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用好UDS31服务，让ECU刷写不再“卡在起跑线”

你有没有遇到过这样的情况：OTA升级流程一切就绪，固件包也准备好了，结果一发Request Download (0x34)，ECU直接回个NRC 0x22——“条件不满足”。一头雾水？别急，问题很可能出在刷写前的准备工作没到位。

在现代汽车电子系统中，ECU的固件刷新早已不是简单地“烧录.bin文件”那么简单。从产线烧录到售后维修，再到远程OTA升级，整个过程必须安全、可控、可追溯。而在这条链路的最前端，有一个常被忽视却至关重要的环节：通过UDS31服务启动刷写准备例程。

今天我们就来深挖这个“不起眼”的诊断服务，看看它是如何成为ECU刷写成功与否的关键钥匙。

为什么刷写前要先“打招呼”？

想象一下你要进一栋高安保大楼。即使你有门禁卡，也不能直接冲进机房去换服务器硬盘——你得先登记、验证身份、领取临时权限，甚至还要有人陪同。ECU刷写也是同理。

现代ECU为了防止恶意篡改或误操作导致系统崩溃，通常会对Flash写入、Bootloader激活等敏感操作加锁。这些保护机制包括：
- 硬件写保护（如Flash WP引脚）
- 软件看门狗监控
- 安全访问等级限制
- 编程会话白名单控制

要想合法执行刷写，就必须按规矩来：先进入特定诊断会话 → 解锁安全访问 → 启动刷写准备例程。

而这个“启动刷写准备例程”的动作，正是由UDS31服务（Routine Control）来完成的。

UDS31到底是个啥？三句话讲清楚

一句话定义：
UDS31是ISO 14229标准定义的“例程控制服务”，允许诊断设备请求ECU执行一段预设的内部程序。

一句话用途：
在刷写场景下，它用来触发“解除Flash保护”、“关闭看门狗”、“切换高速通信”等前置动作。

一句话价值：
它把原本分散、非标的初始化操作，统一成一个标准化、可验证、带状态反馈的接口。

协议帧长什么样？

UDS31的基本请求格式非常简洁：

[0x31][Subfunction][RID_H][RID_L][Optional Input Data]

• 0x31：服务ID，表示这是“例程控制”
• Subfunction：子功能，决定你要干啥
• 0x01：Start Routine（启动）
• 0x02：Stop Routine（停止）
• 0x03：Request Routine Results（查结果）

举个实际例子：你想让ECU开启编程模式，发送的就是：

31 01 FF 01

其中FF01就是你自定义的“启动刷写准备”例程ID。

ECU收到后如果成功执行，会返回正响应：

71 01 FF 01 00

最后一位00代表结果码“成功”。如果不是0，那就得查NRC了。

刷写启动五步走，少一步都可能失败

很多工程师调试刷写时总想着跳过中间步骤，直奔0x34，结果频频碰壁。其实完整的刷写准备流程是有严格顺序的，就像打开保险箱需要依次转动三道密码轮。

第一步：唤醒ECU，回到默认会话

// 发送：10 01 -> 进入Default Session

这是所有诊断流程的起点。确保ECU处于已知初始状态，避免因残留会话导致后续命令被拒绝。

第二步：切换到扩展会话或编程会话

// 扩展会话（常用）：10 03 // 或编程会话（更专用于刷写）：10 02

只有在这两种会话下，UDS31这类高级诊断服务才会生效。普通默认会话只支持基本心跳和读故障码。

第三步：安全访问解锁（UDS27）

这一步像是“挑战-应答”式密码验证：

1. 请求种子：27 01
2. ECU返回随机数（Seed）
3. 主机计算密钥（Key），回传：27 02 [Key]

一旦通过，你就拿到了“高权限通行证”，可以操作受保护的服务了。

⚠️ 注意：某些关键Routine必须在安全解锁后才能调用，否则直接返回NRC 0x22或0x33。

第四步：调用UDS31启动准备例程

这才是今天的主角登场时刻：

// 示例：启动Flash使能例程 Tx: 31 01 FF 01 Rx: 71 01 FF 01 00 // 成功！

此时ECU内部可能做了这些事：
- 关闭CPU看门狗定时器
- 解除Flash写保护位
- 初始化编程用的RAM缓冲区
- 切换CAN波特率至1Mbps以上（为后续大数据传输做准备）

这些动作看似微小，但缺一不可。比如你不关看门狗，ECU可能在数据传输中途复位；不解除写保护，写Flash就会报错。

第五步：确认状态，准备刷写

有些例程执行耗时较长（比如整片擦除），ECU不会阻塞等待完成，而是立即返回“已启动”，然后后台运行。

这时你需要轮询状态：

// 查询执行结果 Tx: 31 03 FF 01 Rx: 71 03 FF 01 00 // 最终成功

直到拿到最终结果码为0x00，才算真正准备好进入下一步——请求下载（0x34）。

常见“翻车”现场与避坑指南

❌ 现象一：发完0x34，ECU回NRC 0x22

“Conditions Not Correct”

这是最常见的错误之一。表面看是条件不对，实则八成是因为没走完UDS31流程。

排查清单：
- 是否进入了正确的会话？（用1A读当前会话确认）
- 安全访问是否成功解锁？
- 调用的Routine ID是否正确？（查ODX/PDX文档）
- 该例程是否已被厂商禁用或修改？

💡 秘籍：可以用通用诊断工具（如CANoe、PCAN-Explorer + UDS插件）手动测试每一步，定位断点。

❌ 现象二：UDS31发出去没反应

请求发了，但半天收不到回复，超时了。

可能原因：
- ECU当前处于休眠状态，未正常唤醒；
- CAN通信参数不匹配（波特率、ID格式）；
- Routine ID不存在或拼写错误（比如把FF01写成F01）；
- ECU正在处理其他高优先级任务，无法响应诊断请求。

✅ 建议做法：
- 加入超时重试机制（最多3次）
- 记录原始CAN帧用于分析
- 使用示波器抓取物理层信号，排除硬件问题

❌ 现象三：返回NRC ≠ 0x00，比如0x31、0x12

建议将常见NRC做成枚举表嵌入代码，提升错误提示可读性。

实战代码：手把手教你调用UDS31

下面是一个轻量级C语言实现，适用于嵌入式主机端或PC端诊断工具：

#include <stdint.h> #define CAN_ID_DIAG_TX 0x7E0 #define CAN_ID_DIAG_RX 0x7E8 // 发送 Start Routine 请求 int uds31_start_routine(uint16_t rid) { uint8_t req[4]; req[0] = 0x31; req[1] = 0x01; // Start req[2] = (rid >> 8) & 0xFF; // High byte req[3] = rid & 0xFF; // Low byte return can_send(CAN_ID_DIAG_TX, 4, req); } // 等待响应并校验 int uds31_wait_for_response(uint16_t expected_rid) { uint8_t data[8]; int len = can_receive(CAN_ID_DIAG_RX, data, 500); // 500ms timeout if (len < 5) return -1; // 数据不足 // 正响应：0x71 = 0x31 + 0x40 if (data[0] == 0x71 && data[1] == 0x01) { uint16_t echo_rid = (data[2] << 8) | data[3]; if (echo_rid == expected_rid && data[4] == 0x00) { return 0; // 成功 } } return -2; // 失败 } // 查询执行结果（用于异步任务） int uds31_query_result(uint16_t rid) { uint8_t req[4] = {0x31, 0x03, (rid>>8), rid&0xFF}; can_send(CAN_ID_DIAG_TX, 4, req); // 同样调用wait接收响应 return uds31_wait_for_response(rid); // 复用逻辑 }

结合主控流程：

int prepare_for_flash(void) { if (enter_extended_session() != 0) return -1; if (security_access_unlock() != 0) return -1; if (uds31_start_routine(0xFF01) != 0) return -1; if (uds31_wait_for_response(0xFF01) != 0) return -1; // 可选：轮询直到完成 int retries = 10; while (retries-- > 0) { if (uds31_query_result(0xFF01) == 0) break; delay_ms(100); } if (retries <= 0) return -1; return 0; // 准备完成，可以开始刷写了！ }

这套逻辑可以直接集成进OTA代理模块、刷写引导程序或自动化测试脚本中。

工程设计中的最佳实践

🎯 做法1：Routine ID统一管理

不要随意分配例程ID！建议在项目初期就制定命名规范，例如：

最好写入团队Wiki或配置管理系统，避免各模块各自为政。

🛡️ 做法2：加入容错与日志追踪

车载环境复杂，一次失败不代表永远失败。推荐增加：

• 自动重试（最多3次，间隔200ms）
• 超时检测（建议1~2秒）
• 关键交互日志输出（含时间戳、CAN帧）

这样即使在现场出现问题，也能快速回溯。

🔍 做法3：利用DTC辅助诊断

当UDS31执行失败时，ECU应在内部记录DTC，例如：

• DTC_U3101: Failed to start flash enable routine
• DTC_U3102: Routine execution timeout

这些信息可通过Read DTC Information (0x19)读取，极大方便售后排查。

☁️ 做法4：支持远程调用与监控

在OTA系统中，可以把UDS31封装成REST API或JSON-RPC接口：

{ "method": "uds.routine.start", "params": { "routine_id": "0xFF01", "timeout": 2000 } }

云端平台就能实时获取执行状态、耗时、成功率统计，实现可视化运维。

写在最后：别小看这一声“预备”

UDS31服务看起来只是刷写流程中的一个小小环节，但它承载的是安全与可控的设计哲学。

它不像0x34那样传输大量数据引人注目，也不像0x10那样频繁出现。但它就像运动会的发令员，在枪响之前，必须确认所有选手就位、赛道畅通、规则明确。

掌握好UDS31，不只是学会一条诊断命令，更是理解现代汽车电子系统中“可信操作”的底层逻辑。

无论是你现在正在调试产线刷写，还是未来要构建大规模OTA体系，这条看似简单的31 01 xx xx指令，都值得你认真对待。

如果你在实现过程中遇到了其他挑战，欢迎在评论区分享讨论。