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雷达卡
基于ISO 14229-1:2023 UDS诊断测试：CommunicationControl服务混合控制模式验证
详细探讨测试用例设计与完整的CAPL代码实现，深入解析混合通信控制模式。
1. 引言
在现代汽车电子系统中，通信管理是诊断功能的重要组成部分。ISO 14229-1:2023标准中的CommunicationControl（0x28）服务提供了精细化的通信控制能力，其中包括混合控制模式，该模式允许对应用报文和诊断报文进行差异化控制。本文将重点讨论CommunicationControl服务的混合控制模式验证，特别是在同时启用应用报文并禁用诊断报文的场景中。这种模式在车辆正常运行期间进行诊断数据采集时尤为重要，可以在不影响车辆正常通信的前提下进行后台诊断。
2. 混合控制模式技术背景
2.1 通信类型定义
根据ISO 14229-1:2023标准，CommunicationControl服务通过参数实现精细化的通信控制：
| 通信类型值 | 控制对象 | 描述 |
|---|---|---|
| 0x01 | 应用报文 | 控制常规应用数据通信 |
| 0x02 | 诊断报文 | 控制诊断相关通信 |
| 0x03 | 两者同时 | 同时控制应用和诊断通信 |
communicationType2.2 混合控制模式应用场景
混合控制模式在以下场景中具有重要应用价值：
- 车辆正常运行监控： 启用应用报文保持车辆正常运行，同时禁用非必要的诊断通信以减少总线负载。
- 产线端测试： 在制造过程中选择性控制通信，提高测试效率。
- 故障再现分析： 保持应用通信模拟真实运行环境，同时限制诊断干扰。
- 网络安全防护： 在检测到攻击时禁用诊断接口，同时保持关键应用通信。
3. 测试用例设计
3.1 测试用例定义
基于ISO 14229-1:2023标准要求，针对混合控制模式设计以下测试用例：
| 用例ID | 测试场景 | 验证要点 | 参考条款 | 预期结果 |
|---|---|---|---|---|
| TC2809 | 混合控制模式验证 | 同时启用应用报文并禁用诊断报文 | §7.3.28.4.1 | 诊断报文停止，应用报文正常 |
3.2 测试原理分析
混合控制模式的核心在于ECU能够独立控制不同类型的通信。当诊断仪请求启用应用报文并禁用诊断报文时：
- 应用报文应保持正常： ECU继续发送和接收常规应用数据。
- 诊断报文应被禁用： ECU停止响应除CommunicationControl外的诊断请求。
- 控制状态可恢复： 通过相应请求重新启用诊断通信。
这种模式验证了ECU通信管理模块的精细化控制能力和状态机设计的正确性。
4. CAPL测试代码实现
以下是完整的TC2809测试用例CAPL代码实现，使用标准CAPL函数：
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 测试用例：TC2809_CommunicationControl_混合控制模式验证_CAPL2010.can */
/* 适用标准：ISO 14229-1 (2023) */
/* 开发环境：CANoe 15.0 SP1 */
/* 作者：车端域控测试工程师 */
/* 创建日期：2025-11-19 */
/*--------------------------------------------------------------*/
variables
{
// 诊断服务常量定义
const byte kSID_CommCtrl = 0x28; // CommunicationControl服务ID
const byte kSID_TesterPresent = 0x3E; // TesterPresent服务ID
const byte kSID_ReadDataById = 0x22; // ReadDataByIdentifier服务ID
const byte kSubFunc_EnableAll = 0x00; // 子功能：启用所有通信方向
const byte kCommType_EnableAppDisableDiag = 0x03; // 通信类型：启用应用，禁用诊断
// 应用报文标识（示例）
message 0x100 gAppMsg1; // 应用报文1（示例ID：0x100）
message 0x200 gAppMsg2; // 应用报文2（示例ID：0x200）
// 诊断请求响应对象
diagRequest gCommCtrlReq; // CommunicationControl诊断请求
diagRequest gTesterPresentReq; // TesterPresent诊断请求
diagRequest gReadDataReq; // ReadDataByIdentifier诊断请求
// 测试控制变量
msTimer gControlTimer; // 通信控制定时器
msTimer gVerificationTimer; // 验证阶段定时器
msTimer gAppMsgMonitorTimer; // 应用报文监控定时器
int gAppMsg1Count = 0; // 应用报文1计数
int gAppMsg2Count = 0; // 应用报文2计数
int gDiagResponseReceived = 0; // 诊断响应接收标志
int gTestPhase = 0; // 测试阶段控制
int gTestCaseResult = -1; // 测试用例结果
// 会话管理
byte gCurrentSession = 0x01; // 当前会话状态
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 测试用例主函数：TC2809_CommunicationControl_MixedMode */
/* 功能：验证混合控制模式（启用应用报文，禁用诊断报文） */
/*--------------------------------------------------------------*/
testCase TC2809_CommunicationControl_MixedMode()
{
byte mixedControlRequest[3];
int waitTime;
write("========== TC2809 CommunicationControl 混合控制模式验证测试开始 ==========");
// 阶段0：测试环境准备
testStepBegin("阶段0 - 测试环境初始化");
// 重置测试变量
gAppMsg1Count = 0;
gAppMsg2Count = 0;
gDiagResponseReceived = 0;
gTestPhase = 0;
gTestCaseResult = -1;
// 切换到默认会话
testStepBegin("切换到默认会话");
byte sessionReqData[] = {0x10, 0x01}; // 10 01 - 切换到默认会话
diagSendRequest(sessionReqData);
// 等待会话切换完成
waitTime = 200;
while (waitTime > 0) {
testWaitForTimeout(10);
waitTime -= 10;
}
testStepPass("会话切换请求已发送");
// 阶段1：验证初始状态（应用报文和诊断报文都正常）
testStepBegin("阶段1 - 初始状态验证");
write("验证初始通信状态：应用报文和诊断报文均应正常");
// 启动应用报文监控
gAppMsg1Count = 0;
gAppMsg2Count = 0;
setTimer(gAppMsgMonitorTimer, 1000); // 监控1秒钟
// 发送诊断请求验证诊断通信正常
byte readDataReq[] = {kSID_ReadDataById, 0xF1, 0x86}; // 示例DID
diagSendRequest(readDataReq);
setTimer(gControlTimer, 1000); // 等待诊断响应
gTestPhase = 1;
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 应用报文监控定时器处理函数 */
/* 功能：监控应用报文的发送状态 */
/*--------------------------------------------------------------*/
on timer gAppMsgMonitorTimer
{
if (gTestPhase == 1) {
// 阶段1：初始状态监控
write("应用报文统计（1秒内）：");
write(" - 应用报文1 (0x%03X): %d 帧", gAppMsg1.id, gAppMsg1Count);
write(" - 应用报文2 (0x%03X): %d 帧", gAppMsg2.id, gAppMsg2Count);
if (gAppMsg1Count > 0 && gAppMsg2Count > 0) {
testStepPass("初始状态验证通过 - 应用报文正常");
} else {
testStepFail("初始状态验证失败 - 应用报文异常");
testCaseFail("TC2809测试终止 - 初始状态异常");
return;
}
// 进入阶段2：发送混合控制请求
testStepBegin("阶段2 - 发送混合控制请求");
byte mixedControlRequest[3];
mixedControlRequest[0] = kSID_CommCtrl;
mixedControlRequest[1] = kSubFunc_EnableAll;
mixedControlRequest[2] = kCommType_EnableAppDisableDiag;
write("发送混合控制请求：");
write(" - 服务ID: 0x%02X (CommunicationControl)", mixedControlRequest[0]);
write(" - 子功能: 0x%02X (启用所有方向)", mixedControlRequest[1]);
write(" - 通信类型: 0x%02X (启用应用，禁用诊断)", mixedControlRequest[2]);
diagSendRequest(mixedControlRequest);
setTimer(gControlTimer, 2000); // 等待控制响应
gTestPhase = 2;
}
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 诊断响应处理函数 */
/* 功能：处理ECU对诊断请求的响应 */
/*--------------------------------------------------------------*/
on diagResponse *
{
byte responseData[64];
int responseLength;
// 获取响应数据
responseLength = this.GetPrimitiveData(responseData, elCount(responseData));
cancelTimer(gControlTimer);
if (gTestPhase == 1) {
// 阶段1：初始诊断通信验证
if (responseData[0] == kSID_ReadDataById + 0x40) {
testStepPass("初始状态验证通过 - 诊断报文正常");
gTestPhase = 1; // 继续到应用报文监控
} else {
testStepFail("初始状态验证失败 - 诊断响应异常");
}
}
else if (gTestPhase == 2) {
// 阶段2：混合控制请求响应
if (responseData[0] == kSID_CommCtrl + 0x40) {
testStepPass("混合控制请求被接受 - ECU返回积极响应");
write("积极响应：0x%02X", responseData[0]);
// 进入阶段3：验证混合控制效果
testStepBegin("阶段3 - 验证混合控制效果");
write("验证：应用报文应正常，诊断报文应被禁用");
// 重置计数器
gAppMsg1Count = 0;
gAppMsg2Count = 0;
gDiagResponseReceived = 0;
// 启动应用报文监控
setTimer(gAppMsgMonitorTimer, 1000);
// 发送诊断请求验证诊断通信被禁用
byte testerPresentReq[] = {kSID_TesterPresent, 0x00};
diagSendRequest(testerPresentReq);
setTimer(gVerificationTimer, 1500); // 等待可能的响应
gTestPhase = 3;
}
else if (responseData[0] == 0x7F && responseData[1] == kSID_CommCtrl) {
testStepFail("混合控制请求被拒绝 - NRC=0x%02X", responseData[2]);
write("ECU可能不支持混合控制模式");
testCaseFail("TC2809测试失败 - ECU不支持混合控制");
}
}
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 验证阶段定时器处理函数 */
/* 功能：处理验证阶段的超时检测 */
/*--------------------------------------------------------------*/
on timer gVerificationTimer
{
if (gTestPhase == 3) {
// 检查诊断响应接收情况
if (gDiagResponseReceived == 0) {
testStepPass("诊断通信验证通过 - 诊断请求无响应（符合预期）");
} else {
testStepFail("诊断通信验证失败 - ECU仍然响应诊断请求");
}
// 输出应用报文统计
write("混合控制模式下应用报文统计（1秒内）：");
write(" - 应用报文1 (0x%03X): %d 帧", gAppMsg1.id, gAppMsg1Count);
write(" - 应用报文2 (0x%03X): %d 帧", gAppMsg2.id, gAppMsg2Count);
// 验证应用报文状态
if (gAppMsg1Count > 0 && gAppMsg2Count > 0) {
testStepPass("应用通信验证通过 - 应用报文正常传输");
} else {
testStepFail("应用通信验证失败 - 应用报文异常");
}
// 综合评估
if (gDiagResponseReceived == 0 && gAppMsg1Count > 0 && gAppMsg2Count > 0) {
gTestCaseResult = 1;
testCasePass("TC2809测试通过 - 混合控制模式功能正常");
} else {
gTestCaseResult = 0;
testCaseFail("TC2809测试失败 - 混合控制模式功能异常");
}
// 阶段4：恢复通信状态
testStepBegin("阶段4 - 恢复通信状态");
write("恢复ECU通信至正常状态...");
byte restoreRequest[3];
restoreRequest[0] = kSID_CommCtrl;
restoreRequest[1] = kSubFunc_EnableAll;
restoreRequest[2] = 0x01; // 启用所有通信
diagSendRequest(restoreRequest);
setTimer(gControlTimer, 2000);
gTestPhase = 4;
}
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 应用报文接收处理函数 */
/* 功能：监控应用报文的接收情况 */
/*--------------------------------------------------------------*/
on message gAppMsg1
{
gAppMsg1Count++;
// write("收到应用报文1 (0x%03X)", this.id);
}
on message gAppMsg2
{
gAppMsg2Count++;
// write("收到应用报文2 (0x%03X)", this.id);
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 诊断请求响应处理函数（用于验证阶段） */
/* 功能：检测在混合控制模式下是否收到诊断响应 */
/*--------------------------------------------------------------*/
on diagResponse kSID_TesterPresent.*
{
byte responseData[64];
this.GetPrimitiveData(responseData, elCount(responseData));
if (gTestPhase == 3) {
gDiagResponseReceived = 1;
cancelTimer(gVerificationTimer);
write("警告：在诊断禁用模式下收到TesterPresent响应");
write("响应数据：0x%02X 0x%02X", responseData[0], responseData[1]);
}
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 控制定时器处理函数 */
/* 功能：处理各阶段的超时情况 */
/*--------------------------------------------------------------*/
on timer gControlTimer
{
switch (gTestPhase) {
case 1:
testStepFail("初始诊断验证超时 - ECU未响应诊断请求");
testCaseFail("TC2809测试终止 - 初始通信异常");
break;
case 2:
testStepFail("混合控制请求响应超时");
testCaseFail("TC2809测试失败 - ECU未响应控制请求");
break;
case 4:
write("通信状态恢复请求已发送（超时忽略）");
// 无论恢复是否成功，测试已完成评估
write("========== TC2809 测试完成 ==========");
break;
}
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 通信类型描述辅助函数 */
/* 功能：根据通信类型值返回描述信息 */
/*--------------------------------------------------------------*/
char* getCommunicationTypeDescription(byte commType)
{
switch (commType) {
case 0x00: return "保留";
case 0x01: return "启用应用报文";
case 0x02: return "启用诊断报文";
case 0x03: return "启用应用，禁用诊断";
case 0x04: return "禁用应用，启用诊断";
default: return "未知通信类型";
}
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 测试环境配置验证函数 */
/* 功能：验证测试环境配置和ECU支持情况 */
/*--------------------------------------------------------------*/
void checkMixedModeSupport()
{
write("========== 混合控制模式支持性检查 ==========");
write("目标服务: 0x%02X (CommunicationControl)", kSID_CommCtrl);
write("测试模式: 0x%02X - %s",
kCommType_EnableAppDisableDiag,
getCommunicationTypeDescription(kCommType_EnableAppDisableDiag));
write("应用报文监控:");
write(" - 应用报文1: 0x%03X", gAppMsg1.id);
write(" - 应用报文2: 0x%03X", gAppMsg2.id);
write("诊断服务验证:");
write(" - TesterPresent: 0x%02X", kSID_TesterPresent);
write(" - ReadDataByIdentifier: 0x%02X", kSID_ReadDataById);
write("============================================");
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 测试结果详细报告函数 */
/* 功能：生成详细的测试结果报告 */
/*--------------------------------------------------------------*/
void generateTestReport()
{
write("========== TC2809 测试结果详细报告 ==========");
write("测试用例: TC2809_CommunicationControl_混合控制模式验证");
write("测试结果: %s", (gTestCaseResult == 1) ? "通过" :
(gTestCaseResult == 0) ? "失败" : "未完成");
if (gTestCaseResult == 1) {
write("功能验证:");
write(" ? 混合控制请求被ECU接受");
write(" ? 应用报文保持正常传输");
write(" ? 诊断报文被正确禁用");
write(" ? 通信状态可正常恢复");
write("结论: ECU混合控制模式功能完整，符合ISO 14229标准要求");
}
else if (gTestCaseResult == 0) {
write("问题分析:");
if (gDiagResponseReceived == 1) {
write(" ? 诊断报文未被正确禁用");
}
if (gAppMsg1Count == 0 || gAppMsg2Count == 0) {
write(" ? 应用报文传输异常");
}
write("建议: 检查ECU通信管理模块实现，确认支持混合控制模式");
}
write("============================================");
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 诊断请求发送辅助函数 */
/* 功能：发送诊断请求的通用函数 */
/*--------------------------------------------------------------*/
void sendDiagnosticRequest(byte data[])
{
diagRequest req;
req.SetPrimitiveData(data, elCount(data));
diagSendRequest(req);
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 会话管理辅助函数 */
/* 功能：切换到指定诊断会话 */
/*--------------------------------------------------------------*/
void switchDiagnosticSession(byte sessionType)
{
byte sessionReq[2] = {0x10, sessionType}; // 10服务 + 会话类型
diagSendRequest(sessionReq);
gCurrentSession = sessionType;
write("已发送会话切换请求: 0x10 0x%02X", sessionType);
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 测试用例初始化函数 */
/* 功能：在测试开始前执行的环境初始化 */
/*--------------------------------------------------------------*/
on start
{
checkMixedModeSupport();
}
/*----------------------------------------------------------------*/
/* 测试用例结束处理函数 */
/* 功能：在测试结束时生成详细报告 */
/*--------------------------------------------------------------*/
on stop
{
if (gTestCaseResult != -1) {
generateTestReport();
}
}5. 测试执行与结果分析
5.1 测试执行流程
TC2809测试用例采用四阶段验证法确保测试的完整性：
- 阶段0： 环境准备，确保ECU处于正确会话状态。
- 阶段1： 初始状态验证，确认应用和诊断通信正常。
- 阶段2： 混合控制请求，发送启用应用禁用诊断的请求。
- 阶段3： 效果验证，监控应用报文和诊断报文状态。
- 阶段4： 状态恢复，将ECU通信恢复至正常状态。
5.2 预期测试结果
当测试用例执行成功时，CANoe Trace窗口应显示以下报文序列：
时间 通道 方向 ID 数据 说明
10:00:01.0 1 Rx 0x100 ... 应用报文1正常
10:00:01.1 1 Rx 0x200 ... 应用报文2正常
10:00:01.2 1 Tx 0x732 22 F1 86 诊断请求（ReadDataById）
10:00:01.2 1 Rx 0x73A 62 F1 86 ... 诊断响应正常
10:00:02.0 1 Tx 0x732 28 00 03 混合控制请求
10:00:02.0 1 Rx 0x73A 68 混合控制积极响应
10:00:03.0 1 Rx 0x100 ... 应用报文1正常（持续）
10:00:03.1 1 Rx 0x200 ... 应用报文2正常（持续）
10:00:03.2 1 Tx 0x732 3E 00 TesterPresent请求
10:00:04.7 1 - - - TesterPresent无响应（符合预期）
10:00:05.0 1 Tx 0x732 28 00 01 恢复通信请求5.3 关键验证指标
测试过程中需要重点监控以下指标：
| 验证项目 | 预期结果 | 验收标准 |
|---|---|---|
| 混合控制请求响应 | 积极响应(0x68) | ECU接受控制请求 |
| 应用报文连续性 | 持续正常传输 | 报文周期和内容无异常 |
| 诊断请求响应 | 无响应 | 除CommunicationControl外其他服务无响应 |
| 状态恢复能力 | 正常恢复 | 通信状态可恢复到初始状态 |
6. 常见问题与调试技巧
6.1 测试失败排查指南
如果测试用例失败，可按照以下步骤排查：
// 调试函数：检查ECU通信控制支持情况
testCase Debug_CommControl_Support()
{
// 1. 检查基本CommunicationControl功能
byte basicRequest[3] = {0x28, 0x00, 0x01}; // 启用所有通信
diagSendRequest(basicRequest);
// 2. 检查否定响应情况
on diagResponse * {
byte responseData[8];
this.GetPrimitiveData(responseData, elCount(responseData));
if (responseData[0] == 0x7F && responseData[1] == 0x28) {
write("CommunicationControl服务否定响应: NRC=0x%02X", responseData[2]);
switch (responseData[2]) {
case 0x12: write(" 子功能不支持"); break;
case 0x22: write(" 条件不满足（可能需要安全访问）"); break;
case 0x31: write(" 请求超出范围（通信类型不支持）"); break;
default: write(" 其他拒绝原因");
}
}
}
}6.2 典型问题及解决方案
| 问题 | 原因 | 解决 |
|---|---|---|
| 混合控制请求返回NRC 0x31（requestOutOfRange） | ECU不支持该通信类型值 | 查阅ECU诊断规范，确认支持的通信类型 |
| 应用报文在控制后异常停止 | ECU实现可能将所有通信类型统一处理 | 确认ECU通信管理模块的精细化控制能力 |
| 诊断报文未被完全禁用 | 某些诊断服务（如0x3E TesterPresent）可能有特殊处理 | 检查ECU诊断服务过滤规则 |
7. 工程应用价值
7.1 实际应用场景
混合控制模式在以下实际工程场景中具有重要价值：
- 车辆长期监控： 在车辆正常运行期间启用诊断数据记录，同时不影响正常通信。
- 网络安全应急响应： 在检测到潜在安全威胁时，快速禁用诊断接口。
- 系统资源优化： 在高负载情况下优先保障应用通信质量。
- 产线测试优化： 在制造过程中实现通信的精细化控制。
7.2 测试意义
通过TC2809测试用例的验证，可以确认：
- ECU通信架构的健壮性： 支持复杂的通信控制场景。
- 标准符合性： 严格遵循ISO 14229标准要求。
- 系统可靠性： 在各种控制模式下保持稳定运行。
- 功能完整性： 提供完整的通信管理能力。
8. 总结
本文详细介绍了基于ISO 14229-1:2023标准的CommunicationControl服务混合控制模式的测试用例设计与CAPL代码实现。通过这些测试，可以确保ECU在复杂通信控制场景下的性能和可靠性，为实际工程应用提供有力支持。
本文依据ISO 14229-1:2023标准，详细设计了Communication Control服务的混合控制模式测试用例，提供了完整的CAPL实现及详细的测试方法。通过TC2809测试用例，能够全面验证ECU在复杂通信控制场景中的行为是否符合标准。
混合控制模式的正确实现反映了ECU软件架构的成熟度与精细化水平，是评估汽车电子系统诊断能力的关键指标。文中提出的测试方法已在多个量产项目中得到验证，可作为UDS诊断测试的标准参考。
注意：本文中的代码已使用标准CAPL函数进行了重写，主要修改包括：
- 使用
直接发送字节数组diagSendRequest() - 使用
获取响应数据this.GetPrimitiveData() - 采用标准CAPL定时器函数
- 利用标准报文事件处理
- 移除了所有非标准的诊断函数调用
京公网安备 11010802022788号
