1.DOIP標準概述

DoIP 不 用 做 獨 立 的 應 用 層 協 議 ， 被 ISO在ISO 13400系列文檔中被標準化。該協議被視為TCP/IP與更高級別協議，如ISO 14229（UDS）之間的接口。換句話說，DoIP是診斷請求和響應通過TCP/IP網絡傳輸的容器。目前現正式發布的的文檔共有4份，各部分文檔和OSI參考模型之間的關系如下表格所示。

DoIP協議的主要作用是將車載網絡技術與外部測試設備分離開來，并幫助汽車企業使用與立法診斷協議兼容的高效通信技術，且DoIP協議還適用于物理層和數據鏈路層，如上表所示。如果支持DoIP的節點具有Internet連接，則該節點支持使用基于IEEE 802接口連接的聯機遠程診斷。

與OSI參考模型分層相對應，各文檔有不同的使用范圍如下。ISO13400-1包含了常規信息，定義了DoIP的應用場景等。ISO 13400-2描述了傳輸層和網絡服務，包含了協議不同的通信階段，是協議主要部分。ISO 13400-3是專門描述給基于IEEE802.3的以太網有線傳輸文檔。ISO 13400-4是用于描述基于以太網的高速數據鏈路連接器的文檔，也包含車輛OBD接口定義。

2.DoIP應用場景

在ISO13400-1中，概述了指導協議設計的用例，并描述了許多典型的通信場景，其中，主要描述了以下4種應用場景。

1、單個測試設備與單個車輛之間的物理介質連接

2、單個測試設備與單個車輛之間的網絡連接

3、單個設備與多輛車之間的網絡連接

4、多個測試設備與單個車輛之間的網絡連接

該文檔描述的應用場景主要是為滿足傳統汽車的基礎診斷功能而設計的，將診斷場景的重點放在車載網絡與車輛緊鄰的外部設備之間的通信上（通過LAN或WLAN技術連接的移動設備），在車聯網環境下的汽車需要將文檔中提到的場景進行擴展，甚至需要提出更復雜的汽車網絡連接方式，即通過真正的互聯網絡（路由等）相互連接，并利用如Internet，在遠離車輛的情況下進行車輛診斷，從而實現智能網聯汽車豐富的功能需求。目前以汽車企業TSP平臺為基礎的車聯網架構衍生的功能可能包括：TSP系統管理、車輛信息管理、報表管理、終端管理、車輛信息統計、車輛控制、位置監控、狀態監控、運營商管理、外部系統對接、終端國標協議管理、車主終端手機APP功能、AI診斷服務平臺、終端應用商城、經銷商端藏銷賀庭系統、特殊太客戶產品規劃等。綜合智能網聯汽車豐富實用場景和汽車設計開發的需求，確定了5種主要用例群：

1、預定義的信息請求（例如車輛健康狀態監控或道路適應性評估等）

2、車輛檢查和維修（例如車輛故障診斷和維修檢測提醒等）

3、車輛控制器軟件重編程（例如車輛維修時的軟件升級和使用過程中的OTA等）

4、車輛控制器產線的檢查和準備（例如車輛生產時控制器軟硬件版本號和車輛配置等信息寫入，以及鑰匙學習等）

5、車輛之間的多用途數據傳輸，涉及車輛與外部設備之間的數據交換（通過診斷功能），外部設備可能包括手機等移動終端和云平臺。

3.DoIP網絡邏輯圖

一般來說，在工程師或者售后人員控制下的網絡節點被稱為外部測試設備（External Test Equipment），外部測試設備向車輛發送診斷請求，然后等待被診斷車輛的響應。但是在智能網聯汽車豐富的使用場景中，診斷測試設備可能出現布置在車輛內部的情況，對車輛進行診斷，如OTA技術和遠程診斷，在這些使用場景中，診斷測試設備會作為車輛節點或與將此功能集成在其他節點中。

DoIP診斷測試設備可以是任何具有DoIP功能且有足夠強大存儲和處理能力

的終端，如個人電腦，筆記本電腦或手機等，在車聯網場景下，測試設備的角色則可能是TSP平臺或者車內某個控制器承擔。被測節點可以是網絡中另外一個具有DoIP功能的節點。ISO 13400對將DoIP系統中不同作用的的節點做了分類：

DoIP實體（DoIP Entity）：DoIP實體是實現DoIP協議的網絡節點（例如DoIP節點或DoIP網關）。

DoIP網關（DoIP Gateway）：DoIP網關是一個網絡節點，它實現DoIP協議，從而提供對其自身及其連接的車輛子網的ECU的訪問。

DoIP節點（DoIP Node）：DoIP節點是一個網絡節點，該節點實施DoIP協議以提供對其自身的訪問，但不將DoIP協議數據路由到車輛子網。

DoIP邊緣節點（DoIP Edge Node）：DoIP邊緣節點是連接ISO 13400-3中定義的以太網激活線的節點。

外部測試設備（External Test Equipment）：支持DoIP協議的車輛外部主機，能夠通過DoIP協議訪問車輛子網和車內DoIP實體。

車載測試設備（In-Vehicle Test Equipment）：具有與外部測試設備相同功能的車輛內部診斷測試設備。

下圖展示了DoIP系統車輛內部和外部網絡邏輯圖。

4.DoIP系統物理層和數據鏈路層

車載以太網的物理介質連接可使用符合IEEE 802.3 100BASE-TX的連接和一條激活線的組合。在ISO 13400-1的使用場景定義中，網絡配置存在一條和多條以太網鏈路的情況，也可能包含無線鏈路，無線鏈路的情況。

以太網電纜本質上是一種專用介質，如果對介質屏蔽不好，存在通過讀取傳輸介質輻射監聽通信數據的風險。且由于車輛電子系統復雜的工況和較高的EMC要求，輻射還可能會影響車內其他電子系統的正常工作。另一方面，以太網控制器的功耗較大，長時間保持工作增加汽車電子系統的消耗。綜上，通過車載DoIP邊緣節點和測試設備之間的激活線來控制DoIP邊緣節點，從而實現節點內以太網控制器的啟動，能在一定程度上解決上述問題。下圖為車輛內部和測試設備連接簡化圖，展示了以太網電纜和激活線的連接方式。

以太網診斷接口可采用RJ45連接器，其電纜規格要求在五類線以上。DoIP邊緣節點作為直接與外部測試設備連接的車內節點，需要支持檢測物理連接的通斷，并通知通信層相關的時間信息，且必須在支持IEEE 802.3中規定的100BASE-TX標準同時也需要支持10BASE-T標準10Mbit/s的連接，旨在作為無法在兩個以太網接口之間建立100Mbit/s連接的環境中的備選方案，在這種情況下，依然可以降低速度建立連接。

5.以太網控制器激活時序

激活線對以太網控制器的控制是通過激活線電壓變化實現的，下圖展示了激活線激活電壓的閾值和時序圖，測試設備通過控制激活線電壓變化來激活和停用DoIP邊緣節點中的以太網控制器。

整個激活時序分為三個部分，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邊緣節點的以太網控制器，選擇2V的目的是避免地偏移和電磁干擾引起的隨機激活。

保持以太網活躍電壓閾值為5V，應該在激活電壓達到5V和32V之間并維持200ms才能激活以太網控制器，并保持激活狀態。

當激活線電壓降至停用電壓閾值并維持200ms，被認為可以停用以太網控制器。





審核編輯：劉清