UDS (Unified Diagnostic Services, unified diagnostic services) is a vehicle diagnostic protocol the Generic Diagnostic Protocol defined in ISO 15765 and ISO 14229, and the application layer in the OSI model, it can be a different vehicle bus (for example CAN, LIN, Flexray realize the) Ethernet and K-line. The application layer protocol is defined UDS ISO 14229-1, most car manufacturers are currently using UDS on CAN diagnostic protocol.
UDS is a range of services on essentially contains a total of six categories 26 kinds. Each service has its own separate ID, a SID.
- SID: Service Identifier, diagnostic service ID . It is essentially the UDS A directional communication, the data is a request (Request) an interactive protocol (Request / Response), that is sent to the ECU side diagnosis designated need to include this data SID.
- If the response is positive ( Positive the Response ), replies
[SID+0x40], a request such as 10, 50 in response; request 22, 62 in response. - If the response is negative ( Negative the Response ), reply 7F + + SID NRC , it is a statement of reply.
A positive response and negative response form must memorize.
Common Service Introduction
26 kinds of services in UDS, there are seven very important. they are, respectively:
- $ 10 Diagnostic Session Control (diagnostic session),
- $ 14 Clear Diagnostic Information (clear diagnostic information),
- $19 Read DTC Information，
- $ 22 Read Data By Identifier (ID by reading data),
- $ 27 Security Access (secure access),
- $ 2E Write Data By Identifier (write data through ID),
- $ 3E Tester Present (standby handshake).
The following interpretation of these seven services.
$ 10 diagnostic session
$ 10 includes three sub-functions,
- 01 Default，
- 02 Programming，
- 03 Extended，
When the ECU power-up, enter the default session (Default). If you have entered a non-default state of the session, a timer will run, if there is no request for a period of time, then by the time the diagnosis back to the default session 01 . Of course, we have a $ 3E service, you can remain in the diagnosis of non-default state.
Packet contains four types , namely,
- SID，
- SID+SF（Sub-function），
- SID + DID (Data Identifier) (with read-write),
- SID+SF+DID。
NRC: Negative Response Code (negative response code) . If the ECU rejected a request, it will respond to a NRC. Different NRC have different meanings.
Examples: Example CAN bus network.
Eight data bytes, the first byte is occupied by the network layer .
- Request (Request):
02 10 02 xx xx xx xx xx
The network layer 020 representative of a single frame SF, 2 representing the data field has 2 bytes; 10 is the SID, 02 is a sub-function .
- A positive response:
02 50 02 xx xx xx xx xx
02 Ibid., 10 + 40 affirmed SID reply, 02 is a sub-function.
- Negative response:
03 7F 10 22 xx xx xx xx；
03 Ibid., 7F said the negative response, 10 is a SID, 22 is the NRC.
$ 3E standby handshake
$ 3E is used to indicate diagnostic services are still connected to the network, previously activated diagnostic services can still remain active status to the server.
example:
02 3E 80 00 00 00 00 00, send a message 3E services, to maintain a non-default session state. 80 indicates that no reply.
$ 27 Secure Access
27服务，加上一个子服务，再加上一个钥匙，这样的服务请求可以进行解锁。
比如下面的例子，2n-1是某个子服务，通过首轮种子的请求，首轮ECU会返回67+01+AA+BB+CC+DD，AA~DD就是种子了。之后第二轮，诊断端会利用种子进行运算（利用整车厂的算法），生成k1（不一定是1个字节），那么发送请求，27+02+[k1]。ECU同样也会通过种子算出k2。当k1和k2匹配时，解锁（Unlocked）成功。
- 例子：
Rx： 02 27 05 00 00 00 00 00 安全访问，05子功能
Tx： 07 67 05 08 27 11 F0 77 肯定响应，回复了对应安全级别的种子
Rx： 06 27 06 FF FF FF FF 00 发送密钥，4个FF。注意06是与05成对使用的。
Tx： 03 7F 27 78 00 00 00 00 否定响应，7F+27+NRC
Tx： 02 67 06 00 00 00 00 00 肯定响应，通过安全校验
$22读数据
$22读数据，
Request（请求）：
22+DID（Data Identifier，通常是两个字节）
Response（响应）：
62+DID+Data
DID有一部分已经被ISO 14229-1规定了。比如0xF186就是当前诊断会话数据标识符，0xF187就是车厂备件号数据标识符，0xF188就是车厂ECU软件号码数据ID，0xF189就是车厂ECU软件版本号数据标识符。
$2E写数据
$22写数据，
Request（请求）：
2E+DID+Data
Response（响应）：
6E+DID
注意，比如0xF186这个DID不支持直接写入数据，需要用$10来进行会话转换。也就是说，对于写数据的请求，一般来说需要在一个非默认会话，或解锁的状态下才能进行。
$19 读DTC
DTC（diagnostic trouble code）：如果系统检测到了一个错误，它将其存储为DTC。DTC可表现为：一个显而易见的故障:通讯信号的丢失（不会使故障灯亮起）；排放相关的故障；安全相关的错误等。DTC可以揭示错误的位置和错误类型。通常DTC占用3个字节，OBD II占用两个字节。
故障码包括四个大类，分别是PCBU，P是powertrain动力系统，C是Chassis底盘，B是Body车身，U是network通信系统。一个DTC信息占用4个字节。最后一个字节是DTC的状态。前两个字节是我们熟知的类似P0047的故障码。
| DTCHighByte | DTCMiddleByte | DTCLowByte | DTCStatus |
|---|---|---|---|
| Byte 1 | Byte 2 | Byte 3 | Byte 4 |
$19 拥有28个子服务（Sub-Function）。常用的子服务有02（通过DTC状态掩码读取DTC），04（读取快照信息），06（读取扩展信息），0A（读ECU支持的所有DTC数据）。
$14清除DTC
清除（复位）DTC格式，它可以改变DTC的状态。3个FF代表清除所有DTC。
Request：14+FF+FF+FF；
Response：54 。
诊断报文解析
UDS 的诊断数据的发送与接收都是基于CAN，所以每个数据流都包含基本的CAN Message 的架构
CAN Message =CAN ID + CAN DATA
根据上篇UDS文章的叙述，每一个PDU 包含控制信息PCI,数据信息Data.
网络层 PDU（协议数据单元）PCI（协议控制信息）格式：具体如下图所示：
| 帧类型 | bit7-4 | bit3-0 | Byte 2 | Byte 3 |
|---|---|---|---|---|
| 单帧 | PCItype=0 | SF_DL | N/A | N/A |
| 首帧 | PCItype=1 | FF_DL | FF_DL | N/A |
| 连续帧 | PCItype=2 | SN | N/A | N/A |
| 流控帧 | PCItype=3 | FS | BS | ST_min |
综上所述，N_PDU =N_PCI+N_DATA, N_PCI的值主要集中的前三个字节，N_DATA值主要集中在后面7位字节。其中，
-
SF_DL代表单帧中数据字节数（取值0-7）， -
FF_DL代表 连续帧中的数据字节数(12bit可表四8~4095)， -
SN代表此帧为连续帧中的第几帧，（0、1、2...E、F、0、1...） -
FS流控制帧，有三种状态：继续发送0、保持等待1、数据溢出2 -
BS规定发送端允许持续传输连续帧数目的最大值（0~255）， -
STmin限定连续帧相互之间所允许的最小时间间隔。
先面用连个例子进行说明，请参考！
例子 1--- 单帧的数据传输与接收
[图片上传失败...(image-b66bab-1538824826939)]
数据发送： 02 27 09
数据反馈： 03 7F 27 7E ---==否定的响应==（Negative Response），回复==7F+SID+NRC==，回复的是一个声明
数据发送： 02 10 40
数据反馈： 06 50 40 00 32 01 F4 ---==肯定的响应==（Positive Response），回复[==SID+0x40==]，就是请求10，响应40；回复的是一组数据
由于这个数据发送与接收都是单帧传输，所以第一个数据的高四位均为0，四个数据流中的第一个字节的低四位，02，03，02，06代表的为此帧数据含有几个字节，多余的数据位都用 00或者AA行填充。
例子2 --- 多帧的数据接收与传输
[图片上传失败...(image-b5e84b-1538824826939)]
数据发送：
- 06 19 04 00 01 00 00 00
数据反馈：
- 10 1E 59 04 00 01 00 27
- 30 00 00 00 00 00 00 00
- 21 00 0B FF FF FF FF FF
- 22 FF FF FF FF FF FF FF
- 23 FF FF FF FF FF FF FF
- 24 FF FF FF AA AA AA AA
数据发送为单帧，所以06代表发送的数据中含有6个字节，
回复为Positive Response，为连续帧。
- 10中的1代表连续帧的首帧，==01E代表此连续帧含有30个字节==，
- 30代表此连续帧的流控制帧，
- 21，22，23，24代表连续帧中的第几帧，21代表第一帧，22代表第二帧，依此类推，其中AA为填充位。