1.前言 随着现代汽车逐渐向 电 动 化、网联化、智能化 和共享化方向发展,对于部分LIN控制器,也开始被要求支持刷写,以实现在线刷写或者远程更新,满足全车OTA的要求。 相较于CAN、FlexRay及Ethernet等其他车载网络,LIN是一种低成本的串行通信总线,它主要用于车内传感器和执行器的通信场合,例如车内门锁控制、座椅调节、灯光照明,车窗控制等。LIN2.0以及之后的规范(LIN2.1,ISO17987)定义了如何在数据链路层之上实现诊断的功能,本文将 基于LIN2.1的诊断刷写测试开发和实践进行分享 。 2.LIN通信协议 为了更好地介绍诊断服务的实现,我们首先来了解一下LIN的网络拓扑以及报文结构。 (1)LIN拓扑结构 LIN总线采用的是单线传输形式。一个LIN网络通常由一个主节点和多个从节点组成,LIN网段经常作为子网与上层网络(CAN、FlexRay、Ethernet)相连,此时主节点通常用来充当网关。下图为典型的车载LIN网络,由于物理层的限制,一个LIN网络最多可以连接16个节点。 图1 LIN网络拓扑结构 (2)LIN报文结构 LIN报文由帧头和响应两部分组成。LIN的帧头包含同步间隔场、同步场、PID(受保护ID)场;响应部分包含数据场和校验场,具体结构如下图所示。LIN报文的ID范围为0x0-0x3F,其中0x0-0x3B用来携带信号,0x3C和0x3D作为诊断和配置帧,0x3E和0x3F作为保留帧以便未来扩展。 图2 LIN报文结构 3.LIN 传输层协议 LIN2.1中规定了传输层和网络层协议(本文不做区分,统称传输层协议)。LIN传输层主要用于需要支持诊断的LIN子网系统。 (1)PDU结构 PDU包含节点地址(NAD)、协议控制信息(PCI),长度(LEN)、服务ID(SID),应答服务ID(RSID)和消息字段(D1-D6),如下图所示。 图3 LIN传输层的PDU结构 NAD NAD用于表示诊断请求中LIN从节点的地址,位于PDU的第一个字节。NAD的值在1-127的范围内,其中0和128到255保留用于其他目的。下表给出了不同NAD值的用途。 PCI PDU的第二个字节是PCI(协议控制信息)字节,包含PDU的单元类型和报文字节长度信息。 单帧(SF)最多包含五个数据字节,附加信息Length等于SID加上数据字节(D1-…)的长度。示例如下图所示。 图4 SF 示例 首帧(FF)用于表示多帧PDU的开始,附加信息表示多帧PDU的长度的高4位,PDU长度的低8位在LEN中表示,因此,多帧PDU能表示的最大报文长度为4095(0xFFF)。 续帧中的附加信息用来表示续帧的编号,第一个续帧的编号为1,之后每个续帧加1,如果续帧编号大于15,那么下一个续帧的编号置0。多帧报文的传输如下图所示。 图5 FF与CF示例 SID与RSID SID(Service Identifier)表示诊断请求服务ID。RSID(Response Service Identifier)表示诊断响应服务ID。RSID=SID+0x40。 D1-D6 数据字节(在单个PDU中最多有6个字节)的解析取决于报文的长度。 如果PDU未完全填充(仅适用于CF和SF PDU),则未使用的字节使用0xFF填充。 (2)报文发送 单帧报文发送 报文长度小于6个字节(包含SID)应使用单帧PDU进行传输。 功能寻址报文只能使用单帧传输。 多帧报文发送 报文长度大于6(包含SID)的报文使用多帧PDU进行传输,最大可传输4095字节的报文。 分段传输包含一个首帧PDU(FF)和多个连续帧PDU(CF)。 4.LIN诊断 LIN诊断定义了在主节点和从节点之间实现诊断数据传输的方法。 (1)LIN Master 主节点和诊断测试仪通过主干网(例如CAN)连接。主节点从Tester接收到寻址到从节点的诊断请求,将其路由到相应的LIN从节点。同样,从节点的响应也通过主节点返回给Tester。下图定义了主节点的诊断路由(其中LIN主节点和从节点之间的通信,虚线代表报头,实线代表响应场)。 图6 LIN 主节点诊断路由 (2)LIN Slave LIN诊断为从节点定义了三个诊断类型:I类,II类,III类,等级越高,支持的功能越多。 I类节点支持Node Configuration功能和基于信号的诊断;II类节点在此基础上支持 ISO 14229-1定义的22服务和2E服务 ;III类节点还可以支持IS0 14229-1定义的其他服务(该部分服务可视主机厂的需求而定),部分III类节点还支持刷写的功能。诊断等级的关系如下图所示。 图7 诊断等级关联图 5.LIN诊断刷写测试实践 对于支持刷写的LIN从节点,该网段上LIN主节点应具有诊断路由功能,且满足LIN 传输协议的需求。为了验证LIN网段是否满足设计需求,需要进行以下测试: 1.LIN Master TP测试; 2.LIN Slave TP 测试; 3.LIN 诊断服务测试; 4.LIN刷写测试; 5. X-LIN 网关测试:上层网络与LIN总线之间的路由(网关性能测试,此处不做探讨); (1)LIN诊断刷写测试开发 北汇信息基于Vector CANoe软件,采用 CAPL编程实现了TP、诊断服务和刷写 的自动化测试 。 图8 LIN Master TP测试工程 图9 LIN Slave TP测试工程 图10 LIN诊断服务测试工程 图11 LIN刷写测试工程 6.总结 北汇信息多年来一直专注于汽车电子测试,在网络测试、诊断测试和功能测试领域 积累了丰富的经验。目前,在诊断测试方向,我们已实现了CAN、CAN FD、LIN、FlexRay和Ethernet的 诊断刷写 自动化测 试方案。北汇信息愿与各位共同进步,分析价值。 参考文献 ISO 14229-1 -2013 LIN Specification Package Revision 2.1