可以設(shè)置SCI的波特率為200bps，推斷是否能接收到數(shù)據(jù)0xf0（0xf0在總線上表現(xiàn)為5個(gè)0，5個(gè)1），檢測(cè)出正確的WuP后，使能SCI功能，設(shè)置波特率為10400bps，等待診斷儀發(fā)送的STC Request，接收到懇求后返回STC Response確定響應(yīng)，建立診斷通訊。2.3 定時(shí)管理ISO14230定義了4個(gè)定時(shí)參數(shù)管理字節(jié)間定時(shí)和報(bào)文間定時(shí)，診斷儀和ECU需要共同遵守這些定時(shí)約束以保證正常的診斷通訊，表2給出了這4個(gè)定時(shí)參數(shù)的含義及取值區(qū)間。 參數(shù)變量描述最小值(ms)最大值(ms)P1ECU響應(yīng)的字節(jié)間時(shí)間間隔020P2診斷儀懇求和ECU響應(yīng)之間的時(shí)間間隔，或兩個(gè)ECU響應(yīng)之間的時(shí)間間隔2550P3ECU響應(yīng)和診斷儀懇求之間的時(shí)間間隔555000P4診斷儀懇求的字節(jié)間時(shí)間間隔020表2 定時(shí)參數(shù)P1和P4是報(bào)文內(nèi)字節(jié)間定時(shí)，P2和P3為報(bào)文間定時(shí)。診斷儀在初始化完成后或接收到診斷響應(yīng)后需要在P3時(shí)間內(nèi)發(fā)送診斷懇求，否則ECU端退出診斷會(huì)話