知识性|故事性|趣味性
关注本公众号，学习汽车知识，每天进步一点点！
今日语录：生命中最好的事情就是找到那个知道你所有的错误和缺点，却依然认为你非常棒的人。
前言
两年前，我写过一篇文章车内通信技术有哪些？CAN、LIN、以太网（SomeIP、DoIP）等，主要介绍了车内的一些通信技术，当时阅读量有2000多。
在扩宽个人知识面的同时，也能与行业内的人互相学习，共同进步，让我觉得做这个公众号是有价值的。
进入汽车行业以来，我对can通信、诊断时有接触，但因为不是专业搞这方面的，所以有时候总是会把一些标准搞混淆。
利用周末时间，我把行业内常见的can通信、诊断协议进行了梳理，希望能对大家有所帮助。
这些标准在ISO官网下载，一份就要100多元，好在我从朋友那里都搜集到了，现在免费分享给大家。（感谢贡献标准的朋友！）
获取方法：在后台直接发送对应标准的编号（如：11898），会弹出一个链接，点进去免费下载即可。
做汽车电子产品开发，一定会接触到ISO 11898、UDS诊断、ISO 14229等，但你知道他们之间有什么区别与联系吗？
既然已经有ISO 11898了，为什么美国汽车工程师协会（SAE）又要搞一个SAE J1939出来？
......
诸如此类的问题，我之前也不知道，今天，我们一起把他们搞清楚。
常见can与诊断协议分类
1.CAN通信协议：汽车的"国际通行证"
要想把上面这些问题搞清楚，先得从CAN的起源说起。
汽车上为什么需要CAN总线？
CAN总线出现之前，汽车上各个ECU之间是点对点通信的，这种通信方式必然会使汽车线束变得十分庞大、复杂！
据统计，一辆采用传统布线方法的高档汽车中，线束长度高达2000米！
而且，随着汽车电子技术的快速发展，ECU越来越多，这进一步加剧了线束系统给整车带来的空间及成本压力。
为了解决多个ECU之间的复杂通讯问题，从1980年初开始，博世的工程师考虑将其他行业的总线系统引入汽车行业。经过评估，并没有可用的网络协议能够满足汽车行业的需求。于是，博世于1983年开始开发新的串行总线系统。
这种新的总线系统就是我们后来熟知的CAN总线（Controller Area Network，控制器局域网）。
在CAN总线系统中，各个ECU通过双绞线（CAN_H和CAN_L）连接，每个单元都是独立的CAN节点。总线的两端要各接一个120Ω的电阻，用于匹配总线阻抗，吸收信号反射及回拨，从而提高数据通信的抗干扰能力及可靠性。
CAN总线组成
各个ECU通过判断CAN总线的电平，即可得到信号值。在CAN总线中，电平分为显性电平和隐性电平，显性电平表示”0“，此时，CAN_H比CAN_L电平高，分别为3.5V和1.5V，电位差为2V；隐形电平表示”1“，此时，CAN_H和CAN_L电压都为2.5V，电位差为0V。
CAN总线中的电平
CAN总线就是通过显性和隐性电平的变化来传输数据的。
数据从CAN总线起始节点发出，到达终点，各个ECU各取所需。就像一辆公交车，沿途经过各个站点。
因此，CAN总线也被形象地称为CAN-BUS总线。
CAN-BUS总线
CAN总线取代了昂贵而笨重的传统配电线束，降低了整车成本，传输效率更高，功能更加完善。
1986年2月，在底特律SAE大会上，CAN总线正式发布。
1987年，英特尔交付了第一款CAN控制器芯片82526，这是CAN协议的第一个硬件实现。从1983年到1987年，仅仅4年时间，一个想法就变成了现实。此后不久，飞利浦半导体推出了82C200。
1991年，奔驰500E成为世界上第一款搭载CAN总线的量产车型。同年，博世发布了CAN2.0标准，分为CAN2.0A（11位标识符）和CAN2.0B（29位标识符）。
1993年11月，国际标准化组织（ISO）发布了CAN标准ISO11898：1993，同时发布的还有ISO 11519-2。这是世界上第一版CAN国际标准，随后进行了多次修订和演进。
ISO11898：1993同时定义了数据链路层和高速物理层，通俗的讲就是它规定了如何在电线上发送和接收数据，通信速度为5kbps-1Mbps（高速CAN）。
ISO 11519-2则定义了通信速率在125kbps以下的通信标准（低速CAN），其通信速度相对较慢，但优点在于其对硬件的要求低、成本低。同时，该标准允许在CAN总线连接失败时通信得以继续进行，因此又叫容错CAN（LSFT CAN）。
从2003年开始，ISO 11898 CAN标准分离为ISO 11898-1和ISO 11898-2两部分，后续又发布了其他部分，并进行了整合。
在2016年之前，ISO 11898涵盖6个部分，即：
(ISO 11898-1-2003)
Part1：Data link layer and physical signalling
(ISO 11898-2-2003)
Part2：High-speed medium access unit
(ISO 11898-3-2006)
Part3：Low-speed，fault-tolerant，medium-dependent interface
(ISO 11898-4-2004)
Part4：Time-triggered communication
(ISO 11898-5-2007)
Part5：High-speed medium access unit with low-power mode
(ISO 11898-6-2013)
Part6：High-speed medium access unit with selective wake-up functionality
在2016年，其中的Part2、Part5、Part6被合并成了一个新的Part2，即：ISO 11898-2-2016，原有的ISO 11898-5-2007和ISO 11898-6-2013被撤回。
值得一提的是ISO 11898-3-2006的发布取代了最早发布的ISO 11519-2，所以如今很多人没听过ISO 11519。
行文至此，终于知道了ISO 11898的来龙去脉，以及其与ISO 11519的关联。
2.CAN诊断协议：汽车的“翻译官”
CAN通信协议只规定了信号的传输规则，实际上，从上个世纪90年代开始，汽车的电子化趋势越来越明显，各种传感器、执行器和控制单元的故障诊断成了一个大问题。
每个设备都有自己的诊断方法，这无形中增加了汽车维修的难度及成本。
为了解决这个问题，ISO组织于1991年开始研究诊断相关标准。
诊断的概念来源于医学，当病人出现头晕、发烧、呕吐等不适症状时，医生通过询问、观察或者仪器检测，得到相关数据，并进行对症治疗。
车辆的诊断过程也有类似的地方，外部诊断设备（Tester），通过汽车总线连接车辆，获取车辆各个ECU的状态信息，从而在不拆解车辆的情况下为车辆维修提供可靠的依据。
诊断时，Tester端与ECU端通过一问一答的形式进行通信，因此，需使用同样的“语言”——诊断协议。
1996年，最早的诊断协议ISO 9141出现，该协议的典型特点是通信前需要双方建立握手协议，比较繁琐，随着技术的发展及时间的推移，该协议已经逐步退出历史舞台了。
到了1999年，ISO 14230诞生，也就是常说的KWP2000（Keyword Protocol 2000）。该协议实现了一套完整的车载诊断服务，最初使用K-Line（又叫K线）串行传输，最大通信速率10.4Kbps。现在已经没有多少车企应用此诊断协议了。
后来，基于CAN的KWP2000，即ISO 15765于2001年出现了，最大速率可达1Mbps。
该协议包含如下几个部分：
同年，还出现了ISO 15031，该协议与排放密切相关，且需要强制执行，具有法规效应，最初主要目的是环保。
该协议经过多年演变，最新版本包含如下几个部分：
到了2006年，我们熟知的ISO 14229（UDS，Unified Diagnostic Services 统一诊断服务）登场了！该协议只定义了诊断服务，只是一个应用层协议，不涉及网络，可以基于任意总线。
该协议经过多年发展和演变，包含如下几个部分：
如下是14229-1中的一张截图，我们可以更直观地看到14229、15765、11898之间的区别与联系。
3.SAE J1939：大型车辆的“特使”
上述已经介绍了汽车上应用最广泛的CAN通信协议及诊断协议，那么SAE J1939又是干什么的？
我们知道，ISO 11898仅规定了CAN总线的物理层和数据链路层，应用层并未定义。
美国汽车工程师协会（SAE）为了实现总线协议体系的标准化，在CAN2.0B的基础上制定了应用于大型货车和客车的协议，物理层、数据链路层基本上沿用了ISO 11898规范，并增加了网络层、应用层和网络管理规范，所以，SAE J1939便出现了。
SAE J1939协议文档非常庞大，自成一体，常用部分如下：
该协议由SAE协会维护，目前在不断更新中，应用十分广泛，在商用车领域有着举足轻重的地位，而在乘用车领域一般则不使用。
J1939在乘用车领域未广泛使用的主要原因是乘用车产品更新迭代快、功能需求多样，采用自定义（应用层）的设计方式能最大程度发挥CAN网络设计灵活性，便于进行车型迭代升级。
一般的商用车功能需求单一，如果使用J1939协议，可以极大简化设计工作，且软件复用性高，节省开发成本。
但随着商用车越来越追求乘用车化，J1939协议可能需要持续更新，否则无法满足商用车日益增长的复杂功能需求。
此外，由于J1939标准化定义的特性，严格遵守J1939协议的车辆总线很容易被破解（通过ID可知晓发送节点及PGN，只要不是自定义的PGN，均可通过协议查找出报文名称及信号）。
结语
本文简要介绍了常见CAN通讯协议及诊断协议，只起到抛砖引玉的作用，由于篇幅所限，无法展开介绍，对某个协议感兴趣的读者，可自行下载研读。
获取方法：在后台直接发送对应标准的编号（如：11898），会弹出一个链接，点进去免费下载即可。
— END —