DoIP协议常用数据类型及其使用场景详解
DoIP协议中常用的数据类型及其具体使用场景，基于ISO 13400标准规范。
一、核心数据类型分类
1. 诊断消息类 (0x8000-0x8003)
| 数据类型 | 十六进制值 | 含义 | 使用场景 | 传输方式 |
|---|---|---|---|---|
| 诊断消息 | 0x8001 | 诊断请求 | 发送UDS诊断请求，如读取ECU状态、执行诊断测试、读取故障码等 | TCP (主要) |
| 诊断正响应 | 0x8002 | 诊断成功响应 | 对诊断请求的成功响应，返回请求的数据 | TCP (主要) |
| 诊断负响应 | 0x8003 | 诊断错误响应 | 对诊断请求的失败响应，返回错误代码和原因 | TCP (主要) |
使用场景详解：
- 0x8001：用于发送UDS诊断请求，例如
0x22 0x02 0x02（读取发动机转速）。 - 0x8002：当诊断请求成功执行后，ECU返回的确认响应，如返回发动机转速数据。
- 0x8003：当诊断请求执行失败时，ECU返回的错误响应，例如请求的参数不存在（返回0x7F 0x22 0x11）。
2. 车辆发现与标识类 (0x0001-0x0004)
| 数据类型 | 十六进制值 | 含义 | 使用场景 | 传输方式 |
|---|---|---|---|---|
| 车辆识别请求 | 0x0001 | 请求获取车辆信息 | 诊断设备向网络上的车辆发送，请求获取车辆标识信息 | UDP |
| 车辆识别响应 | 0x0002 | 提供车辆信息 | 车辆对识别请求的响应，包含VIN、逻辑地址等 | UDP |
| 车辆声明请求 | 0x0003 | 请求车辆主动声明 | 诊断设备请求车辆主动声明自身 | UDP |
| 车辆声明响应 | 0x0004 | 车辆主动声明 | 车辆主动发送的声明信息，包含VIN、GID等 | UDP |
使用场景详解：
- 0x0001/0x0002：用于诊断连接建立前的车辆发现过程。诊断设备发送0x0001请求，车辆返回0x0002响应包含VIN、逻辑地址、EID、GID等信息。
- 0x0003/0x0004：车辆在获取有效IP地址后，会定期发送3次车辆声明报文(0x0003)，使用UDP广播发送至本地限制广播地址(255.255.255.255)，用于网络发现。
3. 诊断会话控制类 (0x0005-0x0006)
| 数据类型 | 十六进制值 | 含义 | 使用场景 | 传输方式 |
|---|---|---|---|---|
| 路由激活请求 | 0x0005 | 请求激活诊断路由 | 诊断设备请求激活特定ECU的诊断路由 | TCP |
| 路由激活响应 | 0x0006 | 路由激活确认 | ECU对路由激活请求的确认响应 | TCP |
使用场景详解：
- 0x0005：在TCP socket建立后，诊断设备发送路由激活请求，指定要与之通信的ECU。
- 0x0006：ECU对路由激活请求的响应，确认诊断会话已建立，可以开始诊断通信。
4. 连接管理类 (0x0007-0x0008)
| 数据类型 | 十六进制值 | 含义 | 使用场景 | 传输方式 |
|---|---|---|---|---|
| 心跳检查请求 | 0x0007 | 检查连接活跃性 | 诊断设备定期发送心跳请求，确认连接是否有效 | TCP |
| 心跳检查响应 | 0x0008 | 心跳确认 | ECU对心跳请求的响应，确认连接仍然有效 | TCP |
使用场景详解：
- 0x0007：诊断设备定期发送心跳检查请求，用于检查当前建立的诊断连接socket是否仍然在使用中。
- 0x0008：ECU对心跳请求的响应，如果诊断设备连续多次未收到心跳响应，将关闭socket释放资源。
二、错误响应类型
| 错误码 | 含义 | 详细说明 | 使用场景 |
|---|---|---|---|
| 0x00 | 格式错误 | 数据包格式不符合DoIP协议规范 | 诊断设备发送格式错误的请求 |
| 0x01 | 未知的负载类型 | 请求的负载类型未定义 | 诊断设备发送了未定义的负载类型请求 |
| 0x02 | 报文过长 | 负载长度超过ECU支持的最大值 | 发送的负载长度超过了ECU配置的最大值 |
| 0x03 | 超出内存 | 内存不足，无法处理请求 | ECU内存资源不足，无法处理请求 |
| 0x04 | 无效的负载长度 | 负载长度与实际数据不匹配 | 负载长度字段与实际数据长度不一致 |
错误响应使用场景：
- 例如，当负载长度在DoIP报头中占4个字节，理论上支持传输4GB数据，但如果ECU配置最大支持0x0010000字节(65536字节)，超过此值将返回NACK 0x02。
三、DoIP协议在实际应用中的典型流程
车辆发现阶段：
- 车辆启动后，获取IP地址
- 车辆发送3次车辆声明报文(0x0003)
- 诊断设备发送车辆识别请求(0x0001)
- 车辆返回车辆识别响应(0x0002)
诊断连接建立：
- 诊断设备建立TCP连接
- 诊断设备发送路由激活请求(0x0005)
- ECU返回路由激活响应(0x0006)
诊断通信阶段：
- 诊断设备发送诊断消息(0x8001)
- ECU返回诊断正响应(0x8002)或负响应(0x8003)
连接维护阶段：
- 诊断设备定期发送心跳检查请求(0x0007)
- ECU返回心跳检查响应(0x0008)
- 如长时间未收到响应，诊断设备关闭连接
四、DoIP协议优势对比
| 特性 | DoIP | 传统CAN诊断 |
|---|---|---|
| 传输速率 | 最高1Gbps | 125K-1Mbps |
| 数据包大小 | 理论最大4GB | 8字节/帧 |
| 适用场景 | 高速诊断、软件刷写、远程诊断 | 基础故障诊断、低速数据传输 |
| 远程访问 | 支持 | 不支持 |
| 网络架构 | 基于以太网 | 基于CAN总线 |
根据[7]中的实测数据，DoIP协议的刷写速度比CAN快约47倍（例如，4GB文件DoIP刷写仅需4秒，而CAN需要3分18秒）。
五、总结
- 核心诊断：
0x8001（请求）→0x8002/0x8003（响应）。 - 网络发现：
0x0001/0x0002（识别）、0x0003/0x0004（声明）。 - 会话控制：
0x0005（激活）→0x0006（确认）。 - 连接维护：
0x0007（心跳请求）→0x0008（心跳响应）。
关键优势：DoIP通过以太网实现高速、远程诊断，是现代车载网络（如ADAS、OTA更新）的必备协议。
DoIP协议通过不同的数据类型实现了完整的诊断通信流程，从车辆发现、连接建立到诊断通信和连接维护。其中，0x8001/0x8002/0x8003是核心诊断数据类型，用于实际的诊断请求和响应；0x0001-0x0004用于车辆发现和标识；0x0005-0x0006用于诊断会话控制；0x0007-0x0008用于连接管理。
在现代车载网络中，DoIP已成为替代传统CAN诊断的必然趋势，特别是在需要高速数据传输、远程诊断和软件刷写等场景中，其优势尤为明显。