DoIP协议框架 =============== * :download:`ISO 13400-1-2011` * :download:`ISO 13400-2-2019` * :download:`ISO 13400-3-2016` * :download:`ISO 13400-4-2016` DoIP协议(Diagnostic On IP---ISO 13400)定义将IP技术应用到车载网络诊断范畴的通信规则．其中包含两层含义: - 将IP技术应用到车载网络中，需满足车规需求 - 在诊断范畴，DoIP协议定义了从物理层(Physical Layer)到应用层(Application Layer)搭建"通信桥梁"的规则(此处可类似 CAN总线的TP层协议ISO 15765-2) 将上述概念映射到OSI计算机7层模型: .. image:: res/iso_layer.webp DoIP所在的位置位于七层模型中第三层和第四层．如图所示，其中运用到的IP协议，TCP/IP协议，UDP协议．整个ISO 13400-2协议中定义的内容 是规定了搭建"通信渠道"(Tester与ECU之间的通信渠道)的规则．TLS是2020版DoIP协议新增的内容，主要目的是为了保证通信数据的安全性． DoIP通信过程 ---------------- 下面会对整个"通信桥梁"的搭建过程做一个概述性的描述，具体步骤如下 1) 物理连接(Physically connection) 2) 车辆申明(Vehicle Discovery) 3) 通信建立(Connection Establishment) 4) 诊断通信(Diagnostic Communication) 物理连接 ^^^^^^^^^^ 首先从功能视角来看车内网络与车身外网络 .. image:: res/net_link.webp 车外客户端(Test equipment)用相应的接口卡(IP-Based Network)连接车身边缘节点(DoIP Edge Node WG).在ISO 13400协议中规定外部诊断设备连接边缘节点， 且需要用激活线来激活边缘节点的DoIP功能 .. image:: res/ip_request.jpg 物理连接后，通过相应手段获取IP地址，建立通信． 车辆声明 ^^^^^^^^^^^ 物理连接后，车辆会以广播的形式发送三次车辆声明，声明的信息可以包含: 1) VIN 2) EID 3) GID .. image:: res/vehicle_rq.webp 如果诊断设备没有获取车辆信息，也可以主动请求(Vehicle Identification request)来获取相应信息(如上图所示) 建立通信 ^^^^^^^^^^^^^ 在DoIP协议中，有Socket概念: Socket一端连接着IP地址，一端连接着Port端口．并且Socket对于芯片而言是一种资源．因此有激活失效之分 .. image:: res/con_create.jpg 在协议中定义了Payload Type(0005/0006)用于激活Socket .. image:: res/payload_type.webp 激活后，Socket使能，接下来就可以进行诊断通信 诊断通信 ^^^^^^^^^^^ Socket激活后，可以进行诊断通信，通信模型如下图所示 .. image:: res/diag_con.jpg 外部Tester发送诊断请求，网关收到诊断请求后，会给予一个收到答复(Acknowledgement),用意是告诉Tester,网关此时已收到诊断请求，与此同时网关 将诊断请求(Diagnostic Request)发送至Target ECU. ECU收到诊断请求，并基于这个请求给予响应 因此对于Tester而言，一共收到两个响应 1) Diagnostic Message Acknowledgement 2) Diagnostic Message Response 每一帧响应对应的帧类型不同 .. image:: res/response_1.png .. image:: res/response_2.jpg DoIP协议 ------------ 在数据链路层和物理层，根据IS0-13400的要求，DoIP通信在物理层支持100BASE-TX和10BASE-TX两种制式 在传输层，DoIP通信必须同时支持UDP和TCP，并对UDP和TCP的使用场合进行了定义，对所使用的端口号也进行了定义 在网络层上DoIP使用IPV6协议，但为了向后兼容的原因，也支持IPV4,对于IPV4还要支持地址解析协议(ARP),对于IPV6还要支持邻居发现协议(NDP)， 这两个协议都是用于在只知道IP地址的情况下获取MAC地址的． DoIP数据帧格式 ^^^^^^^^^^^^^^^^ **以太网帧** .. image:: res/net_frame.png **IP段** .. image:: res/IP_segment.png **TCP段** .. image:: res/TCP_segment.png **UDP段** .. image:: res/UDP_segment.png **DoIP段** .. image:: res/Doip_segment.png ============== ================================================================= 协议版本值　 解释 -------------- ----------------------------------------------------------------- 0x00 reserved 0x01 DoIP ISO/DIS 13400-2:2010 0x02 DoIP ISO 13400-2:2012 0x03..0xFE reserved by this part of ISO 13400 0xFF default value for vehicle identifcation request messages ============== ================================================================= DoIP datatype .. image:: res/DoIP_DataType.png - 0x0001至0x0004 用于汽车标识上报或请求，只能通过UDP报文来发送这种命令，主要用于汽车和诊断仪进入网络之后，诊断连接建立 之前的车辆发现过程． - 0x0005和0x0006标识的Routing activation request和response用于在socket建立之后，进行诊断通信的请求 - 0x0007和0x0008用于Alive check,用于检查当前建立的诊断连接socket是否仍然在使用中，如果不再使用，则关闭socket释放资源 - 0x8001, 0x8002, 0x8003,分别代表的含义是诊断消息，诊断正响应和诊断负响应 连接状态 ^^^^^^^^^^ .. image:: res/con_sta.png DoIP实体内管理着一个DoIP connection table,用来记录和维护诊断通信的逻辑连接． - [Step1] 当一个新的套接字建立，逻辑连接的状态就从"listen"跳转到"socket initialized",同时启动一个定时器，initial inactivity timer - [Step2] 当DoIP实体接收到tester发来的一个routing activation信息后，逻辑连接的状态从"socket initialized"跳转到"Registered[Pending for Authentication]", 此时initial inactivity timer被停止，启动general inactivity timer的定时器 - [Step3] 在完成Authentication之后，逻辑连接的状态就从"Registered[Pending for Authentication]"跳转到"Registered[Pending for Confrmation]" - [Step4] 在完成Confrmation之后，逻辑连接的状态就从"Registered[Pending for Confrmation]"跳转到"Registered[Routing Active]" - [Step5] 如果initial timer或general inactivity timer过期后仍没有收到后续请求，或者authentication和confrmation被拒绝了，又或者外部测试设备对alive check消息没有响应，则逻辑 进入"Finalize"状态 - [Step6] 进入Finalize后，此时TCP套接字将被关闭，并重新回到"listen"状态 示例 ------ 以下为请求DID F810读取的DoIP报文 .. image:: res/did_read.png ================== ===================================================================== 字段　 描述 ------------------ --------------------------------------------------------------------- byte 0 ISO 13400版本 byte1 ISO 13400版本逐比特取反 byte2-3 数据类型，0x8001,表明这是一个诊断信息的数据包 byte4-7 数据长度，在这个例子中值为7，表示后面有7个字节的数据 byte8-9 源地址 byte10-11 目的地址 byte12-13 具体的诊断命令，SID是22，表示读取，DID是0xF810 ================== =====================================================================