基于K线的KWP2000协议标准主要包括ISO/WD 14230-1～14230-4，各部分协议与OSI模型的对应关系如表1所示。

表1 KWP2000协议与OIS模型的对应关系

OSI模型 基于K线的KWP2000 基于CAN总线的KWP2000 应用层 ISO 14230-3 ISO 15765-3 表述层 N/A N/A 会话层 N/A N/A 传输层 N/A N/A

网络层 N/A ISO 15765-2

数据链路层 ISO 14230-2 ISO 11898-1 物理层 ISO 14230-1，ISO9141-2 用户选择

ISO 14230-1规定了KWP2000协议的物理层规范（K线、L线），它在ISO 9141-2的基础上把数据交换系统扩展到了24V电压系统。ISO 14230-2规定了KWP2000的数据链路层协议，包括报文结构、初始化过程、通讯连接管理、定时参数和错误处理等内容。K线的报文包括报文头、数据 域和校验和三部分，其中报文头包含格式字节、目标地址（可选）、源地址（可选）和附加长度信息（可选），如表2所示。

表2 基于K线的KWP2000报文结构[3]

报文头 数据域 校验和

Fmt Tgt1) Src1) Len1) SId2) . . Data2) . . CS 最长4 字节 最长255 字节 1字节

1）可选字节，取决于格式字节Fmt的A1A0位 2）服务标识符（Service ID），数据域的第1个字节

KWP2000（Keyword Protocol 2000）是欧洲汽车领域广泛使用的一种车载诊断协议标准，该协议实现了一套完整的车载诊断服务，并且满足E-OBD（European On Board Diagnose）标准。

KWP2000协议仅对其中三个子层进行了定义说明，即：应用层(第七层)、数据链路层(第二层)和物理层（第一层)。

物理层：这部分描述了基于IS09141用以实现诊断服务的物理层，用于配置硬件系统，指导接口电路的设计，同时将在IS09141-2中描述的物理层扩展成可以满足提供12V或24V电压的车辆的条款。

数据链路层：这部分定义了数据的传送格式，描述了诊断服务的通用要求，允许1个诊断仪控制在1个随车ECU(例如电子燃油喷射、自动变速箱及防抱死系统等)中的诊断功能。这些随车ECU嵌于车辆中，通过串行数据链路相连接。

应用层：这部分包含如下规范:服务标识符的字节编码及其十六进制数值；诊断服务请求与响应参数的字节编码；标准参数的十六进制数值。

根据IS014230的规定，KWP2000通信消息基本格式如图1所示。一条消息结构包括头部(header)、数据字节(data-byte)、校验和(checksum)等三部分。

图1 KWP2000的报文格式

Fmt——格式字节(Format byte)

Tgt——目标地址字节(Target address byte) Src——源地址字节(Source address byte) Len——长度字节(Length byte)

Sid——服务标志符字节(Sevice Identification byte)，分请求服务和响应服务两类 CS——校验和字节(Checksum byte)

上标1——表示可选，由格式字节(Fmt)决定

上标2——表明服务标识(Sid)是数据段的一部分(Data) 在 开始诊断服务之前，诊断设备必须对ECU(发动机engine control unit)进行初始化，通过ECU的响应获取ECU的源地址、通讯波特率、支持的报文格式、定时参数等信息。ECU所支持的 报文和定时参数信息包含在ECU返回的“关键字（Key Word）”中（这也是协议命名的由来）。关键字由两个字节构成，如图2所示，关键字的低字节中各位的含义如表1所示。

图2 关键字格式

表1 关键字低字节中各位的含义

测试器（诊断设备）可以采用两种方式对ECU进行初始化，即5Baud初始化和快速初始化。对于这两种初始化的时序在数据链路层协议中均有明确规定。完成初始化过程后，测试器和ECU方可进行应用层的诊断服务和响应。

IS014230-3规定了应用层的服务规范，包括诊断管理功能组、数据传输功能组、诊断信息传输功能组、输人／输出控制功能组、远程启动ECU例程功能组、数据上载／下载功能组和扩展功能组。

KWP2000 最初是基于K线的诊断协议。由于K线物理层和数据链路层在网络管理和通讯速率上的局限性，使得K线无法满足日趋复杂的车载诊断网络的需求。而 CAN（Controller Area Network）网络由于其非破坏性的网络仲裁机制、较高的通讯速率（可达1Mbps）和灵活可靠的通讯方式，在车载网络领域广受青睐。因此，近年来欧洲 汽车领域广泛采用了基于CAN总线的KWP2000，即ISO15765协议，而基于K线的KWP2000物理层和数据链路层协议将逐步被淘汰。

KWP2000协议分析和基于CANoe的开发测试 摘 要：本文介绍了欧洲汽车领域广泛采用的车载诊断协议KWP2000，针对KWP2000诊断服务在K线（ISO 14230）和CAN总线（ISO 15765）上的两种实现方式，对协议的核心内容和发展历史进行了较为深入的剖析和对比。本文还介绍了采用Matlab/Simulink /StateFlow进行协议开发的一般流程，以及该协议在Vector公司的CANoe软硬件平台上的应用实现和开过程。

关键词：KWP2000，K线，CAN总线，开发，CANoe 1 前言

在汽车故障诊断领域，针对诊断设备和汽车ECU之间的数据交换，各大汽车公司几乎都制订了相关的标准和协议。其中，欧洲 汽车领域广泛使用的一种车载诊断协议标准是KWP2000（Keyword Protocol 2000），该协议实现了一套完整的车载诊断服务，并且满足E-OBD（European On Board Diagnose）标准。KWP2000最初是基于K线的诊断协议，由于K线物理层和数据链路层在网络管理和通讯速率上的局限性，使得K线无法满足日趋复 杂的车载

诊断网络的需求。而CAN网络（Controller Area Network）由于其非破坏性的网络仲裁机制、较高的通讯速率（可达1M bps）和灵活可靠的通讯方式，在车载网络领域广受青睐，越来越多的汽车制造商把CAN总线应用于汽车控制、诊断和通讯。近年来欧洲汽车领域广泛采用了基 于CAN总线的KWP2000，即ISO 15765协议，而基于K线的KWP2000物理层和数据链路层协议将逐步被淘汰。

在网络协议开发和测试应用方面，美国MathWorks公司和德国Vector公司提供了功能强大的开发和测试工具，可分别用于协议栈源码的开发和ECU测试。 2 基于K线的KWP2000协议

基于K线的KWP2000协议标准主要包括ISO/WD 14230-1～14230-4，各部分协议与OSI模型的对应关系如表1所示。

表1 KWP2000协议与OIS模型的对应关系

OSI模型 基于K线的KWP2000 基于CAN总线的KWP2000 应用层 ISO 14230-3 ISO 15765-3 表述层 N/A N/A 会话层 N/A N/A 传输层 N/A N/A 网络层 N/A ISO 15765-2 数据链路层 ISO 14230-2 ISO 11898-1 物理层 ISO 14230-1，ISO9141-2 用户选择

ISO 14230-1规定了KWP2000协议的物理层规范（K线、L线），它在ISO 9141-2的基础上把数据交换系统扩展到了24V电压系统。ISO 14230-2规定了KWP2000的数据链路层协议，包括报文结构、初始化过程、通讯连接管理、定时参数和错误处理等内容。K线的报文包括报文头、数据 域和校验和三部分，其中报文头包含格式字节、目标地址（可选）、源地址（可选）和附加长度信息（可选），如表2所示。

表2 基于K线的KWP2000报文结构[3]

报文头 数据域 校验和 Fmt Tgt1) Src1) Len1) SId2) . . Data2) . . CS 最长4 字节 最长255 字节 1字节

1）可选字节，取决于格式字节Fmt的A1A0位 2）服务标识符（Service ID），数据域的第1个字节

在开始诊断服务之前，诊断设备必须对ECU进行初始化，通过ECU的响应获取ECU的源地址、通讯波特率、支持的报文头格式、定时参数等信息。 ECU所支持的报文头和定时参数信息包含在ECU返回的“关键字（Key Word）”中（这也是协议命名的由来）。关键字由两个字节构成，如图1所示，关键字的低字节中各位的含义如表3所示。

图1 关键字格式[3]

表3 关键字低字节中各位的含义[3]

= 0 = 1 不支持格式字节中的数据长度信息 支持格式字节中的数据长度信息 不支持附加长度字节 支持附加长度字节 不支持一个字节的报文头 支持一个字节的报文头

不支持在报文头中包含目标地址/源地址 支持在报文头中包含目标地址/源地址 采用正常定时参数设置 采用扩展定时参数设置 采用扩展定时参数设置 采用正常定时参数设置

Bit

AL0 AL1 HB0 HB1 TP0*) TP1*)

*) 只允许TP0,TP1 = 0,1 或者1,0

诊断设备可以采用两种方式对ECU进行初始化——5Baud初始化和快速初始化，对于这两种初始化的时序在数据链路层协议[3]中均有明确规定。完 成初始化过程后，诊断设备和ECU方可进行应用层的诊断服务和响应。ISO 14230-3规定了应用层的服务规范，包括诊断管理功能组、数据传输功能组、诊断信息传输功能组、输入/输出控制功能组、远程启动ECU例程功能组、数 据上载/下载功能组和扩展功能组。在诊断服务请求/响应过程中，诊断设备和ECU必须遵循图2所示的时序和相关定时参数。对于初始化和诊断服务过程中出现 的各种定时错误，在数据链路层和应用层协议里面都有相应的处理规范，诊断设备及ECU的应用程序都必须严格遵守。

图2 K线诊断服务时序图[3]

3 基于CAN总线的KWP2000协议

基于CAN总线的KWP2000协议实际上指的就是ISO/WD 15765-1～15765-4，该协议把KWP2000应用层的诊断服务移植到CAN总线上。数据链路层采用了ISO 11898-1协议，该协议是对CAN2.0B协议的进一步标准化和规范化；应用层采用了ISO 15765-3协议，该协议完全兼容