【原】關于OBD協議（ISO 15031）的學習

今天是2022年7月24日，上海天氣陰轉多云。

老規矩，分享一段喜歡的文字，避免自己成為高知識低文化的工科男：

“

生命的吊詭、可愛的地方就在于，你永遠不知道在那一個轉彎，碰到什么樣的人，甚至拿起一本什么樣的書，一看，就改變了一生。人生總有確幸的美好的時刻，有時候為了追尋這種時刻，就值得活下來。

”

Return to today's topic！

最近在做關于OBD的相關內容工作，這里做一個備注。

“

OBD是英文On-Board Diagnostic的縮寫，即車載診斷系統。這個系統隨時監控發動機的運行狀況和尾氣后處理系統的工作狀態，若發現有可能引起排放超標的情況，會馬上發出警示。當系統出現故障時，故障燈(MIL)或檢查發動機(Check Engine)警告燈亮，同時OBD系統會將故障信息存入存儲器，通過標準的診斷儀器和診斷接口可以以故障碼的形式讀取相關信息。根據故障碼的提示，維修人員能迅速準確地確定故障的性質和部位。

”

在車載診斷范疇，可以分為兩個方向：

1、偏向OEM定義內容

2、偏向Society and Legislative Authority

本文關于OBD協議內容，ISO為其分配了ISO-15031系列標準號，共有7個子類。同樣在傳統燃油車強國美國，其國內組織SAE也為OBD分配了相應的標準號。

本文分享ISO15031-5，即OBD所用的診斷服務（0x01-09），說明其：

1)模式的作用（使用場景）

2)模式如何使用

OBD協議協議中定義9個診斷服務，每個服務用一個byte來代表，即所謂的Service ID（SID），具體內容如下：

Service 01 - Request Current Powertrain Diagnostic Data：

通過該服務，Tester端可以獲取車載動力系統當前的診斷數據：

-> 具體單個定義傳感器的狀態；

-> 發動機轉速；

-> 動力域DTC數量；

-> 故障指示燈是否亮起等。

格式為：SID + PID（Parameter ID），PID也是一個Byte，取值范圍是0x00-0xFF，類似于UDS協議，ISO 15031定義了部分PID內容，也做了相當部分的預留。

因為該協議具備法規效應，OBD協議定義了眾多PID，對于ECU支持哪些PID，診斷儀是如何獲知？在實際應用過程中，PID分為兩類：

-> 用于表征具體的數據；

-> 用于指出該ECU支持哪些PID。

在第二種使用場景中，PID分別是0x00 , 0x20 , 0x40…. 讀取其中一個PID后ECU會返回4個字節的結果，從返回的4個字節中的每個bit表示其所對應的PID是否被支持。

PID 0x00 用于查詢（0x01~0x20）之間支持的PID參數；

PID 0x20 用于查詢（0x21~0x40）之間支持的PID參數；

PID 0x40 用于查詢 （0x41~0x60）之間支持的PID參數，以此類推。

例如：

req：01 00

res：41 00 xx xx xx xx

左起第一位xx表示0x01~0x08之間的PID支持情況，將xx轉為2進制。如xx=0x65  ->xx=0110 0101 從左往右 那么表示支持PID 0x02 0x03 0x06 0x08

左起第二個xx表示0x09~0x10之間的PID支持情況，注意二進制轉換。

左起第三個xx表示0x11~0x18之間的PID 支持情況，注意二進制轉換。

左起第四個xx表示0x19~0x20之間的PID支持情況，注意二進制轉換。

只能說一句，協議定制者是真牛逼！

接著使用第二步：就可以讀取相關支持的PID參數的值了，假如支持PID 0x04  0x05  0x0d

req:01 04 05 0c

res:41 04 xx xx 05 xx 0d xx

其中xx表示支持的PID的值了，比如0d表示當前的車速，0d后面的xx的值是64，及對應的是100KM/h，即請求到的車速為當前100km/h。

類比UDS協議，每次請求一個PID，也可以一次請求多個，最多6個。而對于最新版ISO 27145協議，通過Service 22來實現對OBD服務車輛信息讀取，這個時候規定是最少支持6個DID讀取。

Service 02 - Request Powertrain Freeze Frame Data

對車車輛ECU出現并界定出某個故障，會將這個故障被Confirm時的相關狀態信息“凍結”下來（UDS協議中叫快照信息），也就是行業內所謂的凍結幀，這些狀態信息對車輛故障的確定非常重要，因為它們記錄了車輛發生故障時的很多相關信息，凍結幀的載體同樣是PID。在ISO 15031協議中，Service 02與Service 01命令的使用方法相同。只不過02讀取的是故障發生時的數據，而01讀取的當前數據，數據格式和含義都是相同的。與01命令不同的是，02命令中多了一個frame字節：

需要注意的是在OBD協議中，用frame = 0x00來代表讀取凍結幀。如果主機廠想自己再定義些什么其他的幀，或者多定義幾個凍結幀，則可以給frame分配上其他的編號。OBD只規定了ECU需要為一個DTC存儲凍結幀，當ECU中同時存在多個DTC時，就要根據優先級來判定存儲誰的凍結幀了。模式2的作用就是為了快速方便的了解，故障發生時刻的一個狀態，以此來分析、排查以及定位故障，從而能夠有效的提高售后維護的效率。

Service 03 - Request Emission-Related Diagnostic Trouble Codes

服務03用于讀取存儲在ECU中的與排放相關的“confirmed” DTC。Service 03命令的請求和響應格式：

Service 03的作用就是請求當前確認的故障（Comfirmed DTC）的故障碼，以此就可以了解車輛發生故障時，是哪個故障導致的，進而就可以根據該故障的機理來分析故障，維修車輛。

Service 04 - Clear/Reset Emission-Related Diagnostic Information

Service 04用于清空ECU中存儲的與排放相關的DTC。同時清除包括故障碼、凍結幀、測試數據等等排放相關的內存數據。

該服務格式請求是一個字節的04，響應是一個字節的44。只有在發動機沒有運轉的時候才可以執行這個服務，否則ECU應該給出NRC 0x22（條件不滿足）來拒絕該服務。

Service 05 - Request Oxygen Sensor Monitoring Test Results

Service 05用于讀氧傳感器的狀態，監控氧傳感器的測試結果，因為氧氣的濃度對燃燒過程有著重要的影響，因此對排放也有著重大的影響，因此有必要進行測試監控。一般支持模式6的話也可以通過模式6來代替模式5的功能(對于OBDonCAN來說不支持該服務).

Service 06 - Request On-Board Monitoring Test Results for Specific Monitored Systems

車上不僅僅氧傳感器的結果需要監控，還有其他很多的地方需要結構，比如催化劑、蒸發系統等等，那么可以通過Service 06來進行監控。

主機廠也可以根據需要去定義監控各個系統模塊ID以及需要進行測試的參數TID。該服務用于請求對特定被監測系統的監測結果。OBD中定義了一個MID（Monitor ID）的表格，來標識被監測系統。一個ECU不一定需要支持所有的MID，獲知具體支持哪些MID的方法與01和02服務所使用的方法相同.

06服務的response中，針對某一個MID，可能有多個TID（Test ID），因為針對一個系統可能有多個測試項目。TID表格也在OBD中定義。06服務的response格式固定，每個MID的每個TID有6部分組成,具體如下：

MID；

TID；

Unit And Scaling ID，用于標識這個TID的測試內容是什么，比如電壓、時間、計數器之類的；

Test Value，實際測量值；

Min. Test Value，這個測量值的最小值；

Max. Test Value，這個測量值的最大值。

Service 07 - Request Emission-Related Diagnostic Trouble Codes Detected During Current or Last Completed Driving Cycle

Service 07也是獲取DTC，但是它與03服務區別在于，它用于獲取在當前以及上一個駕駛循環中出現的處于“pending”狀態的DTC，而Service 03則是獲取的是confirmed DTC。

請求及相應格式如下：

該服務的作用：

每次維修人員修理完之后，會清理故障，為了了解這個故障是不是真正解決了，就需要重新試一下，然后看這個故障是不是又會出現，如果是通過模式3去了解，則至少需要三個操作循環，而模式7則可當前操作循環就可以知道。

Service 08 - Request Control of On-Board System, Test or Component

Sercie 08用于對系統進行控制，進行元件測試操作。它相當于UDS中定義的2F和31服務。它的使用方法是SID + TID，注意這個TID與05和06服務的TID不同，在OBD中有一個專門給08服務使用的TID表格。

注：因為這個模式使用的比較少，比如我國的所有OBD是不支持08模式的，以下對其進行簡單的介紹。這個模式就是通過定義測試標識符TID以及測試數據，去操作ECU進行測試。

Service 09 - Request Vehicle Information

Service 09用于讀取車輛信息，請求格式：

SID + InfoType（個數若干）

InfoType在OBD標準中有定義。并不是所有的InfoType都需要被支持，具體哪些InfoType被支持，可以采用和01服務相同的方法相似。

以上分享是關于診斷協議OBD的內容，在車載診斷范疇與UDS是兩個不同范疇。并且OBD協議是針對傳統燃油車的規范（有法律效應）。但現狀是新能源車慢慢在崛起，特別是電池組逐步解決續航行程和充電效率的問題，對于大方向（節能、環保、碳中和）的布局，我國都是一個極好的彎道超車機遇。在以往傳統汽車強國：

-> 日本押寶氫能源，大方向錯誤；

-> 德在新能源車的電池和軟件捉襟見肘的現狀。

作為一個國家工業皇冠上的一顆明珠，汽車對于國家經濟的反哺能力，有著極其重要的作用。看好這個方向，也慶幸自己在這個行業。