协议（Line）(转)KWP2000协议（基于CAN和K-Line）分析及开发测试2011-02-1810:451、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（KeywordPro-tocol2000），该协议实现了一套完整的车载诊断服务，并且满足E-OBD（EuropeanOnBoardDiagnose）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（ControllerAreaNetwork）网络由于其非破坏性的网络仲裁机制、较高的通讯速率（可达1Mbps）和灵活可靠的通讯方式，在车载网络领域广受青睐，因此，近年来欧洲汽车领域广泛采用了基于CAN总线的KWP2000，即ISO15765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。在网络协议开发和应用方面，美国MathWorks公司和德国Vector公司提供了功能强大的开发和测试工具，可用于协议栈源码的开发和ECU测试。2、基于K线的KWP2000协议基于K线的KWP2000协议标准主要包括ISO/WD14230-114230-4，各部分协议与OSI模型的对应关系如表1。ISO14230-1规定了KWP2000协议的物理层规范（K线、L线），它在ISO9141-2的基础上，把数据交换系统扩展到了24V电压系统。ISO14230-2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、数据域及校验和3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。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（KeyWord）”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。诊断设备可以采用两种方式对ECU进行初始化，即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。IS014230-3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、输人／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。3、基于CAN总线的KWP2000协议应用层协议规定了4种服务数据结构，即<Ser-viceName＞.Request、<Service_Name＞.Indication、＜Service-Name＞.Response和<ServiceName＞.Con-firm，分别用于诊断设备（Tester）的服务请求、ECU的服务指示、ECU的服务响应和Tester的服务确认。这些数据结构中包含了地址信息、服务请求ID和服务请求参数等内容。基于CAN总线的KWP2000诊断服务流程如图3。从上面的服务流程可以看出，基于CAN总线的KWP2000协议支持多包数据传输，并且多包数据的管理和组织是在网络层完成的，应用层不必关心数据的打包和解包过程。为实现这一功能，网络层定义了4种PDU（以PCI类型进行区分，如表5所示）。单帧（SingleFrame,SF）-数据域及PCI可在一个CAN数据帧中容纳时，服务报文以单帧CAN报文进行发送。混合寻址模式与正常固定寻址模式类似，唯一的区别是CAN数据域的第一个字节用于填充远程地址（RA），N_PCI和诊断服务数据的填充位置向后移动一个字节。混合寻址模式用于跨越网段进行远程诊断，远程诊断的机制如图5所示。图中CAM和CAN2两个不同的子网通过网桥相连，网桥在子网1中的源地址为200，在子网2中的源地址为10，位于子网1中的诊断设备（源地址为241）可通过网桥对、子网2中的ECU（源地址为62）进行诊断。在数据传送过程中，一个网络层PDU被编排成一个CAN数据帧，它们之间的对应关系由寻址模式（Addressingmode）决定。基于ISO15765协议规定了4种寻址模式：即正常寻址模式（Normal）、正