不会看CAN报文？不懂协议分层？

别慌！这篇零基础保姆级教程，用“人话”拆解UDS网络层核心N_PDU，让你轻松掌握汽车诊断的“数据传输密码”！

1.三步上车，马上开卷：

（1）N_PDU是啥？

N_PDU（网络层协议数据单元）是UDS诊断协议在CAN总线上的“搬运工”，负责将应用层的数据（如读故障码、刷写ECU）拆包、组包，确保数据准确传输。它的核心由三部分组成：

• N_AI（寻址信息）：告诉数据“发给谁”（目标地址）和“谁发的”（源地址）。
• N_PCI（协议控制信息）：决定数据是“单包发”还是“拆包发”。
• N_Data（数据本体）：承载具体的诊断指令或响应。

（2）N_AI与CAN ID的映射关系概述

在UDS（统一诊断服务）中，地址格式主要分为常规寻址和常规固定寻址两种常用类型：

• 常规寻址：适用于标准帧（11位标识符），N_AI（网络层地址信息）与CAN ID之间不存在固定的映射关系，具体映射方式因实现而异。
• 常规固定寻址：适用于扩展帧（29位标识符），N_AI与CAN ID之间具有明确的映射规则，可通过固定公式计算。

重点：寻址方式：物理寻址 vs 功能寻址

• 物理寻址：一对一精准投递（如诊断仪→指定ECU），标准CAN ID固定为0x100~0x7FF，拓展帧格式为0x16CA目标地址源地址。
• 功能寻址：一对多广播（如同时唤醒多个ECU），标准帧CAN ID固定为 0x7DF，扩展帧格式为 0x16CB目标地址源地址。

此处我要举个栗子说明一下：

• 标准帧：ECU地址0x26，则物理寻址CAN ID为 0x626，功能寻址为 0x7DF。
• 拓展帧:诊断仪地址0x21，ECU地址0x1A，则物理寻址CAN ID为 0x16CA1A21，功能寻址为 0x16CB1A21。

(3)N_PDU与CAN数据帧的映射关系

• 单帧（SF）：快递小件，1个包裹直接送达（≤8字节数据）。
• 首帧（FF）：大件物流的"装箱单"，先报总货量（声明后续数据总长度）。
• 连续帧（CF）：拆分运输的货物箱，自带编号防错乱（序列号标识顺序）。
• 流控帧（FC）：物流调度员，用红绿灯控制发货节奏（流量控制）。

对于不同种类的N_PDU，N_PDU与CAN数据帧的映射关系不同，具体的N_PDU与CAN数据帧的映射关系见下表：

• 单帧把数据长度写进第一字节，像快递面单;
• 首帧用前两字节拼出超长数据的总尺寸;
• 连续帧首字节标记包裹流水号;
• 流控帧自带"限速标志+发货间隔"参数;

(4)N_PCI协议控制信息

网络层给每类数据包（N_PDU）贴了个“智能标签”（N_PCI），靠这个标签区分它是单帧、首帧、连续帧还是流控帧。每个数据包有且只有一个专属标签！

如何快速识别标签类型？

看CAN数据第一个数字的前半截（4位二进制）：

• 如果是0000 → 单帧（SF）
• 如果是0001 → 首帧（FF）
• 如果是0010 → 连续帧（CF）
• 如果是0011 → 流控帧（FC）

具体的N_PCI协议控制信息见下表：

CAN 网络协议控制信息

1. 单帧（SF）—短数据直达快递

• 首字节：前4位固定为0（标识类型），后4位表示数据长度（0代表8字节）
• 示例：03 22 12 34
• 03 → 类型0（单帧），数据长度3字节。
• 数据内容：22 12 34（如UDS读取指令）

说明：长度≤8字节：像快递小包裹，直接装进一帧发完，无需分拆。

2. 首帧（FF）——大件运输的装箱单

• 前两字节：前4位为1（标识类型），后12位拼成总数据长度（最大4095字节）。
• 示例：发送256字节数据 → 10 00
• 1（类型） + 0x000（低12位） → 总长度256字节。

作用：

预告总尺寸：类似物流装箱单，告诉接收方“总共有多少货要来”。

3. 连续帧（CF）——分箱运输的流水号

• 首字节：前4位为2（标识类型），后4位为序列号SN（1~15循环）。
• 示例：序列号1 → 21 AA BB CC DD EE FF
• 2（类型） + 1（SN） → 第1个分片数据。

关键规则：

循环计数：发完第15帧（SN=15）后，下一帧SN重置为0（但实际从1开始复用）。

4. 流控帧（FC）——数据流的红绿灯

• 前三字节：
• 首字节：前4位为3（类型） + 流状态FS（4位）。
• 第二字节：块大小BS（允许连续发送的CF帧数量）。
• 第三字节：最小间隔时间STmin（单位分毫秒/微秒）。
• 参数详解：
• 流状态（FS）：
• 0：绿灯，继续发送。
• 1：黄灯，暂停等待。
• 2：红灯，接收方忙，终止传输。

2.块大小（BS）：

• 0：无限制，直到发完所有数据。
• 5：每发5帧CF需等待新流控指令。

3.STmin单位：

• 0x00~0x7F：毫秒（如0x0A=10ms）。
• 0xF1~0xF9：100~900微秒（如0xF2=200μs）。
• 示例：30 00 0A
• 3（类型） + 0（继续发送）。
• BS=00（无限发送），STmin=0A（间隔10ms）。

总结：一图看懂帧类型

CAN与CANFD的兼容与优化

1. 短报文：CAN和CANFD完全一致

• 示例：单帧03 22 12 34在两种总线上解析规则相同。

2. 长报文：CANFD的“性能爆发模式”

当数据长度大于8字节时，CANFD凭借更大数据场（最大64字节）和更高传输速率，对N_PDU做了针对性优化：

关键升级点

（1）单帧长度扩展：

• CAN：单帧最多8字节。
• CANFD：单帧可携带12~64字节（通过扩展长度标识符），减少分片次数。
• 示例：20字节数据在CAN需分3帧（FF+CF×2），CANFD可能1帧搞定！

（2）分片效率提升：

• CAN：连续帧每帧最多7字节有效数据。
• CANFD：连续帧可用满数据场（如64字节），大幅减少分片数量。

（3）动态流控参数：

• CANFD支持动态调整块大小（BS）和STmin，根据总线负载灵活控制传输节奏。

(4)协议扩展性：

• 遵循ISO 15765-3标准，支持更复杂的错误恢复机制和优先级调度。

详细信息可查看下面两张图，图中黄色标记为CANFD特有的内容。

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