DOIP系統(tǒng)機制概述（一）

1.DOIP標(biāo)準(zhǔn)概述

DoIP 不 用 做 獨 立 的 應(yīng) 用 層 協(xié) 議 ， 被 ISO在ISO 13400系列文檔中被標(biāo)準(zhǔn)化。該協(xié)議被視為TCP/IP與更高級別協(xié)議，如ISO 14229（UDS）之間的接口。換句話說，DoIP是診斷請求和響應(yīng)通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娜萜鳌Ｄ壳艾F(xiàn)正式發(fā)布的的文檔共有4份，各部分文檔和OSI參考模型之間的關(guān)系如下表格所示。

DoIP協(xié)議的主要作用是將車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與外部測試設(shè)備分離開來，并幫助汽車企業(yè)使用與立法診斷協(xié)議兼容的高效通信技術(shù)，且DoIP協(xié)議還適用于物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，如上表所示。如果支持DoIP的節(jié)點具有Internet連接，則該節(jié)點支持使用基于IEEE 802接口連接的聯(lián)機遠(yuǎn)程診斷。

與OSI參考模型分層相對應(yīng)，各文檔有不同的使用范圍如下。ISO13400-1包含了常規(guī)信息，定義了DoIP的應(yīng)用場景等。ISO 13400-2描述了傳輸層和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，包含了協(xié)議不同的通信階段，是協(xié)議主要部分。ISO 13400-3是專門描述給基于IEEE802.3的以太網(wǎng)有線傳輸文檔。ISO 13400-4是用于描述基于以太網(wǎng)的高速數(shù)據(jù)鏈路連接器的文檔，也包含車輛OBD接口定義。

2.DoIP應(yīng)用場景

在ISO13400-1中，概述了指導(dǎo)協(xié)議設(shè)計的用例，并描述了許多典型的通信場景，其中，主要描述了以下4種應(yīng)用場景。

1、單個測試設(shè)備與單個車輛之間的物理介質(zhì)連接

2、單個測試設(shè)備與單個車輛之間的網(wǎng)絡(luò)連接

3、單個設(shè)備與多輛車之間的網(wǎng)絡(luò)連接

4、多個測試設(shè)備與單個車輛之間的網(wǎng)絡(luò)連接

該文檔描述的應(yīng)用場景主要是為滿足傳統(tǒng)汽車的基礎(chǔ)診斷功能而設(shè)計的，將診斷場景的重點放在車載網(wǎng)絡(luò)與車輛緊鄰的外部設(shè)備之間的通信上（通過LAN或WLAN技術(shù)連接的移動設(shè)備），在車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的汽車需要將文檔中提到的場景進(jìn)行擴展，甚至需要提出更復(fù)雜的汽車網(wǎng)絡(luò)連接方式，即通過真正的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（路由等）相互連接，并利用如Internet，在遠(yuǎn)離車輛的情況下進(jìn)行車輛診斷，從而實現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車豐富的功能需求。目前以汽車企業(yè)TSP平臺為基礎(chǔ)的車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)衍生的功能可能包括：TSP系統(tǒng)管理、車輛信息管理、報表管理、終端管理、車輛信息統(tǒng)計、車輛控制、位置監(jiān)控、狀態(tài)監(jiān)控、運營商管理、外部系統(tǒng)對接、終端國標(biāo)協(xié)議管理、車主終端手機APP功能、AI診斷服務(wù)平臺、終端應(yīng)用商城、經(jīng)銷商端藏銷賀庭系統(tǒng)、特殊太客戶產(chǎn)品規(guī)劃等。綜合智能網(wǎng)聯(lián)汽車豐富實用場景和汽車設(shè)計開發(fā)的需求，確定了5種主要用例群：

1、預(yù)定義的信息請求（例如車輛健康狀態(tài)監(jiān)控或道路適應(yīng)性評估等）

2、車輛檢查和維修（例如車輛故障診斷和維修檢測提醒等）

3、車輛控制器軟件重編程（例如車輛維修時的軟件升級和使用過程中的OTA等）

4、車輛控制器產(chǎn)線的檢查和準(zhǔn)備（例如車輛生產(chǎn)時控制器軟硬件版本號和車輛配置等信息寫入，以及鑰匙學(xué)習(xí)等）

5、車輛之間的多用途數(shù)據(jù)傳輸，涉及車輛與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換（通過診斷功能），外部設(shè)備可能包括手機等移動終端和云平臺。

3.DoIP網(wǎng)絡(luò)邏輯圖

一般來說，在工程師或者售后人員控制下的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點被稱為外部測試設(shè)備（External Test Equipment），外部測試設(shè)備向車輛發(fā)送診斷請求，然后等待被診斷車輛的響應(yīng)。但是在智能網(wǎng)聯(lián)汽車豐富的使用場景中，診斷測試設(shè)備可能出現(xiàn)布置在車輛內(nèi)部的情況，對車輛進(jìn)行診斷，如OTA技術(shù)和遠(yuǎn)程診斷，在這些使用場景中，診斷測試設(shè)備會作為車輛節(jié)點或與將此功能集成在其他節(jié)點中。

DoIP診斷測試設(shè)備可以是任何具有DoIP功能且有足夠強大存儲和處理能力

的終端，如個人電腦，筆記本電腦或手機等，在車聯(lián)網(wǎng)場景下，測試設(shè)備的角色則可能是TSP平臺或者車內(nèi)某個控制器承擔(dān)。被測節(jié)點可以是網(wǎng)絡(luò)中另外一個具有DoIP功能的節(jié)點。ISO 13400對將DoIP系統(tǒng)中不同作用的的節(jié)點做了分類：

DoIP實體（DoIP Entity）：DoIP實體是實現(xiàn)DoIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（例如DoIP節(jié)點或DoIP網(wǎng)關(guān)）。

DoIP網(wǎng)關(guān)（DoIP Gateway）：DoIP網(wǎng)關(guān)是一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，它實現(xiàn)DoIP協(xié)議，從而提供對其自身及其連接的車輛子網(wǎng)的ECU的訪問。

DoIP節(jié)點（DoIP Node）：DoIP節(jié)點是一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，該節(jié)點實施DoIP協(xié)議以提供對其自身的訪問，但不將DoIP協(xié)議數(shù)據(jù)路由到車輛子網(wǎng)。

DoIP邊緣節(jié)點（DoIP Edge Node）：DoIP邊緣節(jié)點是連接ISO 13400-3中定義的以太網(wǎng)激活線的節(jié)點。

外部測試設(shè)備（External Test Equipment）：支持DoIP協(xié)議的車輛外部主機，能夠通過DoIP協(xié)議訪問車輛子網(wǎng)和車內(nèi)DoIP實體。

車載測試設(shè)備（In-Vehicle Test Equipment）：具有與外部測試設(shè)備相同功能的車輛內(nèi)部診斷測試設(shè)備。

下圖展示了DoIP系統(tǒng)車輛內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)邏輯圖。

4.DoIP系統(tǒng)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層

車載以太網(wǎng)的物理介質(zhì)連接可使用符合IEEE 802.3 100BASE-TX的連接和一條激活線的組合。在ISO 13400-1的使用場景定義中，網(wǎng)絡(luò)配置存在一條和多條以太網(wǎng)鏈路的情況，也可能包含無線鏈路，無線鏈路的情況。

以太網(wǎng)電纜本質(zhì)上是一種專用介質(zhì)，如果對介質(zhì)屏蔽不好，存在通過讀取傳輸介質(zhì)輻射監(jiān)聽通信數(shù)據(jù)的風(fēng)險。且由于車輛電子系統(tǒng)復(fù)雜的工況和較高的EMC要求，輻射還可能會影響車內(nèi)其他電子系統(tǒng)的正常工作。另一方面，以太網(wǎng)控制器的功耗較大，長時間保持工作增加汽車電子系統(tǒng)的消耗。綜上，通過車載DoIP邊緣節(jié)點和測試設(shè)備之間的激活線來控制DoIP邊緣節(jié)點，從而實現(xiàn)節(jié)點內(nèi)以太網(wǎng)控制器的啟動，能在一定程度上解決上述問題。下圖為車輛內(nèi)部和測試設(shè)備連接簡化圖，展示了以太網(wǎng)電纜和激活線的連接方式。

以太網(wǎng)診斷接口可采用RJ45連接器，其電纜規(guī)格要求在五類線以上。DoIP邊緣節(jié)點作為直接與外部測試設(shè)備連接的車內(nèi)節(jié)點，需要支持檢測物理連接的通斷，并通知通信層相關(guān)的時間信息，且必須在支持IEEE 802.3中規(guī)定的100BASE-TX標(biāo)準(zhǔn)同時也需要支持10BASE-T標(biāo)準(zhǔn)10Mbit/s的連接，旨在作為無法在兩個以太網(wǎng)接口之間建立100Mbit/s連接的環(huán)境中的備選方案，在這種情況下，依然可以降低速度建立連接。

5.以太網(wǎng)控制器激活時序

激活線對以太網(wǎng)控制器的控制是通過激活線電壓變化實現(xiàn)的，下圖展示了激活線激活電壓的閾值和時序圖，測試設(shè)備通過控制激活線電壓變化來激活和停用DoIP邊緣節(jié)點中的以太網(wǎng)控制器。

整個激活時序分為三個部分，停用、激活和停用：

停用電壓閾值為2V，意味著低于2V的電壓激活DoIP邊緣節(jié)點的以太網(wǎng)控制器，選擇2V的目的是避免地偏移和電磁干擾引起的隨機激活。

保持以太網(wǎng)活躍電壓閾值為5V，應(yīng)該在激活電壓達(dá)到5V和32V之間并維持200ms才能激活以太網(wǎng)控制器，并保持激活狀態(tài)。

當(dāng)激活線電壓降至停用電壓閾值并維持200ms，被認(rèn)為可以停用以太網(wǎng)控制器。





審核編輯：劉清