1.DOIP標(biāo)準(zhǔn)概述

DoIP 不 用 做 獨(dú) 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T(mén)CP/IP與更高級(jí)別協(xié)議，如ISO 14229（UDS）之間的接口。換句話(huà)說(shuō)，DoIP是診斷請(qǐng)求和響應(yīng)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娜萜?。目前現(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(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與外部測(cè)試設(shè)備分離開(kāi)來(lái)，并幫助汽車(chē)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(diǎn)具有Internet連接，則該節(jié)點(diǎn)支持使用基于IEEE 802接口連接的聯(lián)機(jī)遠(yuǎn)程診斷。

與OSI參考模型分層相對(duì)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(chǎng)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(zhuān)門(mén)描述給基于IEEE802.3的以太網(wǎng)有線(xiàn)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(chē)輛OBD接口定義。

2.DoIP應(yīng)用場(chǎng)景

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

1、單個(gè)測(cè)試設(shè)備與單個(gè)車(chē)輛之間的物理介質(zhì)連接

2、單個(gè)測(cè)試設(shè)備與單個(gè)車(chē)輛之間的網(wǎng)絡(luò)連接

3、單個(gè)設(shè)備與多輛車(chē)之間的網(wǎng)絡(luò)連接

4、多個(gè)測(cè)試設(shè)備與單個(gè)車(chē)輛之間的網(wǎng)絡(luò)連接

該文檔描述的應(yīng)用場(chǎng)景主要是為滿(mǎn)足傳統(tǒng)汽車(chē)的基礎(chǔ)診斷功能而設(shè)計(jì)的，將診斷場(chǎng)景的重點(diǎn)放在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)與車(chē)輛緊鄰的外部設(shè)備之間的通信上（通過(guò)LAN或WLAN技術(shù)連接的移動(dòng)設(shè)備），在車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的汽車(chē)需要將文檔中提到的場(chǎng)景進(jìn)行擴(kuò)展，甚至需要提出更復(fù)雜的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)連接方式，即通過(guò)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(chē)輛的情況下進(jìn)行車(chē)輛診斷，從而實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)豐富的功能需求。目前以汽車(chē)企業(yè)TSP平臺(tái)為基礎(chǔ)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)衍生的功能可能包括：TSP系統(tǒng)管理、車(chē)輛信息管理、報(bào)表管理、終端管理、車(chē)輛信息統(tǒng)計(jì)、車(chē)輛控制、位置監(jiān)控、狀態(tài)監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)商管理、外部系統(tǒng)對(duì)接、終端國(guó)標(biāo)協(xié)議管理、車(chē)主終端手機(jī)APP功能、AI診斷服務(wù)平臺(tái)、終端應(yīng)用商城、經(jīng)銷(xiāo)商端藏銷(xiāo)賀庭系統(tǒng)、特殊太客戶(hù)產(chǎn)品規(guī)劃等。綜合智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)豐富實(shí)用場(chǎng)景和汽車(chē)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的需求，確定了5種主要用例群：

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

2、車(chē)輛檢查和維修（例如車(chē)輛故障診斷和維修檢測(cè)提醒等）

3、車(chē)輛控制器軟件重編程（例如車(chē)輛維修時(shí)的軟件升級(jí)和使用過(guò)程中的OTA等）

4、車(chē)輛控制器產(chǎn)線(xiàn)的檢查和準(zhǔn)備（例如車(chē)輛生產(chǎn)時(shí)控制器軟硬件版本號(hào)和車(chē)輛配置等信息寫(xiě)入，以及鑰匙學(xué)習(xí)等）

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

3.DoIP網(wǎng)絡(luò)邏輯圖

一般來(lái)說(shuō)，在工程師或者售后人員控制下的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被稱(chēng)為外部測(cè)試設(shè)備（External Test Equipment），外部測(cè)試設(shè)備向車(chē)輛發(fā)送診斷請(qǐng)求，然后等待被診斷車(chē)輛的響應(yīng)。但是在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)豐富的使用場(chǎng)景中，診斷測(cè)試設(shè)備可能出現(xiàn)布置在車(chē)輛內(nèi)部的情況，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行診斷，如OTA技術(shù)和遠(yuǎn)程診斷，在這些使用場(chǎng)景中，診斷測(cè)試設(shè)備會(huì)作為車(chē)輛節(jié)點(diǎn)或與將此功能集成在其他節(jié)點(diǎn)中。

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

的終端，如個(gè)人電腦，筆記本電腦或手機(jī)等，在車(chē)聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下，測(cè)試設(shè)備的角色則可能是TSP平臺(tái)或者車(chē)內(nèi)某個(gè)控制器承擔(dān)。被測(cè)節(jié)點(diǎn)可以是網(wǎng)絡(luò)中另外一個(gè)具有DoIP功能的節(jié)點(diǎn)。ISO 13400對(duì)將DoIP系統(tǒng)中不同作用的的節(jié)點(diǎn)做了分類(lèi)：

DoIP實(shí)體（DoIP Entity）：DoIP實(shí)體是實(shí)現(xiàn)DoIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（例如DoIP節(jié)點(diǎn)或DoIP網(wǎng)關(guān)）。

DoIP網(wǎng)關(guān)（DoIP Gateway）：DoIP網(wǎng)關(guān)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，它實(shí)現(xiàn)DoIP協(xié)議，從而提供對(duì)其自身及其連接的車(chē)輛子網(wǎng)的ECU的訪(fǎng)問(wèn)。

DoIP節(jié)點(diǎn)（DoIP Node）：DoIP節(jié)點(diǎn)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)實(shí)施DoIP協(xié)議以提供對(duì)其自身的訪(fǎng)問(wèn)，但不將DoIP協(xié)議數(shù)據(jù)路由到車(chē)輛子網(wǎng)。

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

外部測(cè)試設(shè)備（External Test Equipment）：支持DoIP協(xié)議的車(chē)輛外部主機(jī)，能夠通過(guò)DoIP協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)車(chē)輛子網(wǎng)和車(chē)內(nèi)DoIP實(shí)體。

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

下圖展示了DoIP系統(tǒng)車(chē)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(chē)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(xiàn)的組合。在ISO 13400-1的使用場(chǎng)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(wú)線(xiàn)鏈路，無(wú)線(xiàn)鏈路的情況。

以太網(wǎng)電纜本質(zhì)上是一種專(zhuān)用介質(zhì)，如果對(duì)介質(zhì)屏蔽不好，存在通過(guò)讀取傳輸介質(zhì)輻射監(jiān)聽(tīng)通信數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。且由于車(chē)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(huì)影響車(chē)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(zhǎng)時(shí)間保持工作增加汽車(chē)電子系統(tǒng)的消耗。綜上，通過(guò)車(chē)載DoIP邊緣節(jié)點(diǎn)和測(cè)試設(shè)備之間的激活線(xiàn)來(lái)控制DoIP邊緣節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)內(nèi)以太網(wǎng)控制器的啟動(dòng)，能在一定程度上解決上述問(wèn)題。下圖為車(chē)輛內(nèi)部和測(cè)試設(shè)備連接簡(jiǎn)化圖，展示了以太網(wǎng)電纜和激活線(xiàn)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(lèi)線(xiàn)以上。DoIP邊緣節(jié)點(diǎn)作為直接與外部測(cè)試設(shè)備連接的車(chē)內(nèi)節(jié)點(diǎn)，需要支持檢測(cè)物理連接的通斷，并通知通信層相關(guān)的時(shí)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(shí)也需要支持10BASE-T標(biāo)準(zhǔn)10Mbit/s的連接，旨在作為無(wú)法在兩個(gè)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(shí)序

激活線(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)控制器的控制是通過(guò)激活線(xiàn)電壓變化實(shí)現(xiàn)的，下圖展示了激活線(xiàn)激活電壓的閾值和時(shí)序圖，測(cè)試設(shè)備通過(guò)控制激活線(xiàn)電壓變化來(lái)激活和停用DoIP邊緣節(jié)點(diǎn)中的以太網(wǎng)控制器。

整個(gè)激活時(shí)序分為三個(gè)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(diǎn)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(jī)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(xiàn)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