《AUTOSAR谱系分解(ETAS工具链)》之诊断故障码(DTC)

诊断故障码(DTC)的定义

DTC（Diagnostic Trouble Code）顾名思义诊断故障码，一种用来记录当ECU发生或者检测到某种故障时呈现给大家的标识码。

DTC的意义

故障码有以下两点意义：

产线下线检测：

一辆车的零部件的开发，系统集成，整车组装，其中涉及的流程之长，零部件数量之多，可以说是相当复杂。为了产线生产的车能正常下线，安全上路，就需要确保在车辆下线前，各零部件本身以及零部件相互配合是没有问题的。因此在产线电检流程中，会读取整车故障码，通过故障码说明车辆是否正常。

车辆维修：

当车辆出故障时，维修工程师是如何快速定位到故障零部件呢？车辆是由上万个零部件组成，如果依赖于维修工程根据经验慢慢排查，效率会极其低下。因此，维修工程师会使用诊断仪读取整车故障码，并将故障码与故障现象对照，快速得出维修策略。

DTC故障类型

以非排放相关的ECU为例，可以将DTC故障类型分为以下几个部分：

硬件故障：

如RAM、Flash、CPU时钟等硬件本身失效的问题

软件故障：

如配置字故障，标定故障或客户定义的软件功能性故障

外部环境故障：

电压过高或者欠压、环境温度过高或过低等

通讯相关故障：

如报文丢失、信号无效，Checksum/Rolling 障等

基本概念及术语

• 操作周期(Operation Cyle)

  • EXP：定义要运行的检测的开始和结束条件，Operation Cycle开始时开始检测故障，结束时停止检测。车身与底盘域由OEM或者供应商自己确定(如上下电、休眠唤醒等)，对于动力域会存在其它标准规定(没有深入研究)

• 监控周期(Monitoring cycle)

  • EXP：逻辑1表示一个故障被监测到，逻辑0表示最近的故障测试通过或已存在的故障所有的故障条件已不满足，ClearDiagnosticInformation命令可清除此状态位。

• 确认阈值(Confirmation Threshold)

  • EXP：确认此故障一直存在的Operation Clycle数，将其认定在历史DTC，在老化(aging)或手动清除前confirmed DTC状态位会一直存储在EEPOM

• 老化计数(Aging Counter)

  • EXP：连续报告没有故障的Operation Cycle数

• 老化阈值(Aging Threshold)

  • EXP：Aging Counter达到次数之后，DTC的Confirmed状态位将会被清除

• 错误计数(FDC, Fault Detection Counter)

  • EXP：为错误计数，当然这个步长可以设定，向上(Step up)或者向下(Step down)均可以设置(计数值位-128-127，不同DTC需要的滤波次数不一致，通过设置此项值设置滤波次数)。同时还可以设置jump down(即在检测通过时是否跳转到0或者其它数，并从这个数开始向下减)

诊断服务

• EXP：
  当DCM接收到14/19服务时，会获取/清空DEM模块相关信息（DTC、状态信息等）。其中14服务用于清空DTC信息，19服务用于获取DTC信息。

故障码(DTC)的组成

DTC故障码是一个4个字节的标识符，由以下两部分组成：DTC Catogory 与Failure Type，其中DTC Catogory 又可以根据Powertrain、Body、Chasis、N etwork四大子系统来进一步定义其范围，简称PBCU四大子系统，如下表所示：

故障码(DTC)解析（0x012700）

• 1. 首先将0x01转换为二进制：0000 0001
• 2. 取最前面两位，按这个规律(00=P, 01=C, 10=B, 11=U)可以转换为：P 00 0001
• 3. 然后接着两位和最后4位分别转换为16进制数，00(二进制) -> 0x0，0001 -> 0x1，最终0x012700转换为：P012700

故障状态

• pending

  • EXP：故障（testFailed）进入event memory之后便会在给event memory的状态或上PENDING的状态位。
    pending由1变为0的条件如下两图：

  

  

• confirmed

  • 故障状态confirmed策略有两种情况：

  • ① 在non-emission related ECU中
    当故障状态故障testFailed之后，置PENDING位后confirmed位便会同时置位，如下图：
    

  • ②emission-related ECU
    在故障状态PENDING置位后，此时的tested and failed cyclescounter加一，如果此时tested and failed cycles counter达到DemEventFailureCycleCounterThreshold，且此时的OBD driving cycle 处于开启状态，confirmedDTC位才会置位。
    

诊断故障码(DTC)的掩码

• TestFailed (bit0)

  • EXP：逻辑1表示一个故障被监测到，逻辑0表示最近的故障测试通过或已存在的故障所有的故障条件已不满足，ClearDiagnosticInformation命令可清除此状态位。
    

• TestFailedThisOperationCycle (bit1)

  • EXP：逻辑1表示当前操作周期或从上一次ClearDiagnosticlnformation命令清零后已经监测到一次故障，ClearDiagnosticInformation命令或新的操作周期都会清零此状态位。
    

• PendingDTC (bit2)

  • EXP：逻辑1成立条件与TestFailedThisOperationCycle相同，不同之处为清零条件，此位清零条件为一个完整的操作周期内未出现故障或ClearDiagnosticInformation命令。
    

• ConfirmedDTC (bit3)

  • EXP：逻辑1表示一个已经被确定的故障被监测到，被确定的条件有：在连续操作周期内都检测到故障（TestFailed），且检测到的计数（TripCounter）已经达到定义的次数值。可通过ClearDiagnosticInformation命令或当Aging Counter 达到Aging threshold满足时清零此位，此外，故障的记录信息被新故障记录覆盖时，也会清零此状态位。
    注：ISO14229-1建议，非排放相关的ECU服务器TripCounter=1
    Aging Counter：当一个操作周期完成且本周期内没有出现TestFailed，则Aging Counter加1.
    

• TestNotCompletedSinceLastClear (bit4)

  • EXP：逻辑1表示从上次ClearDiagnosticInformation命令复位（置1）后，新的故障测试还未完成，逻辑0表示从上次清零后，新的故障测试已经完成（Failed or Passed）
    

• TestFailedSinceLastClear (bit5)

  • EXP：逻辑1表示从上次ClearDiagnosticInformation或其他条件清零后，已经监测到被确定的故障，逻辑0表示从上次清零后，测试未完成或测试已经Passed(而不是Failed)。
    需要确认Aging Counter达到Aging threshold和内存记录被覆盖是否需要复位此状态位？
    

• TestNotCompletedThisOperationCycle (bit6)

  • EXP：逻辑1表示从上次ClearDiagnosticInformation命令复位（置1）后，本操作周期内当前测试未运行完成，逻辑0表示从上次清零后，本操作周期内已经出现TestFailed或者TestPassed，操作周期切换也会复位（置1）此状态位。
    

• WarningIndicatorRequested (bit7)

  • EXP：逻辑1表示需要故障报警标识的故障已经处于ConfirmedDTC状态(bit3)和TestFailed状态(bit0)，逻辑0表示无故障需要报警标识提示。无需报警标识故障存在或ClearDiagnosticInformation都可以清零此状态位。
    注意，如果报警标识被一个锁定的故障打开，就算有ClearDiagnosticInformation清零命令，也不能清零此状态位，仍然要保持开启状态，直到被锁定的故障TestPassed。
    

扩展数据及冻结帧

• 扩展数据(Extended)

  • EXP：扩展数据（Extended Data Record）包括一些软件模块内部的信息，比如频率时钟。
  • EXP：该数据在DTC的状态Pending置上后便会一同保存在非易失性存储单元(EEPROM)，对两个常用数据进行说明(其余可以看标准或者依据OEM要求)
    1)错误计数(Fault Detection Counter): 检测到错误的计数，具体可以查询上文定义
    2)老化计数(Aging Counter): 连续的Operation Cycle未检测到错误(DTC检测为passed，FDC为-128)的计数，当达到老化阈值时，会将DTC状态confirmed位置为0
  • EXP：Dem通过NvM模块进行存储。ECU下电过程中，比如在ECUM PREP SHUTODWN阶段，调用Dem_Shutdown()接口关闭Dem，接口中Dem将根据存储需要，设置Dem相关的NvM Block的RAM status为changed或者unchanged。之后的NvM_WriteAll()将对RAM status为changed的NvM block进行存储。

• 冻结帧(Freeze Frame)
  【有时也被称为快照数据（SnapShot）】

  • EXP：冻结帧（Freeze Frames）是指故障发生时环境的信息和故障产生处的数据，如传感器读取的数据，。
  • EXP：记录发生故障时的工况(SnapShot：由一些列的DID组成)，当DTC状态位Confirmed位由0置为1时将记录snapShot。
    例如，可以环境温度、ECU供电电压等可能与故障相关的一些数据，用于后续的车辆故障分析。
  • EXP：快照是存储在ECU内存中DTC相关的某些数据的记录，快照常用来在系统故障发生时存储数据值，这些存储的数据-参数旨在帮助技术人员检修时减少错误的故障隔离操作;

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