DoIP诊断入门

简介

DoIP（Diagnosis over Internet Protocol）是一种用于车辆诊断的网络通信协议。它基于现代互联网技术，允许通过以太网或IP网络进行车辆诊断和通信。

DoIP的背景是现代车辆中使用的电子控制单元（ECU）数量不断增加，以及这些ECU之间需要进行更快速、更可靠的数据交换。传统的诊断方法通常使用专用的物理连接和协议，限制了诊断的速度和灵活性。而DoIP利用了以太网和IP网络的优势，使诊断设备能够通过网络连接到车辆的ECU，实现远程诊断、编程和数据交换。

DoIP的主要特点包括：

高速通信：使用以太网作为物理层，实现了高速的数据传输，能够满足现代车辆复杂系统的诊断需求。
网络连接：通过IP网络连接车辆的电子控制单元（ECU），实现远程诊断和编程功能。
灵活性：支持多种传输协议，如TCP/IP、UDP/IP等，以适应不同的诊断工具和应用场景。
安全性：提供加密和认证机制，确保诊断通信的安全性和可靠性。

和DoCAN对比，不变的是上层的应用层还是IS14229，变化的是传输层、网络层、当然还有物理层。基于TCP/UDP，IP等协议。DoIP使用以太网作为物理层，通过TCP/IP或UDP/IP等协议在IP网络上进行通信。它采用了客户端-服务器模型，其中诊断工具作为客户端，而车辆的电子控制单元（ECU）则作为服务器。
在通信过程中，诊断工具与车辆的ECU建立连接，并通过DoIP协议进行数据交换。诊断工具发送请求消息，ECU接收并解析这些消息，然后根据请求执行相应的操作。ECU将响应消息发送回诊断工具，以提供所需的诊断信息。
DoIP协议定义了消息格式和数据结构，包括消息头、消息体和校验等字段。它还规定了不同类型的消息，如诊断请求、响应和通知等。通过这些规范，诊断工具和ECU能够准确地进行通信和数据交换。
DoIP的网络通信架构允许多个诊断工具同时与车辆的ECU进行通信，实现了多点诊断和远程访问的能力。它还支持安全性和认证机制，确保通信的保密性和可靠性。
总结而言，DoIP的网络通信协议和架构基于以太网和IP网络，通过客户端-服务器模型实现诊断工具与车辆ECU之间的通信。它定义了消息格式和规范，提供了高效、灵活和安全的诊断通信方式。 DoIP能够进行车辆发现，状态查询，路由激活（含安全认证），诊断数据收发，这些内容将在后续进行详细的展开。

DoIP的报文格式

其中payload的类型有

在DoIP中用到以下三种报文：
（1）UDP_DISCOVERY：端口类型-UDP，端口号-13400
该端口有以下两个应用场景：

被用于诊断设备发送给DoIP节点的车辆信息请求报文和DoIP节点控制报文，此时该端口在报文中被设置为目的端口。
被用于DoIP节点在没有收到请求的时候发送的UDP报文，如车辆声明报文。此时该端口同样被设置为目的端口，源端口可以为该端口，也可以由发送方动态定义。
（2）UDP_TEST_EQUIPMENT_REQUEST：端口类型-UDP，端口号-动态定义（49152-65535）
该端口由外部诊断设备在49152-65535范围内动态定义，用于诊断设备向DoIP节点发送的UDP报文，在报文中作为源端口，报文的目的端口应设置为UDP_DISCOVERY。

当DoIP节点向诊断设备发送响应的时候，报文中的目的端口应设置为UDP_TEST_EQUIPMENT_REQUEST，源端口可以为UDP_DISCOVERY，也可以有DoIP节点动态定义。

（3）TCP_DATA：端口类型-TCP，端口号-13400
该端口用于外部诊断设备和DoIP节点之间的TCP通信，如路由报文和诊断报文。当诊断设备向DoIP节点发送报文时，使用TCP_DATA作为目的端口号；当DoIP节点向诊断设备发送报文时，使用TCP_DATA作为源端口号。

我们看下DoIp Message 格式

例子：0x02 0xFD 0x0001 0x0004 0x? 0x? 0x? 0x?
1、占用1byte，对应版本信息 2012版本是0x02 ，如果是2019版本就是0x03,2019版本在前面的基础上做了加密安全连接功能以及增加了0x07错误响应码。
2、占用1byte，0x02的反码就是0xFD,0x03对应0xFC.
3、payload的类型，占用2个字节。
4、后面payload数据的长度，占用4个字节。up to 4GB，但是一次只能发1500byte。
5、紧跟payload的数据。

网络拓扑

DoIP entity（DoIP实体）：实现DoIP协议的节点，即DoIP gateway或者DoIP node；
DoIP gateway（ DoIP网关）：实现DoIP协议，并能进行协议转发的节点；
DoIP node（DoIP节点）：实现DoIP协议，但不能进行协议转发的节点；
DoIP edge node（DoIP边缘节点）：连接以太网激活线的DoIP节点，此部分和DoIP gateway有什么区别？其实没什么区别，唯一的区别就是多了个使能线的判断，从图中可以看出External test equipment和DoIP edge node gateway之间有一条线叫做Activation line。那么这条线的功能就是对协议栈进行使能作用的，当然External test equipment和DoIP edge node gateway之间不只是Activation line相连的，这个图只是功能示意图，少了很多细节，其实是通过标准的OBD-II接头相连的，其中一个针脚就是Activation line。
Network Node（网络节点）：连在IP网络上，但不能实现DoIP的节点。

DoIP诊断流程包括：网络连接（Network Connect）、车辆发现（vehicle discovery）、连接设立可以说是路由激活(Connect Estabishment)和诊断（Diagnostic communication）。
其中网络连接（network connection）包括Network（网络节点）、Connector（OBD-II connector 硬件接口）、Activation Line（物理线激活线防止干扰 13400-3 2016）和IP Address Assignment（IP地址分配 Auto-IP/DHCP/内网 static IP）.
车辆发现（vehicle）包括：vehicle announcement（VIN，EID ，GID、LA和IP）和vehicle Identification（VIN，EID）。涉及到VIN，EID ，GID、LA和IP。UDP发送，端口13400.
连接设立包括：TCP conection（三次握手 TCP socket ，ALive check）和routing activation.

交互实例