K线诊断协议驱动器设计.doc

K线诊断协议驱动器设计 Time:2012-03-22 11:49:41??Author:??Source:中电网关键字：K线诊断,汽车电子控制单元,协议驱动器 分享到： 引言：随着汽车电子控制单元功能的增加及升级换代的需要，诊断功能已经成为ECU不可或缺的重要组成部分，因此，深入研究诊断协议及其实现非常必要。基于K线的ISO14230和基于CAN总线的ISO15765是业内广泛采用的两种诊断标准【1】，K线是ISO9141定义的诊断通信总线，ISO14230在ISO9141的基础上将K线电压扩展到24V，并扩展了诊断服务。相比较于CAN总线，K线诊断既能满足要求，又能节约成本，在国产车上得到大规模应用。不同于CAN总线有专门的协议驱动器，用户直接进行应用程序的编写而不用管理底层的通信，K线没有专门的协议驱动器，一般要在SCI模块的基础上用软件实现其底层通信管理，笔者为某国产车设计了一款带K线诊断功能的车身控制模块，结合ISO14230规范，首先分析K线诊断协议驱动器的功能，然后介绍协议驱动器的关键设计技术，最后用CANoe进行测试。1 协议驱动器功能ISO14230-1定义了K线物理层协议，ISO14230-2定义了数据链路层协议，ISO14230-3定义了应用层协议【2】，其与OSI模型对应关系如表1所示。 OSI模型 K线诊断协议 应用层 ISO14230-3 表述层 N/A 会话层 N/A 传输层 N/A 网络层 N/A 数据链路层 ISO14230-2 物理层 ISO14230-1 表1 ISO14230与OSI模型的对应关系物理层定义了逻辑位与物理电平的对应关系，同时定义了信号位的上升时间和下降时间，数据链路层协议定义了K线数据格式、诊断报文格式、定时参数及通信错误判定及处理机制，应用层协议定义了基于请求/响应的诊断过程及各项诊断服务。做为待诊断ECU节点，K线协议驱动器实现的主要功能包括：1、诊断报文的封装和发送、接收和解析，根据报文格式填充/提取SID和数据；2、通过初始化过程建立与诊断仪之间的诊断通信；3、保持正确的帧间定时、字节间定时，检测诊断仪报文的定时错误及其它通信错误；4、根据诊断仪的诊断请求和ECU当前状态返回相应的诊断响应，管理诊断会话；下面结合数据链路层的协议分析及其数据结构、驱动程序的设计介绍下K线诊断协议驱动器的原理及实现。2 协议驱动器设计K线基于异步串行通信接口，在底层传输上采用8N1格式的SCI串行数据链路格式：8个数据位+1个停止位、无奇偶校验，由于K线在物理层上是单根线，在发送时也会触发接收中断，所以K线报文的发送和接收解析统一在SCI接收中断处理函数中以状态机的形式实现【3】。下面从报文收发及解析、初始化、定时管理三个方面介绍下数据链路层的实现。2.1 报文收发及解析K线诊断报文结构如表2所示： 报文头 数据字段 校验和 Fmt Tgt Src Len Sid Data CS 最大4个字节 最大63字节或255字节 1个字节 ? ? ? ? ? ? ? 表2 K线诊断报文结构K线报文由报文头、数据字段及校验和组成。报文头包含格式字节Fmt、目标地址Tgt、源地址Src和可选附加长度信息Len，Fmt指定目标地址的形式（物理地址/功能地址），当报文头中不包含可选Len字段时指定数据字段的长度；数据字段包括服务标识符Sid和数据Data，其长度由Fmt和Len决定；CS为单字节校验和。设计报文结构体如下：?typedef struct{? k_state 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,? k_DATA,? k_CS}k_state;成员变量state表示当前K线通信数据是报文中的哪个组成部分，msgdatalen用于数据字段字节数的统计，done表示该报文是否发送或接收完成，其它成员变量与报文结构组成部分一一对应。? void k_ifc_rx(void){? k_u8 ch,SciSr1;? ? SciSr1=Kline_periph[SCISR1];? ch=Kline_periph[S