AUTOSAR 诊断协议栈介绍

AUTOSAR包括诊断协议栈DCM（Diagnostic Communication Manager）和DEM（Diagnostic Event Manager）其中两个模块DEM负责DTC实现相关参数DCM主要实现模块UDS和OBD可参考诊断服务ISO14229相关标准。

在熟悉AUTOSAR在诊断协议之前，建议您先熟悉它ISO15765以及ISO14229相关标准。

DCM模块位于AUTOSAR BSW中。DCM为诊断服务提供公共服务API。DCM的作用贯穿于ECU研发、生产到售后全生命周期。

DEM负责处理和存储诊断事件(包括外部可见)DTCs和其他BSW模块报告内部事件)及相关环境数据。DEM给DCM从memory读取所有存储的DTC。DEM应用层等BSW提供接口的模块。

DCM确保诊断数据流和管理诊断状态，特别是诊断会话和安全状态。DCM检查要求的服务是否支持，相应的服务请求是否可以在当前会话中执行。DCM提供了OSI如下表所示，5-7层

在OSI-Layer 7，DCM广泛提供ISO1429-1服务。此外，还提供了部分服务OBD服务。在OSI-Layer 5，DCM处理以下规范的网络独立部分：

• ISO15765-3[4]：实现统一诊断服务（UDSonCAN）
• ISO15765-4[5]：排放相关系统的需求，Chapter 5"Session Layer"

DCM在AUTOSAR该架构位于通信服务层，如下图所示

DCM模块是网络独立的，所有网络规范的功能，如CAN，LIN，FlexRay都在DCM之外处理。PduR模块为DCM该模块提供独立的网络接口。DCM模块从PduR模块接收诊断信息。作为诊断服务的一部分，DCM会与其他的BSW模块或通过RTE与SWC交互获取请求数据或执行请求命令。服务非常特定。通常，DCM收集到的信息并通过PduR模块发回消息。

• DEM模块提供检索所有与故障存储器相关的信息的功能Dcm该模块可以通过从故障存储器读取数据来响应测试者的要求。
• PduR模块提供发送和接收诊断数据的功能。
• ComM模块提供了一些功能，比如Dcm模块可以指示“活动”和“非活动”状态，以便进行诊断通信。DCM模块提供处理通信请求Full-/Silent-/No-Communication"的功能。
• DCM能够分析接收到的诊断请求数据流，处理所有与诊断通信相关的功能，如协议处理和时间序列。
• 如果Dcm初始化是引导加载程序跳转的结果Dcm通知BswM更新了应用程序。Dcm也向BswM指示通信模式的变化。
• Csm加密服务模块提供各种加密算法。Csm用于认证计算。
• 密钥管理器模块支持证书处理api，认证诊断通过证书实现。

DCM由三个子模块组成

• Diagnostic Session Layer(DSL)子模块：确保诊断请求和响应的数据流，监督和确保诊断协议的定期性，并管理诊断状态
• Diagnostic Service Dispatcher(DSD)子模块：负责相应数据处理器的收发诊断请求
• Diagnostic Service Processing(DSP)子模块：处理真实的诊断服务

下图给出了DCM模块中三个子模块的接口关系

标准为UDS服务和OBD服务定义了NRCs。这些NRC在数据类型Dcm_NegativeResponseCodeType中定义。NRC需要遵循发送顺序ISO14229-1[1]。

参考如下

如有侵权，可联系删除。

因为诊断需要存储故障，所以DCM能够访问非易失性存储的能力。

DSL应符合功能ISO14229-1[1]规范和ISO15765-3[4]网络无关部分。

DSL模块应提供以下功能

• 会话处理(需求来自)ISO14229-1[1]和ISO15765-3[4]）

• 应用层时序处理(需求来自)ISO14229-1[1]和ISO15765-3[4]）

• 标准响应行为(需求来自)ISO1429-1[1]和15765-3[4]

• 各诊断连接的身份验证状态处理(需求来自ISO14229-1:2018）

  — 提供每个连接的验证状态

  — 转移管理验证状态

• PduR模块

  — PduR模块提供接收服务请求的数据

  — DSL模块触发诊断响应的输出

• DSD子模块

  — DSL模块通知DSD模块输入请求和数据

  — DSD模块触发诊断响应的输出

• SW-Cs/DSP子模块

  DSL该模块提供安全性和访问会话

• ComM模块

  DSL模块保障ComM所需的通信行为

DSL提供以下功能

• 请求处理

  — 从PduR转发请求到DSD模块

  — 并发“TestPresent"

• 响应处理

  — 从DSD转发响应到PduR模块

  — 确保响应顺序

  — 支持周期发送

  — 支持ResponseOnEvent发送

  — 支持分割响应

  — 支持应用触发ResponsePending响应

• 安全等级处理

  — 管理安全等级

• 会话状态处理

  — 管理会话状态

  — 追踪激活的非默认会话

  — 允许修改时序

• 处理诊断协议

  — 处理不同的诊断协议

  — 管理资源

• 通信模式处理

  — 处理通信请求（Full-/Silent-/No Communication）

  — 诊断激活和非激活指示

  — 发送所有类型的诊断

DSD模块负责检查输入诊断请求的有效性(诊断会话/安全访问等级/应用权限验证)，并跟踪请求服务的执行过程。

• 接收请求信息发送正响应信息
• 接收请求消息抑制响应消息
• 接收请求消息抑制负响应消息
• 接收请求消息发送负响应消息
• 发送正响应信息，但没有相应的请求
• 分割响应

DSL当子模块收到诊断信息时，调用DSD并执行以下操作

• 处理委托请求DSP模块或者DCM的外部模块
• 处理跟踪请求
• 向应用程序发送响应DSL模块

当收到DSD需要调用模块的函数DSP在模块处理诊断服务请求时，DSP通常按照以下基本处理步骤进行处理

• 分析接收到的请求信息
• 检查格式以及是否支持寻址功能
• 在DEM、SW-C或其他BSW在模块上获取数据或调用执行所需的函数
• 组装响应数据

DCM支持以下模块UDS服务

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DCM支持管理从Application跳转到Bootloader的功能。

Jump to Bootloader

跳转到Bootloader有4种不同的用例，如果所有前置条件都满足且假设suppressPosRspMsgIndicationBit设置为false

1. 应用立即发送一个最终的正响应并且跳转到Bootloader
2. 应用首先发送一个NRC 0x78的负响应，然后发送最终的正响应，之后跳转到Bootloader
3. 应用立即跳转到Bootloader，在Bootloader里面发送一个最终的正响应
4. 应用首先发送一个NRC 0x78的负响应，然后跳转到Bootloader，在Bootloader里面发送一个最终的正响应

注：如果suppressPosRspMsgIndicationBit设置为true，用例1和3不会发送正响应

当接收到ECUReset服务0x11的请求后，如果配置参数DcmResponseToEcuReset设置为AFTER_RESET，DCM会在Reset之后发送回应；如果配置参数DcmResponseToEcuReset设置为BEFORE_RESET，DCM会在Reset之前发送回应；如果Dcm发起Reset并且DcmSendRespPendOnRestart设置为TRUE， Dcm将在Reset前触发NRC 0x78 (Response pending)传输。

在Dcm初始化时，Dcm调用Dcm_GetProgConditions来知道初始化是否是从Bootloader或者ECUReset跳转的结果。

Diagnostic Event Manager(DEM)负责处理和存储诊断事件(包括外部可见的DTCs和其他BSW模块报告的内部事件)和相关的环境数据。DEM给DCM(Diagnostic Communication Manager)模块提供错误信息，比如从memory读取所有存储的DTC。DEM为应用层和其他BSW模块提供接口。

如下图，DEM和其他模块有以下交互：

1. FiM(Function Inhibition Manager)模块对Dem的某些功能进行抑制
2. Dcm模块负责UDS服务的执行和诊断通信的处理
3. SW-C (Software- components)和BSW (Basic Software)模块可以对Dem进行交互，更新和/或检索当前监控状态和UDS状态信息。
4. NVRAM提供存储数据的block，比如DTC或者软件版本号等信息。
5. ECU State Manager负责DEM模块的初始化和去初始化
6. RTE负责BSW的调度状态机

DEM处理和存储SW-Cs和BSW中diagnostic monitors检测的事件。存储的事件信息通过接口提供给BSW或者SW-Cs使用。这里所说的事件往往是一种错误或者是故障。

一个诊断事件表示可以由DEM模块处理的原子单元。诊断事件的状态表示了监控的结果，DEM从SW-C或者BSW模块接收监控的结果。

DEM模块使用事件ID管理诊断事件的状态，执行诊断事件结果需要的动作，比如存储快照信息等。

事件优先级根据事件的重要性进行排序。其用于确定在存储的事件数量超过最大内存条目数量(事件内存已满)的情况下，可以从事件内存中删除哪些故障条目。

优先级值1表示最高优先级。

DEM每一个事件提供事件发生的计数功能。

有两种事件类型，每一个事件的类型可以配置

• BSW相关的事件（通过C-API Dem_SetEventStatus上报事件信息）
• SW-C相关的事件（通过RTE的操作 SetEventStatus上报事件信息）

诊断监测器定义

诊断故障码即DTC定义了唯一的ID，与诊断事件一一对应。DEM模块为DCM模块提供DTC相关信息。

有两种类型的DTC

• UDS相关的DTC
• OBD相关的DTC

DTC的格式参考以下标准

• ISO-14229-1[2]
• SAE J2012 OBD DTC(aka 2-byte DTC)[13]
• SAE J1939-73[14]
• ISO 11992-4[15]
• SAE J2012 WWH-OBD DTC(aka 3-byte DTC)[13]

DCM和DEM模块的实现主要是满足ISO15765以及ISO14229相关标准，在熟悉诊断协议栈之前大家先要熟悉相关标准，之后再熟悉此部分内容就比较容易理解。