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基于DoIP协议的诊断刷新系统研究

摘要：随着软件在汽车领域的占比越来越高，车载软件的通信及刷新速率低

的问题逐渐突出。文章介绍了ISO13400DoIP协议和ISO14229诊断协议，分析

DoIP帧格式和通信原理，设计刷新过程和诊断通信流程，实现了基于DoIP协议的

诊断刷新功能，极大提高了ECU刷新的时间性能和效率。

关词：以太网DoIPECU刷新诊断协议

随着车联网技术的发展和车载软件日益复杂化，传统的车载CAN总线通信速率

无法满足新技术对车辆数据传输带宽的需求，而车载以太网以带宽高、开放性好、

兼容性强、可靠性高、同时又满足车载严格法规要求的优势，成为下一代车载网络

技术中最有前景的应用［1］。基于以太网的DoIP刷新技术充分利用了以太网高带宽

的优点，使设备与ECU之间及ECU内部芯片之间，建立起高通信速率的传输通道，

实现基于以太网和UDS协议的通信。本文将重点介绍DoIP诊断刷新系统的研究和

实现。

1DoIP诊断通信原理

1.1DoIP协议介绍

DoIP(DiagnosticcommunicationoverInternetProtocol)是一种基于互

联网协议的诊断。基于该诊断协议，主机厂和售后工程可以对车辆进行诊断、刷新

等操作［2］。

DoIP协议形成了ISO13400标准《道路车辆一基于互联网协议的诊断通信

(DoIP)》o该标准分成3个部分：

(1)通用信息和用例定义；

(2)传输协议和网络层服务;

(3)基于IEEE82.3的车用有线接口。

即ISO13400标准介绍了其物理层、数据链路层、传输层、网络层等内容。

SI模型将数据通信分为七层，DoIP是位于SI模型中的应用层，通过TCP/UDP协

议传输。应用层和会话层部分采用ISO14229实现，物理层与数据链路层遵循ISO

13400标准。具体参考表1所示［3］。

1.2DoIP报文格式

DoIP协议支持IPv4与IPv6协议，以及对应的地址解析ARP协议、NDP协议以

及控制报文协议ICMPO所有统一网段的DoIP都必须使用相同的IP协议版本。由

于DoIP在SI模型中位于应用层，故DoIP报文前要封装ETH首部、IP首部及

TCP/UDP首部。DoIP报文包括协议版本号、版本号取反、负载类型、负载长度及

DoIP数据。以太网报文封装格式如图1所示。

版本号占1个字节，标识DoIP协议版本编号，取值范围为x至OxFF,

通常取x2(DoIP2012)o

版本号取反占1个字节，是版本号与OxFF逻辑运算异或的值。如版本号为

x2,则版本号取反则为xFDo版本号取反值与版本号值配合起到协议验证的作

用，以确保接收DoIP报文的准确性。

负载类型占2个字节，用于判断数据用途，常用诊断数据类型有x81.

x82和x83分别表示诊断消息、诊断消息正响应、诊断消息负响应。

负载长度占4个字节，标识后面的实际诊断数据长度。

负载，占用最大字节数为4Gbytes,实际诊断数据可以少于最大字节数，诊断

数据又包括源地址、目标地址和诊断命令，其中诊断命令是指UDS或BD中规定的

具体的诊断请求或响应。

1.3DoIP诊断通信流程建立

DoIP通信的两端即客户端和服务端，采用套接字(Socket)通信方式，服务

器端先初始化Socket,然后与端口绑定(bind),对端口进行监听(listen),

调用accept阻塞，等待客户端连接［4］。此时如果客户端初始化一个Socket,然

后连接服务器(connect),如果连接成功，这时客户端与服务端的连接就建立了。

客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户

端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。TCPSocket交互状态如图2

所示。

2基于DoIP协议的刷新功能设计

2.1主从刷新流程实现

本文设计的刷新功能，以整车上TBX为上层主节点，承担刷新发起的任务控

制器中的SC为主节点，MCU为从节点