车载诊断标准ISO+134003中文.docx
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车载诊断标准ISO+134003中文
ISO13400-3（2011）
道路车辆——
基于互联网协议诊断通信——
第3部分：
基于IEEE802.3有线车载接口
ISO13400协议，定义了“道路车辆——基于互联网的诊断通信”，包含如下几个部分：
——第一部分：
通用信息和用例定义。
——第二部分：
传输协议和网络层服务。
——第三部分：
基于IEEE802.3有线车载接口。
下面的部分正在筹备中：
——第四部分：
以太网诊断连接器。
——第五部分：
一致性测试规范。
概述
ISO13400（所有部分）的目的是描述一个标准化的车辆接口，
——从外部测试设备的车辆接口要求分离的车载网络技术以允许长期稳定的外部车辆通信接口，
——利用现有的行业标准来定义一个长期稳定的国家的最先进的通信标准，可用于诊断法定的沟通，以及为制造商特定用例和
——可以很容易地适应新的物理和数据链路层，包括使用有线和无线连接现有的适配层。
为了达到诊断通信要求，ISO13400协议的所有部分都是基于ISO/IEC7498-1和ISO/IEC10731的开放互联系统基本参考模型建立的。
该模型将通信系统分为七层。
凡在此模型映射，通过ISO14229-1，ISO14229-2和ISO14229-5规定的服务被分成：
a）统一的诊断服务（第7层），在在ISO14229-1，ISO14229-5和ISO27145-3规定。
b）表示层（第6层）：
1）对于扩展的诊断，由车辆制造商指定；
2）为WWH-OBD（环球协调车载诊断），在ISO27145-2，SAEJ1930-DA，SAEJ1939：
2011，附录C（结节）和SAEJ1939-73：
2010年，附录A（FMI）SAEJ1979-DA，SAEJ2012-DA中规定，
c）会话层（第5层），在ISO14229-2中定义，
d）传输层（第4层），在ISO13400-2中定义，
e）网络层（第3层），在ISO13400-2中定义。
f）物理层和数据链路层（第1，2层），在ISO13400-3中定义。
如表1所示，
表1——对应OSI分层，扩展的及法规要求的WWH-OBD诊断规定
开放互联系统
（OSI）分层
汽车生产商扩展的诊断服务
法规要求的车载诊断系统
（WWH-OBD）
应用层（第7层）
ISO14229-1/ISO14229-5
ISO14229-1/ISO27145-3
表示层（第6层）
汽车生产制造商指定
ISO27145-2,SAEJ1930-DA，SAEJ1939:
2011，AppendixC（SPNs），SAEJ1939-73:
2010，AppendixA（FMIs），SAEJ1979-DA，SAEJ2012-DA
会话层（第5层）
ISO14229-2
ISO14229-2
传输层（第4层）
ISO13400-2
ISO13400-2
网络层（第3层）
数据链路层（第2层）
ISO13400-3
ISO13400-3
物理层（第1层）
应用层服务是由ISO14229-5按照ISO14229-1建立的诊断服务制定的，但ISO14229-5协议不仅适用于上述的诊断服务项。
传输层和网络层服务由ISO13400-2协议定义，并独立于物理层上的操作。
对于其他应用领域，ISO13400-3可以与任何以太网物理层一起使用。
道路车辆——基于互联网协议诊断通信——
第三部分：
基于IEEE802.3有线车载接口
1、范围
ISO13400的这一部分内容规定了基于IEEE802.3100BASETX的物理层和数据链路层的车辆通信接口和外部测试设备需求。
这个接口在车辆与测试设备之间基于IP通信服务。
ISO13400的本部分规定了以下几个方面：
——信号和接线图的要求，以确保车辆接口、以太网网络和测试设备通信接口在物理层的兼容性；
——以太网接口激活和失活的诊断；
——机械和电气诊断连接器的要求。
2、参考的标准
下述的参考文档对于该文档的应用是必不可少的。
凡是标注日期的参考文档，仅本版适用。
凡是没有标注日期的参考文档，以其最新版本为准应用（包括任何修订）。
ISO13400-1，道路车辆——基于DoIP诊断通信——第一部分：
概述信息和用例定义
ISO14229-1，道路车辆——统一诊断服务——第一部分：
规范和需求
IEC60950-1，信息技术设备——安全——第一部分：
一般需求
IEEE802.3，信息技术IEEE标准——系统之间电讯与信息交换——局域网和城域网——规定需求——第三部分：
具有冲突检测（CSMA/CD）的访问方法和物理层规范的载波侦听多路访问
3、术语，定义和缩略词
3.1术语和定义
为编撰该文档目的，这些术语和定义已在ISO13400-1和ISO14229-1，以下缩略词术语同样适用。
3.1.1Auto-MDI（X）
automaticmedium-dependentinterfacecrossover
自动媒体相关接口交叉
这个设备允许以太网硬件自行决定在两个以太网端口之间是使用交叉线缆还是直通线缆，为了正确的连接收发线，根据线缆的类型配置物理层收发器。
3.1.2DoIPEdgeNode
车内的主机，根据ISO13400这部分以太网激活线终止的地方，并且也是外部网络第一个节点/主机连接终止的地方。
3.1.3linksegment
链路段双绞线链路用于连接两个100BASETx的物理层
注意：
从IEEE802.3改编：
2008，1.4.355。
3.2缩略词
Cat5category5cableasspecifiedinTIA/EIA-568-B[1]，TIA/EIA-568-B规定的5类电缆
DoIPdiagnosticsoverInternetProtocol，基于互联网协议的诊断
DoEthdiagnosticsoverInternetProtocolonEthernet，以太网基于互联网协议诊断
FMIfailuremodeindicator，故障模式指示灯
MACmediaaccesscontrol，媒体访问控制
MDImedium-dependentinterface，专用媒体接口
PEprotectiveearthconductor，保护接地导体
PHYphysicallayertransceiver，物理层收发器
Rxreceive，接收
SPNsuspectparameternumber，可疑参数编号
Txtransmit，发送
4、协议
ISO13400是基于在OSI服务约定讨论的约定（如在ISO/IEC10731规定），因为它们适用于诊断服务。
5、文档总述
5.1总览
ISO13400的所有部分都适用于执行IP通信网络的车辆诊断系统。
ISO13400的建立就是为了定义执行IP通信链路的车辆诊断系统的一般需求。
尽管主要用于诊断系统，ISO13400已经发展到也符合其他基于IP通信系统需要传输协议和网络服务的需求。
图1表明了采用DoIP的最适应用。
图1DoIP参考OSI模型
6、以太网物理层和数据链路层的需求
6.1概述信息
以太网是几个标准为包含在IEEE802.3中不同的传输技术和速度的集合，并且也是基于帧的网络技术用于有线局域网。
帧被定义为电线上数据包的格式。
理论上因特网协议（IPv4）允许的最大IP数据包长度是64KB。
这个尺寸是由以太网规范限制的，规范定义了一个16位长度的域和需要的64个字节的最小分组长度，以及允许最大载荷长度1500字节。
因此，IP数据包可以在以太网有1500字节的最大长度。
然而，IP允许基于多个以太网帧数据包分段来解决此限制。
IPv4和IPv6数据包分段规则不同，并未在ISO13400这部分进行规定。
车辆的以太网连接可以工作在符合IEEE802.3的100BaseTx的四个传输线以及使用额外的激活线路。
当测试设备被连接到车上，或从车上被断开时，在DoIP边缘节点的以太网控制器可以通过激活线路被开启或关闭。
有两种以太网插接电缆可用：
——一对一连接，其通常用于将端节点（例如计算机）与网络集线器或交换机连接。
在这种情况下，接线电缆的每个RJ45连接器或电缆连接到汽车的连接器的引脚直接连接到彼此。
——交叉连接，它通常用于两个端节点直接相互连接。
在这种情况下，接线电缆的源端口的Tx引脚连接到目的地端口的Rx引脚，反之亦然。
根据以太网实现的Auto-MDI（X）的能力，它可能是交叉连接或一对一连接交叉互换使用。
这取决于物理层Auto-MDI（X）的能力。
Auto-MDI（X）的功能被开发成两种类型线缆允许即插即用。
6.2以太网物理层需求
这个分节规定了由DoIP边缘节点执行的以太网物理层的需求，包括车辆中线缆根长度和测试设备与DoIP边缘节点物理层之间线缆的最大长度，以便保证即使在嘈杂的环境中的操作。
[DoEth-001]DoIP边缘节点应当支持在IEEE802.3中规定的100Base-TX（100Mbit/s以太网）标准。
[DoEth-002]DoIP边缘节点应当支持在IEEE802.3中规定的10Base-T（10Mbit/s以太网）标准。
注意：
支持10Mbit/s的需求的目的是作为一个100Mbit/s的连接不能在两个以太网接口之间建立的环境中的退一步解决方案。
在这种情况下，连接仍然可以以降低的速度建立。
[DoEth-003]DoIP边缘节点按照IEC60950-1和IEEE802.3应给连接到外网的变压器线圈之间提供1分钟1500V隔离。
6.3以太网数据链路层需求
本小节规定了由DoIP边缘节点实现的以太网数据链路层需求，以便向后兼容最佳完成数据速率的旧版本的以太网通信。
[DoEth-004]DoIP边缘节点应支持链接到外部网络上的10Mbit/s以太网。
[DoEth-005]DoIP边缘节点应当支持100Mbit/s以太网。
[DoEth-006]DoIP边缘节点应当如IEEE802.3规定支持自协商（自适应），这是两个以相同的参数直接联网的接口自动握手以太网程序（即传输速率和双工模式）。
[DoEth-007]外部测试设备应当如IEEE802.3规定支持100BaseTx标准。
[DoEth-008]为了防止不正确的以太网布线提高容错能力（一对一连接/交联），测试设备应支持Auto-MDI（X）的功能。
注意：
DoIP边缘节点不需要支持Auto-MDI（X）的功能。
6.4以太网PHY和MAC需求
[DoEth-009]DoIP边缘节点应使用一个以太网设备，可以检测物理连接和断开（链路检测），并通知上层通信层关于这些事件。
注意：
当以太网硬件的激活被确定使用6.5描述的单独的激活线，DoIP边缘节点以太网控制器不需要支持网络唤醒（WOL）。
6.5以太网激活线需求
6.5.1整车激活线需求
激活和取消激活以太网控制器的原因是：
——减少电磁干扰，和
——减少DoIP边缘节点的功率消耗。
局域网唤醒（WOL）功能不能用于此目的，因为它需要以控制器的MAC地址的知识来唤醒，而这通常是当车辆驶入维修车间时不知道的。
标准的网络唤醒功能的另一个缺点是，魔法封包需要以太网控制器来处理完整的帧，这导致电流消耗增加。
图2显示了以太网的原理图和表2中列出的电气参数的激活线。
Key
Cininternalcapacitance内部电容
Iactactivationcurrent激活电流
Rextexternalresistance外部阻抗
Rininternalresistance内部阻抗
Vactactivationvoltage激活电压
Vbattbatteryvoltage电池电压
GNDground地
XFMREthernettransformer以太网变压器
图2-等效电路图
表2给出了电气参数的概述。
表2电气参数的概述
电气参数
最小值
典型值
最大值
Rin
9kΩ−1%
—
10kΩ+1%
Iact
0mAa
1,3mAb
2mA
Rext
510Ω（−5%）
—
1kΩ（+5%）
Vactc
0V
—
16V
Vact（t≤60s）c
14V
—
28V
aIfEthernetisdeactivatedwithVact=0V.
bWithVact=12VandRin=9500Ω（Ethernetactivated）asanexample.
c限制值.
[DoEth-010]在激活线路的输入阻抗（Rin）应该至少9kOhms（−1%）。
这是为了保证在这个线路中输入电流不超过2mA。
[DoEth-011]失活电压阈值（无效）应为2V（见表3），意味着如果以太网已经失活，那么低于2V的电压值无法激活DoIP边缘节点的以太网控制器。
这是为了避免因零飘或电磁干扰造成随机激活（参见图3）。
[DoEth-012]保证激活电压阈值（Vactive）应为5V，这意味着以太网将不会被激活，直至激活线上的电压值超过这个阈值。
[DoEth-013]激活信号Vact应保持在Vactive和Vmax之间至少200毫秒来激活以太网硬件。
[DoEth-013]对于以太网失活，Vact的值应低于Vinactive至少200毫秒。
注意1：
上述要求意味着，根据电气设计，DoIP边缘节点可以以高于Vinactive的任何值开始激活以太网连接。
然而，不保证以太网真的有效，直到电压等级超越Vactive。
一旦被激活，以太网连接可以保持有效，直到所有失活以太网连接的条件都满足。
[DoEth-021]当激活线处于“保证激活”状态，通信应该被允许，虽然它将只可能在一个链接已被检测到。
[DoEth-021]当激活连接被检测到，但是激活线处于“失活标准履行”状态，通信不被保证。
[DoEth-015]连接电缆的屏蔽应与试验设备侧的保护接地导体（聚乙烯）连接。
[DoEth-016]连接电缆的屏蔽不应连接到车辆地面，无论是在车辆还是在测试设备。
图3描述了以太网的激活和失活电压阈值和时间。
图3以太网的激活和失活电压阈值和时间
表3定义了激活和失活电压阈值。
表3激活和失活电压阈值
参数
阈值
Vactive
5V
Vinactive
2V
Vmin
0V
Vmax
16V
图4显示了上述要求的一个示例应用程序，导致一个开关电压（激活、失活）阈值在激活线3、4V。
图4激活线路实例
表4定义了在图4中的电路的例子的电气参数。
电气参数
最小值
典型值
最大值
Rin
9300Ω
9560Ω
9800Ω
Cin
—
10nF
—
注意2：
在计算Rin时，一个晶体管的基极-发射极电阻需要被代入计算。
6.5.2测试设备激活线需求
[DoEth-017]基于以太网为了与DoIP边缘节点建立通信，测试设备需要根据表3中的需求在以太网激活线上提供一个电压信号（Vact）。
因此，只有在图3中所描述的“保证激活”范围内，才能可靠地与车辆进行通信。
在这个范围之外，它取决于车辆制造商的设计是否仍然可以进行通信。
注意1：
为了与车辆通信，额外的预条件是必要的（例如，在“运行”位置上点火）。
根据车辆制造商的动力网络架构，这意味着，只提供激活电压信号不一定能“唤醒”车辆。
[DoEth-018]当一个连接不再被外部测试设备需要，车辆的以太网硬件应根据[DoEth-014]被失活。
这适用于即使外部测试设备仍然与车辆物理连接着的情况。
注意2：
从车辆自动物理断开与外部测试设备的连接导致如6.5.1中规定的失活电压阈值。
6.6线束定义
这个子节指定有关电缆特性和电缆长度，以保证100Mbit/s的预定速度的以太网通信的需求。
[DoEth-019]从车辆到测试设备的电缆应至少分为五类。
[DoEth-020]IEEE802.3（100BaseTX）定义了一个5类100米长度的链路段，为了在车辆和下一个物理层收发器之间成功的传输链路段长度不得超过50米。
注意：
测试设备电源或激活线所需的电缆的详细规范超出了ISO13400这一部分的范围；这将留给车辆制造商或设备制造商自由决定。
附录A
在ISO15031-3诊断连接器中以太网的应用实例
A.1一般信息
本附录描述了以太网100BaseTX在现有ISO15031-3/SAEJ1962诊断连接器上的使用情况，同时考虑到IEEE802.3信号的要求。
本附录中的所有定义都是翔实的，旨在帮助在现有的车辆网络架构下以太网诊断通信的使用。
A.2连接器布局和引脚输出信息
对于高频信号的传递，对儿引脚TX+/TX-和RX+/RX−在诊断连接器位置尽可能靠近彼此是必要的。
需要一个额外的引脚作为以太网控制器的激活线。
图A.1显示推荐为ISO15031-3/SAEJ1962诊断连接器上使用了的100BaseT以太网引出线。
PIN
ISO15031-3/SAEJ1962定义
Ethernet100BaseTxusage
1
ISO15031-3/SAEJ1962定义
2
ISO15031-3/SAEJ1962定义
3
自由决定
EthernetRx（+）
4
机壳接地
5
信号地
6
ISO15031-3/SAEJ1962定义
7
ISO15031-3/SAEJ1962定义
8
自由决定
以太网激活线上拉
9
ISO15031-3/SAEJ1962定义
10
ISO15031-3/SAEJ1962定义
11
自由决定
EthernetRx（−）
12
自由决定
EthernetTx（+）
13
自由决定
EthernetTx（−）
14
ISO15031-3/SAEJ1962定义
15
ISO15031-3/SAEJ1962定义
16
持久的正向电压
图A.1在ISO15031-3/SAEJ1962连接器针脚用于以太网和激活线的示范
图A.2显示基于ISO15031-3/SAEJ1962诊断连接器使用交联以太网连接的测试设备的简化电路。
图2对ISO15031-3/SAEJ1962连接器引脚简化测试设备电路的实例
参考书目
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TheBasicModel
[3]ISO/IEC10731,Informationtechnology—OpenSystemsInterconnection—BasicReferenceModel—
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[5]ISO14229-21）,Roadvehicles—Unifieddiagnosticservices（UDS）—Part2:
Sessionlayerservices
[6]ISO14229-52）,Roadvehicles—Unifieddiagnosticservices（UDS）—Part5:
UDSoninternetprotocol
implementation（UDSonIP）
[7]ISO15031-3,Roadvehicles—Communicationbetweenvehicleandexternalequipmentforemissionsrelateddiagnostics—Part3:
Diagnosticconnectorandrelatedelectricalcircuits,specificationanduse
[8]ISO27145-2,Roadvehicles—ImplementationofWorld-WideHarmonizedOn-BoardDiagnostics
（WWH-OBD）communicationrequirements—Part2:
Commondatadictionary
[9]ISO27145-3,Roadvehicles—ImplementationofWorld-WideHarmonizedOn-BoardDiagnostics
（WWH-OBD）communicationrequirements—Part3:
Commonmessagedictionary
[10]SAEJ1930-DA,Electrical/ElectronicSystemsDiagnosticTerms,Definitions,Abbreviations,and
AcronymsWebToolSpreadsheet
[11]SAEJ1939:
2011,SerialControlandCommunicationsHeavyDutyVehicleNetwork—TopLevel
Document
[12]SAEJ1939-73:
2010,ApplicationLayer—Diagnostics
[13]SAEJ1962,DiagnosticConnector
[14]SAEJ1979-DA,DigitalAnnexofE/EDiagnosticTestModes
[15]SAEJ2012-DA,DigitalAnnexofDiagnosticTroubleCodeDefinitionsandFailureTypeByteDefinitions
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