周洋　姚西峰　王天軍　李峰

摘 要：隨著汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)越來越廣泛應(yīng)用到汽車領(lǐng)域。車載以太網(wǎng)的應(yīng)用，對于主機廠的終檢線診斷提出了新的要求，主機廠需要開發(fā)基于DoIP的車輛終檢線診斷程序。文章介紹了一種基于DoIP的終檢線模擬測試系統(tǒng)：基于ISO13400DoIP協(xié)議，利用專業(yè)的汽車總線仿真軟件Vehicle SPY3模擬DoIP節(jié)點，搭建終檢線臺架，模擬DoIP的整車診斷，進行終線診斷程序的前期開發(fā)。

關(guān)鍵詞：車載以太網(wǎng);DoIP診斷;終檢線測試

中圖分類號：U467? 文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）03-130-04

引言

近年來，隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車電子產(chǎn)品數(shù)量逐年增加，復雜性日益提高?，F(xiàn)在，越來越多的汽車需要配備高級駕駛輔助系統(tǒng)、車載信息娛樂系統(tǒng)，大量流媒體數(shù)據(jù)的傳輸要求總線具備更高的傳輸能力。隨著無人駕駛技術(shù)的發(fā)展，汽車需要配備更多的攝像頭、雷達等傳感器，這些感知系統(tǒng)會采集到大量的數(shù)據(jù)，要將這些數(shù)據(jù)快速完整地傳輸?shù)接嬎闾幚韱卧?，并及時地做出響應(yīng)，也對總線的數(shù)據(jù)傳輸能力和可靠性提出了非常高的要求[1]。

當前汽車行業(yè)應(yīng)用的總線主要有LIN、CAN、FlexRay、MOST等，但是受限于帶寬原因，現(xiàn)有的總線已越來越不能滿足車輛智能化和網(wǎng)聯(lián)化的要求，在此背景下，車載以太網(wǎng)應(yīng)運而生。

車載以太網(wǎng)速率可達100M bit/s，可以適用高級駕駛輔助系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等所需要的帶寬要求，同時還有支持自動駕駛所需要的更大數(shù)據(jù)傳輸性能的潛力。

1 車載以太網(wǎng)診斷

1.1 DoIP協(xié)議介紹

DoIP全稱為基于IP網(wǎng)絡(luò)的診斷通信Diagnostic communi cationover Internet Protocol，由ISO 13400標準定義，是基于IP的汽車診斷協(xié)議[2]?；谠搮f(xié)議，主機廠和售后工程可以對車輛進行診斷，刷新等操作。

DoIP幀的格式如下，包含報頭和有效數(shù)據(jù)。Protocol Version定義了DoIP的協(xié)議版本號，目前為02（2012），Inv. Protocol version為版本號取反， PayloadType定義了數(shù)據(jù)類型，包括車輛申明、路由激活、在線診斷等.Payload Length定義數(shù)據(jù)長度，DoIP Payload里面包含了PayloadType對應(yīng)的具體數(shù)據(jù)。

2 主機廠終檢線在線診斷

2.1 終檢線診斷工藝

為了確保下線車輛的裝配完整性，在整車所有電子零件安裝完成，整車電池連接后，會對整車進行終檢線的相關(guān)診斷，一般來說，會進行刷新（Flash programming）、靜態(tài)測試（Static processing test）、大燈/四輪調(diào)整（Alignment & Headlamp Aim）、動態(tài)測試（DVT：Dynamic vehicle test）。

在這些工位，主機廠采用專門的診斷設(shè)備，通過車輛ALDL（AssemblyLineDiagnostic linker）口連接車輛，根據(jù)車輛總線結(jié)構(gòu)，發(fā)送相應(yīng)的診斷命令給各電子模塊來對車輛進行軟件刷寫、故障診斷、零位標定等操作。

3 基于DoIP的終檢線模擬測試系統(tǒng)設(shè)計

3.1 DoIP診斷簡介

圖3描述了DoIP車載網(wǎng)絡(luò)的示例，外部測試設(shè)備可以通過以太網(wǎng)跟中央網(wǎng)關(guān)模塊通信，中央網(wǎng)關(guān)通過以太網(wǎng)與各控制域器通信，每個域內(nèi)部可以采用不同的通信網(wǎng)絡(luò)，如CAN、CAN-FD、Ethernet等，各個域之間的通信，通過以太網(wǎng)由網(wǎng)關(guān)路由。

如圖4所示，外部測試設(shè)備發(fā)送DoIP命令給網(wǎng)關(guān)模塊，網(wǎng)關(guān)模塊給出診斷響應(yīng)確認，同時網(wǎng)關(guān)模塊根據(jù)DoIP命令里的目標邏輯地址把診斷命令轉(zhuǎn)給對應(yīng)的電子控制模塊（ECU），電子控制模塊（ECU）反饋后，網(wǎng)關(guān)模塊負責把反饋的命令傳給外部測試設(shè)備。

根據(jù)ISO13400-2，外部設(shè)備要與DoIP實體建立診斷通信，需要有如下幾個步驟：

（1）車輛和外部測試設(shè)備都連接到Doip網(wǎng)絡(luò)中，且IP地址配置完成;

（2）打開基于TCP的Socket（套接字）;

（3）外部測試設(shè)備發(fā)送路由激活命令;

（4）外部測試設(shè)備發(fā)送DoIP診斷指令;

（5）通信結(jié)束，關(guān)閉Socket。

3.2 終檢線DoIP模擬測試系統(tǒng)

針對上一節(jié)中分析的DoIP 會話建立方法，本文提出了一種搭建DoIP模擬測試系統(tǒng)的方法，支持主機廠終檢線診斷設(shè)備進行DoIP診斷軟件開發(fā)。開發(fā)的模擬測試系統(tǒng)，其主要目的是為終檢線產(chǎn)線測試系統(tǒng)提供調(diào)試時所必需的實體車輛各ECU功能及診斷信號，整個調(diào)試過程基于終檢線產(chǎn)線測試設(shè)備與模擬仿真測試系統(tǒng)直接的數(shù)據(jù)交互，技術(shù)架構(gòu)如下圖所示：

網(wǎng)線與仿真設(shè)備Neovi_Fire2直連，利用12V電源設(shè)備給仿真設(shè)備Neovi_Fire2供電，安裝了Vehicle SPY3軟件的電腦通過USB與仿真設(shè)備Neovi_Fire2連接，在VehicleSPY3軟件里面利用Messages Editor 、FunctionBlocks等功能實現(xiàn)DoIP節(jié)點的模擬，這樣Neovi_ Fire2運行時就相當于一個DoIP節(jié)點 ，終檢線測試設(shè)備發(fā)送DoIP命令與Neovi_Fire2通信.同時電腦也通過網(wǎng)線與終檢線測試設(shè)備連接，在整個系統(tǒng)工作過程中，可以獲取測試記錄，用于調(diào)試和驗證。

終檢線測試設(shè)備與Neovi_Fire2 IP 地址設(shè)置為同一網(wǎng)段，以支持DoIP通信;

在Vehicle SPY3軟件里面，先在Message Editor里面設(shè)置好發(fā)送和接收的信息：

接收信息設(shè)置Rx和Connected兩條，用于判斷TCP連接。

發(fā)送信息設(shè)置確認信息（Acknowledgment）和路由激活、診斷命令等響應(yīng)。

然后利用FunctionBlocks模擬了如下功能：

A設(shè)置和等待連接;

BTCP信息處理;

C DoIP 路由激活請求處理;

DDoIP診斷請求處理;

EDoIP診斷反饋。

設(shè)置和等待連接功能是判斷TCP連接是否建立，以及對后續(xù)發(fā)送的信息配置目標IP和Port流程如下：

TCP 信息處理功能是針對接收到的TCP信息進行頭處理，判斷是否有效，并轉(zhuǎn)給其它功能

塊處理，流程如下：

DoIP 路由激活請求處理功能是對路由激活請求的長度，來源地址，路由請求類型，套接字等進行判斷，流程如下：

DoIP診斷請求處理功能是對接收到的診斷請求信息進行數(shù)據(jù)長度，來源邏輯地址，目標邏輯地址等進行判斷，并截取其實際的診斷數(shù)據(jù)，傳遞給診斷反饋功能模塊，流程如上。

診斷反饋功能是在接收到實際診斷數(shù)據(jù)后，會進行協(xié)議解析（UDS/CAN等），服務(wù)解析，然后從定制化的發(fā)送Messags里面選擇具體的反饋數(shù)據(jù)發(fā)送。

在搭建好系統(tǒng)之后，終檢線測試設(shè)備運行測試程序，通過DoIP協(xié)議給Neovi_Fire2發(fā)送命令，Neovi_Fire2在Vehicle SPY3軟件的控制下作為DoIP節(jié)點工作，實現(xiàn)DoIP通信。通信記錄示例如下：

4 結(jié)論

本文研究了車載DoIP通信的原理，通過模擬DoIP節(jié)點，搭建了終檢線模擬測試系統(tǒng).該系統(tǒng)可以為終檢線測試設(shè)備提供調(diào)試時所需的實體車輛各模塊診斷信息，終檢線產(chǎn)線測試設(shè)備在與此模擬仿真系統(tǒng)建立起通訊后，會根據(jù)特定的測試策略，完成一系列的指令收發(fā)及報文解析，從而得到與先前用實車進行軟件調(diào)試的結(jié)果，且效率非后者可比擬。此外，模擬仿真系統(tǒng)還可模擬出各類電控單元報出各類故障碼時的異常情況，來對終檢線產(chǎn)線測試系統(tǒng)的魯棒性進行驗證與優(yōu)化。該模擬系統(tǒng)實現(xiàn)了對項目前期產(chǎn)品設(shè)計的虛擬仿真驗證，提高了前期潛在問題的辨識能力，降低了對實車以及電子控制模塊樣件的依賴性及工程驗證成本，也減少了實車的驗證數(shù)目，縮短了項目開發(fā)時間且提高了工程開發(fā)質(zhì)量。

參考文獻

[1] 孟祥坤.車載以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展與測試方法研究.汽車電器， 2019年第五期.

[2] 張莉.基于Ethernet的車載Bootloader設(shè)計與實現(xiàn)[C].第19屆亞太汽車工程年會暨2017中國汽車工程學會年會論文集，中國汽車工程學會，2017.

[3] ISO 13400-2：2012，Road vehicles-Diagnostic communicationover Internet Protocol（DoIP）-Part 2：Transport protocol and network layer services[S].