车载软件架构 --- AUTOSAR AP/CP中诊断的区别
我是穿拖鞋的汉子，魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。
老规矩，分享一段喜欢的文字，避免自己成为高知识低文化的工程师：
周末洗了一个澡，换了一身衣服，出了门却不知道去哪儿，不知道去找谁，漫无目的走着，大概这就是成年人最深的孤独吧!
旧人不知我近况，新人不知我过往，近况不该旧人知，过往不与新人讲。纵你阅人何其多，再无一人恰似我。
时间不知不觉中，来到新的一年。2024结束，2025开始新的忙碌。成年人的我也不知道去哪里渡自己的灵魂，独自敲击一些文字算是对这段时间做一个记录。
一、什么是诊断
首先，举个一个简单的例子来说明诊断的重要性：
想象你的汽车是一个经常生病的孩子，每当它出现问题时，它会哭泣（警告灯亮起）。而诊断技术就像是医生的听诊器，帮助你准确找出宝宝为什么哭泣，从而迅速治疗。
职责划分：在实际开发过程中，OEM的电子电器架构部门（EE），会在某个项目节点之前向各ECU的供应商提供相应的诊断调查表作为诊断开发的需求输入。供应商内部的系统工程师则负责根据诊断调查表设计ECU内部诊断架构和细节实现。
诊断调查表里一般包括通讯地址、DID、DTC、RID、快照等等一些服务要求，这些基本概念不多赘述。诊断依赖于通讯进行实现，下面主要聊聊这些需求在AP和CP中的实现。
一、DEM DCM FIM
在CP中，诊断主要依赖DCM/DEM/FIM来实现。在车载Classic AUTOSAR（汽车开放系统架构）中，诊断功能主要依赖DCM（Diagnostic Communication Manager，诊断通信管理器）、DEM（Diagnostic Event Manager，诊断事件管理器）和FIM（Function Inhibition Manager，功能抑制管理器）三个核心模块协同实现。以下详细解析各模块的功能及协作机制：
1、 DCM（诊断通信管理器）
作为诊断系统的“通信中枢”，负责管理与外部诊断工具（如诊断仪）的交互。支持UDS（统一诊断服务，ISO 14229）协议，提供读取故障码（DTC）、清除故障码、读写数据等服务。控制诊断会话的安全等级（如默认会话、编程会话）和通信模式（如全通信、静默通信）。：确保诊断请求与响应的时序正确性，避免通信阻塞。
子模块如下：
-> DSL（Diagnostic Session Layer）：处理诊断请求/响应数据，监控时序。
-> DSD（Diagnostic Service Dispatcher）：分配诊断服务请求至对应处理单元。
-> DSP（Diagnostic Service Processor）：执行具体的诊断服务逻辑。
2、DEM（诊断事件管理器）
作为诊断系统的“故障大脑”，负责故障事件的检测、记录与状态管理。
-> 故障码（DTC）管理：接收来自传感器或软件组件（SWC）的故障上报，生成标准DTC（如P0101表示空气流量传感器故障）;
-> 故障状态跟踪：监控故障的生命周期（如故障发生、确认、恢复），记录故障发生时的环境数据（如车速、温度）作为“冻结帧”;
-> 存储与恢复：将故障信息存储至非易失性存储器（NVM），确保下电后数据不丢失。
当DCM收到外部工具的“读取DTC”请求时，DEM提供故障码列表及关联数据。清除故障码操作通过DEM更新NVM中的故障状态。
3、FIM（功能抑制管理器）
作为诊断系统的“安全卫士”，在故障发生时抑制关键功能，避免进一步风险。
功能：
-> 功能抑制决策：根据DEM上报的故障严重程度，决定是否禁用相关功能（如发动机扭矩限制、辅助驾驶关闭）;
-> 抑制规则配置：通过预定义的“故障-功能”映射表（如“电机过热故障”触发“动力输出限制”），实现灵活的策略管理。
与DEM协作：
DEM检测到严重故障后，通知FIM触发功能抑制。FIM通过修改功能权限状态（如设置FID标志位），阻止相关软件组件（SWC）执行危险操作。
协同工作流程示例
-> 故障检测：车载传感器检测到电机温度超限，软件组件（SWC）向DEM上报故障事件;
-> 故障记录：DEM生成DTC（如P1234），记录冻结帧数据，并更新NVM存储；
-> 功能抑制：DEM通知FIM故障等级，FIM根据规则禁用电机全功率输出；
-> 外部诊断：维修技师通过诊断仪（DCM接口）读取DTC及冻结帧，定位故障根源。
总结
DEM (Diagnostic Event Manager):
想象DEM是一个“日记作者”，每当车辆中的某个部分出现问题，它就会在日记中记下这个问题（诊断事件）。DEM会记录这些问题，并将它们传递给NVRAM Manager来保存。
在我们的类比中，NVRAM Manager就像是一个“书柜”，专门存放DEM写的日记。这样，即使车辆关机，这些日记（诊断事件）也不会丢失，因为它们被保存在EEP或Flash中。
DEM（诊断事件管理器）
核心职责：作为系统的"事件记录中枢"，DEM持续监控ECU状态，捕获故障事件（如传感器失效、通信超时），并通过统一接口将事件分类存储至NVRAM。
关键动作
-> 事件优先级划分（如DTC严重等级）
-> 关联预配置的抑制策略（触发FIM）
-> 提供事件生命周期管理（如清除故障码需安全验证）
-> NVRAM Manager（非易失存储管理）
协作机制
-> 采用分页存储优化写入效率，平衡EEPROM/Flash擦写次数
-> 为DEM提供带校验的存储服务（如CRC验证防数据篡改）
DCM (Diagnostic Communication Manager):
DCM可以被视为一个“翻译官”。当外部设备（如OBD扫描器）想要与车辆通信并获取诊断信息时，它们会发送特定的命令或请求。DCM的任务是确保这些命令被正确解读和执行。
在UDS协议中，比如当你想要读取故障码，你需要发出特定的请求。DCM就会根据这个请求，从“日记作者”（DEM）处获取相应的信息，并翻译成外部设备能够理解的语言（通讯方式这里比较复杂）返回。
FIM (Function Inhibition Manager):
FIM就像是一个“警卫”。当“日记作者”（DEM）记录到某些特定的问题时，FIM会确保车辆的某些功能被禁用，以防止进一步的损害。
例如，如果控制器检测到故障，FIM就像一个负责安全的警卫，它会迅速关闭可能导致问题的部分（如shutdown某个SWC），以防止更大的损坏。
典型场景：发动机失火故障处理
故障触发与记录
ECU检测到气缸3失火率超阈值，DEM生成P0303故障码，标记为Class C（影响排放）
NVRAM Manager使用异步写入队列保存数据，避免阻塞实时任务
功能安全干预
FIM收到DEM事件后，查询抑制矩阵：
Level 1：限制转速至3000rpm（持续2个驾驶循环）
Level 2：若故障再现，激活跛行模式（最高车速30km/h）
技师诊断交互
DCM接收OBD扫描器的0x19 02请求（读取待处理故障码）
DEM校验请求权限后返回{P0303, 0x23（未确认故障）, 0x01（Class C）}
技师修复后，DCM处理0x14服务清除故障码，FIM同步解除限制
设计进阶：模块协作优化策略
事件驱动架构
采用Pub-Sub模型（如AUTOSAR DEXT模板），DEM作为事件总线，减少模块间耦合
抑制策略热更新
FIM通过XCP协议动态加载抑制矩阵，支持OTA升级安全策略
存储负载均衡
NVRAM Manager实施磨损均衡算法，将DEM高频数据分区存储至FRAM+Flash混合介质
误区澄清
FIM并非被动响应DEM
实际部署中，FIM会集成硬件看门狗，直接监听关键传感器（如制动压力），实现多层级安全防护
DCM的协议无关性
通过ISO 22900（ODX）标准转换层，同一DCM实例可支持DoIP/CAN FD等多种物理链路
通过这种精密分工，车辆在确保功能安全的前提下，实现了故障可追溯、风险可控制、数据可交互的完整诊断生态。
故障响应流程：首先，应用层SWC将数据传递给DEM。随后，DEM分析并确定具体的故障，进而通知FIM。FIM在接到通知后，迅速判定并选择直接回调SWC或采用轮询方式来禁用SWC。
故障存档流程：应用层的SWC首先传递故障数据至DEM。DEM不仅会转发给FIM，还会与NVRAM Manager交互，确保将故障信息储存在EEP或Flash内，这有助于未来的维护和诊断工作。
二、DM
在AP中，诊断主要依赖DM实现，简单来说DM集成了DCM/DEM/FIM的功能。
DM是AUTOSAR AP的诊断管理器。它是一个中介，负责接收和发送诊断信息，包括处理来自外部工具的诊断请求和与车辆内部其他系统的交互。简单说，就像医院的接待员，负责与患者通讯并根据病情给出处理建议或者引导到相关科室。
DM的协作流程示例：OTA升级故障处理
车辆远程升级过程中网络中断，触发诊断事件。
事件捕获
DM检测到升级服务（Software Cluster）的“下载超时”事件，生成动态DTC（如U0155）；
调用持久化服务存储事件上下文（如失败的分片序号）。
功能安全响应
DM查询安全策略库，要求“软件更新集群”进入回滚模式；
通过服务代理通知网关模块限制非关键通信带宽，优先保障诊断通道。
外部交互
云端诊断工具通过DoIP发送请求（读取故障日志）；
DM解析请求后，聚合多个软件集群的日志数据，生成标准ODX格式报告返回。
DM在AUTOSAR AP中代表诊断架构的范式转变——从“分散式模块协作”到“中心化服务枢纽”。它既继承了传统诊断的核心逻辑（如DTC管理、安全抑制），又通过服务化、动态化设计适应智能汽车的复杂需求（如OTA、车云协同）。理解DM需跳出CP的模块边界，聚焦其服务编排能力与跨域诊断视角。
