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KWP2000协议分析 2008-11-19 15:59 1 前言 在汽车故障诊断领域，针对诊断设备和汽车ECU之间的数据交换，各大汽车公司几乎都制订了相关的标准和协议。其中，欧洲汽车领域广泛使用的一种车载诊断协议标准是KWP2000（Keyword Protocol 2000），该协议实现了一套完整的车载诊断服务，并且满足E-OBD（European On Board Diagnose）标准。KWP2000最初是基于K线的诊断协议，由于K线物理层和数据链路层在网络管理和通讯速率上的局限性，使得K线无法满足日趋复杂的车载诊断网络的需求。而CAN网络（Controller Area Network）由于其非破坏性的网络仲裁机制、较高的通讯速率（可达1M bps）和灵活可靠的通讯方式，在车载网络领域广受青睐，越来越多的汽车制造商把CAN总线应用于汽车控制、诊断和通讯。近年来欧洲汽车领域广泛采用了基于CAN总线的KWP2000，即ISO 15765协议，而基于K线的KWP2000物理层和数据链路层协议将逐步被淘汰。 2 基于K线的KWP2000协议 基于K线的KWP2000协议标准主要包括ISO/WD 14230-1～14230-4，各部分协议与OSI模型的对应关系如表1所示。 表1 KWP2000协议与OIS模型的对应关系 OSI模型 基于K线的KWP2000 基于CAN总线的KWP2000 应用层 ISO 14230-3 ISO 15765-3 表述层 N/A N/A 会话层 N/A N/A 传输层 N/A N/A 网络层 N/A ISO 15765-2 数据链路层 ISO 14230-2 ISO 11898-1 物理层 ISO 14230-1，ISO9141-2 用户选择 ISO 14230-1规定了KWP2000协议的物理层规范（K线、L线），它在ISO 9141-2的基础上把数据交换系统扩展到了24V电压系统。ISO 14230-2规定了KWP2000的数据链路层协议，包括报文结构、初始化过程、通讯连接管理、定时参数和错误处理等内容。K线的报文包括报文头、数据域和校验和三部分，其中报文头包含格式字节、目标地址（可选）、源地址（可选）和附加长度信息（可选），如表2所示。 表2 基于K线的KWP2000报文结构[3] 报文头 数据域 校验和 Fmt Tgt1) Src1) Len1) SId2) . . Data2) . . CS 最长4 字节 最长255 字节 1字节 1）可选字节，取决于格式字节Fmt的A1A0位2）服务标识符（Service ID），数据域的第1个字节 在开始诊断服务之前，诊断设备必须对ECU进行初始化，通过ECU的响应获取ECU的源地址、通讯波特率、支持的报文头格式、定时参数等信息。ECU所支持的报文头和定时参数信息包含在ECU返回的“关键字（Key Word）”中（这也是协议命名的由来）。关键字由两个字节构成，如图1所示，关键字的低字节中各位的含义如表3所示。 图1 关键字格式[3] 表3 关键字低字节中各位的含义[3] Bit = 0 = 1 AL0 不支持格式字节中的数据长度信息 支持格式字节中的数据长度信息 AL1 不支持附加长度字节 支持附加长度字节 HB0 不支持一个字节的报文头 支持一个字节的报文头 HB1 不支持在报文头中包含目标地址/源地址 支持在报文头中包含目标地址/源地址 TP0*) 采用正常定时参数设置 采用扩展定时参数设置 TP1*) 采用扩展定时参数设置 采用正常定时参数设置 *) 只允许TP0,TP1 = 0,1 或者1,0 诊断设备可以采用两种方式对ECU进行初始化——5Baud初始化和快速初始化，对于这两种初始化的时序在数据链路层协议[3]中均有明确规定。完成初始化过程后，诊断设备和ECU方可进行应用层的诊断服务和响应。ISO 14230-3规定了应用层的服务规范，包括诊断管理功能组、数据传输功能组、诊断信息传输功能组、输入/输出控制功能组、远程启动ECU例程功能组、数据上载/下载功能组和扩展功能组。在诊断服务请求/响应过程中，诊断设备和ECU必须遵循图2所示的时序和相关定时参数。对于初始化和诊断服务过程中出现的各种定时错误，在数据链路层和应用层协议里面都有相应的处理规范，诊断设备及ECU的应用程序都必须严格遵守。 图2 K线诊断服务时序图[3] 3 基于CAN总线的KWP2000协议 基于CAN总线的KWP2000协议实际上指的就是ISO/WD 15765-1～15765-4，该协议把KWP2000应用层的诊断服务移植到CAN总线上。数据链路层采用了ISO 11898-1协议，该协议是对CAN2.0B协议的进一步标准化和规范化；应用层采用了ISO