DoIP诊断技术一点通

DoIP的全称是Diagnostic Over Internet Protocol，即基于TCP/IP协议的诊断协议。随着以太网技术在车载领域的应用范围逐步扩大，越来越多的控制器支持通过以太网进行诊断通信，由于采用以太网通信技术，DoIP诊断具有超高的数据传输速率，速率达到了100 Mbit/s，相较于CAN总线诊断，DoIP诊断总体速率是CAN诊断的100-200倍，网络上的传输速率是CAN诊断的300-400倍。并且硬件成本低，无需使用VCI，在个人电脑上只需要一个以太网接口即可实现诊断的物理连接。DoIP技术可以完美匹配IT基础设施，固定诊断和远程诊断均能应用，车载以太网技术将是未来解决如何快速更新ECU软件及标定的主要策略之一。

DoIP诊断应用场景

场景1：单一诊断仪与车辆直连

诊断仪与车辆直连后，可以诊断单车所有DoIP节点，一般用于单车故障诊断或者ECU升级刷写等功能。

场景2：多台诊断仪并行诊断单台车辆

多台诊断仪通过交换机级联，诊断同一台汽车，各诊断信道互不干扰，可实现多团队同时作业，提高整体工作效率。

场景3：单诊断仪并行诊断多台车辆

多台车辆通过交换机级联，一台诊断仪可与这些车辆建立多个并行的诊断连接。相较于传统的CAN诊断，DoIP诊断有独有的机制，用于标识每一辆汽车及车载的各个ECU单元。单诊断仪连接多台车辆的形式一般用于产线上生产监控及ECU刷写等。

车内诊断网络布局

以上我们简要阐述了一般的应用场景，那么接下来我们走进车内网络，看看外部诊断仪是如何与车内ECU之间建立诊断连接。下图摘自DoIP协议标准文档ISO-13400-2，我们将围绕这张图来进行说明。

图中分为车内网（Vehicle network）和车外网（External network），车内网和车外网之间，有两组重要的线束，其中一组是用于数据传输的以太网线，另一组是用于诊断功能激活的激活线。以太网线不必多说，就是我们常见的四线制TX标准网线。

而激活线的设计，是用于车内诊断功能的激活。处于能耗和电磁干扰的考虑，要求非诊断通信期间，与诊断相关的功能处于关闭状态，这样一方面可以降低能耗，另一方面减少对网络带宽的消耗，从而降低电磁干扰。

车内网中，直接与外部诊断仪进行物理连接的节点，叫做边缘节点（DoIP edge node）。边缘节点可作为一个网络交换机，将车内网与车外网组成同一子网；也可以作为一个网关，将车内网与车外网进行安全隔离，屏蔽非法的网络访问和网络攻击。

除了边缘节点之外，还有另一类网关，即车内的DoIP网关节点。车内DoIP网关节点的作用，是实现以太网到其他网络总线（如CAN、LIN）的报文路由，这样便实现了DoIP诊断与传统网络总线的兼容。多种网络总线汇聚到DoIP网关，这大大的降低了布线的复杂性，并且提高了各总线网络中ECU的诊断效率。

车内网络中，还存在一般的DoIP节点，这些节点只支持对自身的诊断，而不具备路由功能。最后，还有一类网络节点（Network node），不具备DoIP诊断功能，与DoIP节点共享网络资源。

在车内网络中，各DoIP网关和DoIP节点可以全部级联于DoIP边缘节点，也可以分布于多个交换机网络，但最终都可以被边缘节点直接访问到。

对于边缘节点，人们经常通常有以上的疑问，其实透传和非透传这两种方案，没有好坏之分，都有各自适合的应用场景。例如，连接的外接诊断仪，主要用于多车故障诊断和ECU刷写，为了实现快速的ECU访问和在线监测，要求车内各ECU享有唯一的IP地址，适合使用透传方案。若连接的是TBOX之类具有联网功能控制单元，为了避免车内网受到外部网络攻击，因此适合使用非透传方案。

DoIP协议的主要功能

DoIP协议栈作为以太网诊断软件架构的中间件，主要具备如下五大功能，这五大功能体现了DoIP诊断的特殊性，是区别于传统CAN诊断的重要特征。

接下来我们按照DoIP诊断从连接建立到诊断通信实施的流程，对各个功能模块进行简要讲解。

车辆发现

顾名思义，就是用来检测车辆是否在线，具体来说就是诊断仪首先发送一个广播的车辆发现报文，网络中所有接收到这条报文的ECU都将发送自己的身份信息。通过各个ECU发回的身份信息，诊断仪便可以准确得获知有哪些ECU在线，并且可以根据这些信息对这些ECU进行归类，比如各自属于那一台汽车。

路由激活

与传统意义上网关的“路由”不同，DoIP协议中的“路由”指的是诊断仪与被诊断节点之间的报文传输。外部测试仪与DoIP节点之间的通信连接建立之后，应发送路由激活请求，路由激活请求被DoIP节点验证合法之后，诊断仪才能对ECU进行诊断。路由激活包含了DoIP节点对外部诊断仪的安全认证过程，ECU开发人员可以自定义安全认证的算法，用于屏蔽非法诊断仪对ECU进行的诊断。

诊断仪在线监测

与传统CAN总线不同，DoIP诊断需要预先与ECU建立通信连接，也就是TCP socket。由于socket的建立会消耗内存资源，因此不能无限制创建连接。ECU在设计阶段，会定义最多能支持并行连接的诊断仪数量，并行连接的诊断仪数量达到上限之后，将无法建立新的诊断通信连接。因此这些诊断连接通道属于稀缺的资源，为了避免通道被无效占用，因此设计了诊断仪在线监测机制。DoIP节点会向现在有的诊断连接通道上，发送诊断仪在线监测请求，若有的连接上无法收到诊断仪回复的响应报文，则会将此连接复位，以待新的诊断仪接入。

节点信息

节点信息包含了节点的属性，例如如最大支持的并行诊断仪连接数量，最大可接受的诊断报文长度，以及当前节点的电源状态，即是否所有部件都完成上电。节点信息作为诊断通信前的诊断条件检查，以确保后续诊断通信不受外部因素干扰。

诊断通信

作为DoIP协议的核心功能，此功能负责诊断报文的传输。诊断报文中包含三个信息，即诊断报文发送方的逻辑地址（以下简称SA），诊断报文接收方的逻辑地址（以下简称DA），以及诊断数据。在CAN总线网络中，通过CANID来寻址要诊断的ECU，而在DoIP网络中，DA的作用相当于CANID，用于寻址要诊断的目的ECU。下图通过一个以太网转CAN的诊断示例，展示SA和DA在诊断通信中的作用。

扩展一下：

以上介绍了DoIP诊断规范中的网络拓扑和软件功能，在实际软件开发过程中，还会涉及到诸多的技术细节，例如：

边缘节点透传与非透传方案设计；
DoIP节点间IP地址分配策略，即静态IP或者动态IP的选择；
各节点间GID(节点分组ID)同步策略设计；
路由激活安全认证策略设计等。

针对DoIP诊断技术需求，东信创智可以提供以下三种服务模式：

DoIP协议培训服务；
商用DoIP协议栈（如vector的microsar协议栈）集成和软件配置服务；
DoIP网关样件，可以用于技术验证和诊断测试。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/427437371https://zhuanlan.zhihu.com/p/427437371

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