干货分享 | TSMaster 的 CAN UDS 诊断操作指南（上）

汽车电子工程师 | 2024-06-25 14:47:44 阅读：5467

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TSMaster 可以少代码甚至零代码就可以完成诊断流程开发，诊断开发人员只需要熟悉诊断流程，就能打通研发、产线、售后整条链路环节。

TSMaster 的 UDS 诊断功能不仅支持 CAN, LIN，同时也支持以太网的 DoIP 的诊断功能，TSMaster 的

CAN UDS 诊断操作指南（上）篇，主要是针对UDS 诊断模块的创建、CAN UDS 诊断传输层配置和TSMaster 基础诊断配置进行讲解。

本文关键词：UDS，基础诊断，诊断系统变量

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1. TSMaster 的 UDS 诊断模块的创建

2. CAN UDS 诊断传输层配置

3. TSMaster 基础诊断配置

一、TSMaster 的 UDS 诊断模块的创建

TSMaster 的 UDS 诊断模块的创建流程如下：

Step1:诊断模块位于主菜单【应用】->【诊断模块】，如下图 1-1。

图 1-1 诊断模块

Step2:【添加基础诊断】模块，可以添加多个 CAN 基础诊断模块，如图 1-2。

图 1-2 添加 CAN 基础诊断模块

TSMaster 支持创建多个诊断模块，并通过多通道的同星 CAN 卡进行绑定，可以同时与多个UDS诊断 ECU进行连接和诊断交互，进一步可以实现多个ECU的同步诊断刷写功能。

二、CAN UDS 诊断传输层配置

TSMaster 提供了诊断传输层的配置功能，用户可以根据需求配置相应的传输层配置比如总线类型、请求和应答 ID、FD 可变波特率、安全算法等等一系列配置。

1.诊断传输层

CAN 诊断传输层 ISO TP，包含诊断传输层和诊断服务层参数，如图 2-1 所示。

图 2-1 诊断传输层 ISO TP 配置

其中诊断传输层 ISO TP 的具体参数如下分类介绍：

● 总线类型：诊断传输层类型

使用同星 UDS on CAN/CANFD 功能可以选择总线类型为【CAN】或者【CAN FD】,通过下拉列表可以选择，如图 2-2 所示：

图 2-2 CAN/CANFD 诊断总线类型

● 通道：诊断模块用到的逻辑通道

TSMaster 支持多个诊断模块同时在线工作，这里用于选择当前诊断模块的应用逻辑通道，通过下拉列表进行选择，如图 2-3 所示：

图 2-3 传输层通道选择

● 请求 ID: 设置诊断模块 PC 工具端的诊断请求 ID。

● 请求 ID 类型：设置诊断模块 PC 工具端的诊断请求 ID 类型，0 是标准帧（11 位）,1 是扩展帧（29 位），如图 2-4 所示。

图 2-4 请求 ID 类型选择

● 应答 ID：设置诊断模块 PC 工具端的诊断应答 ID

● 应答 ID 类型：设置诊断模块 PC 工具端的诊断应答 ID 类型，0 是标准帧（11 位）,1 是扩展帧（29 位）。

● 功能 ID:设置诊断模块 PC 工具端的诊断功能 ID

● 功能 ID 类型：设置诊断模块 PC 工具端的诊断功能 ID 类型，0 是标准帧（11 位）,1 是扩展帧（29 位）。

● 发送填充字节：传输过程中，实际有效字节不足一个 CAN 报文数据端的时候，剩余数据段进行填充字节。比如一帧 CAN 报文 8 个字节，如果有效传输字节是[0x02，0x10，0x02]，填充字节是 0xAA，则实际的报

文字节是[0x02，0x10，0x02，0xAA，0xAA，0xAA，0xAA，0xAA]。

●接收帧间隔：接收连续帧最小帧间隔（ms）。TSMaster 诊断模块作为接收端，在接收连续帧报文的时候能够支持的诊断帧之间的最短时间间隔，这个参数是回复给诊断客户端的。设置为 0，表示支持以最短的时间间隔接收。

● 用户自定义发送帧间隔：发送连续帧最小间隔由用户确定，具体间隔时间由【发送帧间隔】的值设定。

● 发送帧间隔：发送连续帧最小间隔。

● 发送块大小：TSMaster 诊断模块作为发送端，在发送连续帧报文的时候一次能够发送的数据块的大小。设置为 0，表示一次性能够发送任意大小的数据块。

● FC 帧后间隔：表示发送流控帧与发送第一帧连续帧之间的最大时间间隔。

● FD 最大 DLC：FD 帧的最大 DLC 值，该参数只在有【总线类型】为CAN FD 模式下才有效。如图 2-5 所示：

图 2-5 FD 帧的最大 DLC

● FD 可变波特率：可以选择是否开启可变波特率模式。

● 最大长度：服务层数据包的最大长度。该参数对于普通 CAN/LIN 是无意义的。

比如，多帧传输时 DLC 长度=8 字节，首帧（First Frame）采用第 0 字节低四位加第一个字节的 8 位，共 12Bit 表示一次传输的包的大小，也就是最多 4095个字节，如下表所示：

当使用 CANFD 协议时，设置 DLC 长度>8 字节，可以采用更多的 Bits 来传输信息。因此，CANFD 的传输层支持采用第 2,3,4,5 四个字节共 32bit 来传输一个数据 Block 的长度，换句话说，CANFD 的传输层一次支持传输最多 4 个 G 的数据。具体支持多少，可由用户自主进行配置。

注意：第一个字节 Byte0 的高四位=1，表示该帧是首帧（First Frame），无论是 CAN 还是 Classical CAN 的传输层都是如此。

2.诊断服务层

诊断服务层参数主要包含路由激活，S3，P2 时间参数，以及加载 SeedKey 的安全访问。如图 2-6 所示：

图 2-6 诊断服务层参数

2.1 P2 时间参数

【P2 超时时间】：表示 ECU 收到诊断请求帧过后，最短回复的时间间隔。对于诊断工具端，该参数可以作为发送请求过后，等待回复的超时判断参数。比如诊断工具发送了一个诊断报文，P2 超时时间段内都没有收到回复，则认为请求失败，超时退出。

【P2 扩展时间】：当诊断工具发出诊断报文过后，被测 ECU 来不及在 P2 超时时间段内做出应答，则回复一帧 7F XX 78 报文，告诉诊断工具端自己来不及响应，需要延长等待时间再回复。ECU 发送了延迟等待报文后，则把等待时间参数切换为 P2 扩展时间。诊断工具端的超时判断参数在收到延迟等待报文后，需要切换到 P2 扩展时间。

上述两个参数可以点开【详情】按钮，查看图示说明，如图 2-7 所示：

图 2-7 P2 时间参数设置

2.2 诊断仪在线

诊断仪在线包括 S3 服务器时间和 S3 客户端时间参数。

【S3 服务器时间】：表示该 ECU 从默认会话（Default Session）被切换到其他会话过后，经过多长时间会自动切换回默认会话的超时时间。

【S3 客户端时间】：表示作为诊断测试仪端，发送 TesterPresent 帧的时间间隔。

上述两个参数的示意图，可以点开【详情】按钮，查看图示说明，如图 2-8所示：

图 2-8 S3 时间参数设置

【诊断仪在线】：TSMaster 断模块中，可以选择配置并使能诊断仪在线命令，如图 2-9 所示：

图 2-9 诊断仪在线设置

当使能【诊断仪在线】，在诊断模块上方会出现启动【诊断仪在线】的开关。设置诊断仪在线为【打开】状态，则按照设定的 S3 客户端时间间隔发送该报文。

诊断仪在线的发送字节是可选的。支持三种类型：

【默认诊断仪在线服务】：为最常用的 0x3E 0x80。

【从基础配置中选择】：从基本诊断配置中选择配置好的 3E 命令。

【用户自定义】：用于自定义的字节

2.3 种子密钥

TSMaster 中提供了两种 SeedKey 种子密钥的处理方法。第一种就是常用的加载主流的种子密匙的 DLL 动态链接库；第二种是提供了内置的种子密钥的解释器，可以直接编写 SeedKey 源代码，并可以保存生成 DLL 动态链接库。

2.3.1 载入动态链接库

TSMaster 不仅支持了 C/C++，Delphi 等语言封装的 DLL 文件，也新增支持基于 Dot Net 平台如 C#，VB.Net 等语言编写的 DLL 动态链接库，可以高效兼容不同平台生成的安全访问 DLL，为工程师带来更便捷的使用体验。

载入动态链接库加载界面，如图 2-10 所示：

图 2-10 载入动态链接库

图标从左往右依次为：

【1】加载 DLL

【2】删除 DLL

【3】打开 DLL 校验器，通过 DLL 校验器，用户可以判断加载的 DLL 接口是否正确，算法是否符合设计要求。比如，用户选择 Seed 的 Level 过后，输入 Seed值，点击 GenKey 进行判断。如果该 DLL 接口跟模板定义接口统一，则会输出提示信息：Generate Key Success，然后用户根据 Key 值跟目标值对比，进一步确认 DLL 中的算法是否符合设计要求。如图 2-11。

图 2-11 SeedKey 校验器

【4】可打开 TSMaster 安装目录下 Seed&Key 接口工程所在的文件路径。

在 TSMaster 安装目录中，提供了封装 Seed&Key 算法的模板工程。如GenerateKeyEx，GenerateKeyExOpt ASAP1A_CCP_ComputeKeyFromSeed，基于此模板工程开发即可得到能够直接加载的 DLL 函数。TSMaster 默认支持SeedKey 函数接口具体为如下：

函数接口 1：

unsigned int GenerateKeyEx(

const unsigned char* ipSeedArray, /* Array for the seed [in] */

unsigned int iSeedArraySize,

/* Length of the array for the seed [in] */

const unsigned int iSecurityLevel,/* Security level [in] */

const char* ipVariant,

/* Name of the active variant [in] */

unsigned char* iopKeyArray,

/* Array for the key [in, out] */

unsigned int iMaxKeyArraySize, /* Maximum length of the array for the key

[in] */

unsigned int& oActualKeyArraySize);

/* Length of the key [out] */

函数接口 2：

unsigned int GenerateKeyExOpt(

const unsigned char* ipSeedArray, /* Array for the seed [in] */

unsigned int iSeedArraySize, /* Length of the array for the seed [in] */

const unsigned int iSecurityLevel, /* Security level [in] */

const char* ipVariant, /* Name of the active variant [in] */

const char* iPara, /* */

unsigned char* iopKeyArray, /* Array for the key [in, out] */

unsigned int iMaxKeyArraySize, /* Maximum length of the array for the key [in]

unsigned int& oActualKeyArraySize) /* Length of the key [out] */

函数接口 3：

bool ASAP1A_CCP_ComputeKeyFromSeed(

const unsigned char* ipSeedArray, /* Array for the seed [in] */

unsigned short iSeedArraySize, /* Length of the array for the seed [in] */

unsigned char* iopKeyArray, /* Array for the key [in, out] */

unsigned short iMaxKeyArraySize, /* Maximum length of the array for the key

[in] */

unsigned short* opSizeKey) /* Length of the key [out] */

如何兼容其他函数接口

在日常使用中经常出现用户已经开发好了 SeedKey DLL，同时该 DLL 的接口不是上述三种中的任何一种，则无法直接加载到 TSMaster 的诊断模块中。对此，可以通过二次封装的形式将存在的 SeedKey 算法库进行包装，生成可以直接加载到 TSMaster 诊断模块中的 DLL 。

以一个实际的实例来讲解如何兼容其他接口函数的 DLL 文件，二次封装流程的示意图，如图 2-12。

图 2-12 二次封装流程

第一步，查看当前的DLL，名称为 UserSeedKey.DLL。该函数内部的 API 函数有：

●Seed 等级为 1 的时候，调用函数 void GetKeyFromSeed01(byte* ASeed, byte*AKey);

●Seed 等级为 3 的时候，调用函数 void GetKeyFromSeed03(byte* ASeed, byte*AKey);

●Seed 等级为 11 的时候，调用函数 void GetKeyFromSeed11(byte* ASeed, byte*AKey);

进而得知当前 DLL 不支持上述三种函数接口，需要进行二次封装。

第二步，选择 TSMaster 安装目录中提供的 GenerateKeyEx 的模板工程，在该工程中用上述 DLL 的函数接口。基本思路是：

1. 采用 Loadlibrary 动态用户现有的 DLL。

2. 根据传入的 Level 参数，采用 GetProcAddress 函数动态获取实际的用于计算 Key 的函数指针。

3. 如果获取函数指针成功，则使用该函数指针传输 Seed 值，并计算对应的 Key 值。GenerateKeyEx 工程二次封装示例，如图 2-13。

图 2-13 GenerateKeyEx 工程二次封装示例

第三步，该 GenerateKeyEx 工程开发结束后， TSMaster 直接加载GenerateKeyEx 所在的 DLL。需要注意的是，用户需要把现有的 UserSeedKey.DLL 拷贝到 TSMaster 根目录或者 GenerateKeyEx.DLL 所在的目录。如果不拷贝过去，GenerateKeyEx.DLL 执行的时候会出现找不到对应依赖 DLL 的情况，解锁失败。

2.3.2 编写 SeedKey 代码

在 TSMaster 的内置算法编辑器里的操作流程，示意如图 2-14 所示。

图 2-14 内置算法编辑器

【1】选择 SeedKey 算法的函数;

【2】打开算法校验器,可以于检查算法结果是否正确;

【3】打开编写代码的窗口;

【4】可用于导出所编写代码的为 DLL 文件;

【5】选择一个需要的 SeedKey 函数接口,并支持扩展自定义函数接口;

【6】SeedKey 源代码编辑工作区，用于解密算法代码的输入与编辑。

值得注意的是，TSMaster 目前提供了最常用的算法函数的接口形式，如果使用自己特殊的函数接口形式，可以联系上海同星支持，可将相应接口增加到选项中。

另外，所有的接口函数都定义了返回值类型为 s32。增加此约束，主要是增加函数的严谨性。其中，返回值为 0 表示成功，返回值为其他值则有对应的错误码。因此，在编辑代码的时候，最后一行需要加上 return 返回值，如图 2-15 所示，否则系统执行函数过后会认为算法执行失败，不予往后面执行。

图 2-15 函数 return 返回值

三、TSMaster 基础诊断配置

基础诊断模块包含基本诊断服务和组合服务。对于诊断过程中独立执行的命令，在基本诊断服务中；用于文件下载的$34、$36 和$37 放入组合服务中。如图3-1 所示：

图 3-1 基础诊断配置

1. 添加删除服务命令

把鼠标放到需要添加和删除的服务命令上方，右键展开，选择是否需要添加和删除该服务，如下图所示：

图 3-2 添加和删除的服务命令

2.配置基本诊断参数

以诊断会话控制为例，主要包含如下参数的配置,如图 3-3：

图 3-3 配置基本诊断参数

【1】配置服务名称：用户可以配置一个易于理解和管理的服务名称。

【2】是否功能标识符：本诊断服务是否采用功能标识符发送诊断请求。

【3】是否有回复：用户可配置是否检查此服务的回复内容。

【4】选择子服务类型：比如 Session Control 中的 DiagnosticSessionType 就包含如上图所示的 Session 类型。

【5】参数列表的字节序：支持 Motorola 和 Intel 字节序。

【6】参数列表：诊断服务除了诊断 ID 和子服务类型 ID，还可以带着参数发送给被测 ECU。参数列表包含请求和应答帧的参数列表，可以选择增加/删除多种类型的参数。如图 3-4。

图 3-4 新增与删除参数

其中，根据不同服务指令，可以设置不同的 ID 参数。比如诊断请求会话里的诊断会话类型参数是必选设置，而参数列表是可选的。在修改配置后，界面上方会实时显示实际诊断报文的示例报文，如请求协议数据包是：【10 01 xx xx】：xx 表示该参数是可变的，根据用户实际填入的数据确定；诊断仪将要收到的应答协议数据包为【50 01 xx】。如图 3-5 所示。

图 3-5 请求与应答参数设置

3.诊断服务参数

诊断模块参数支持 7 种数据类型。包括：UInt，Int，Single，Double，HexArray，Ascii 和 SystemVar。如图 3-6。

图 3-6 诊断模块参数类型

【1】 UInt：无符号整型，其数据长度必须小于 32bits，并且为 8 的倍数，可以为 8,16,24,32bits。

【2】 Int：有符号整形，其数据长度必须小于 32bits，并且为 8 的倍数，可以为8,16,24,32bits。

【3】 Single：单精度浮点数，数据长度为固定的 32bits。用户直接输入输出浮点数据。

【4】 Double：单精度浮点数，数据长度为固定的 64bits。用户直接输入输出浮点数据。

【5】 Hex Array：十六进制数组，数据长度为 8 的倍数。输入数据满足 16 禁止数据类型。

【6】 ASCII：ASCII 字符串，数据长度为 8 的倍数。输入数据为 ASCII 字符数组，转化为 16 进制后进行发送。

【7】 SystemVar：系统变量，数据长度为 8 的倍数。TSMaster 系统变量可支持Uint，Int，Single，Double，UintArray，DoubleArray，HexArray，String 等各种数据类型。其具体的数据类型由系统变量自身定义所决定。

4.配置组合服务

诊断组合服务（$343637 下载文件）共包含通用配置、擦除 Flash 配置、请求和传输数据配置、传输退出配置、扩展和辅助的配置。如下详细介绍每个配置。

4.1 通用配置

通用配置中支持加载下载文件格式为 hex/bin/s19/mot/srec/vdf 等等。可以对起始地址和数据长度的字节数修改，调调整校验和字节序和自定义 CRC 校验算法导入和修改，并可通过下载文件查看器下载文件内容。如图 3-7。

图 3-7 通用配置

【1】服务名称：配置该服务的名称

【2】文件名称：加载可执行文件，支持 hex\bin\s19\mot\srec\vdf...

【3】hex viewer：TSMaster 内置了可执行文件查看编辑器 TSHexViewer，用户可以用该工具，查看载入 Hex 文件的详细信息，如图 3-8 所示。

图 3-8 查看载入的下载文件

【4】地址和长度标识符。可修改起始地址和数据长度的字节。

【5】校验和相关配置。校验和字节序支持英特尔和摩托罗拉。在程序下载过程中，为了保证数据的完整性，需要引入 Checksum 算法对数据的完整性和有效性进行校验。TSMaster 诊断模块的符合服务中，引入了主流的 CRC 算法进行校验。其选择框如下图所示，同时可实现自定义 CRC 校验算法导入和修改，此处自定义算法只能是 DLL 文件的形式，如图到 3-9。