在汽車故障診斷領域，針對診斷設備和汽車ECU之間的數據交換，各大汽車公司幾乎都制訂了相關的標準和協議。其中，歐洲汽車領域廣泛使用的一種車載診斷協議標準是KWP2000 （Keyword Pro-tocol 2000），該協議實現了一套完整的車載診斷服務，并且滿足E-OBD（European On Board Diagnose）標準。KWP2000最初是基于K線的診斷協議。由于K線物理層和數據鏈路層在網絡管理和通訊速率上的局限性，使得K線無法滿足日趨復雜的車載診斷網絡的需求。而CAN （Controller Area Network）網絡由于其非破壞性的網絡仲裁機制、較高的通訊速率（可達1 M bps ）和靈活可靠的通訊方式，在車載網絡領域廣受青睞，因此，近年來歐洲汽車領域廣泛采用了基于CAN總線的KWP2000，即ISO 15765協議，而基于K線的KWP2000物理層和數據鏈路層協議將逐步被淘汰。
在網絡協議開發和應用方面，美國MathWorks公司和德國Vector公司提供了功能強大的開發和測試工具，可用于協議棧源碼的開發和ECU測試。
1、基于K線的KWP2000協議:
基于K線的KWP2000協議標準主要包括ISO/WD 14230-114230-4，各部分協議與OSI模型的對應關系如表1。
ISO 14230-1規定了KWP2000協議的物理層規范（K線、L線），它在ISO 9141-2的基礎上，把數據交換系統擴展到了24V電壓系統。ISO 14230-2規定了KWP2000的數據鏈路層協議，包括報文結構、初始化過程、通訊連接管理、定時參數和錯誤處理等內容。K線的報文包括報文頭、數據域及校驗和3部分。其中報文頭包含格式字節、目標地址（可選）、源地址（可選）和附加長度信息（可選），如表2。
在開始診斷服務之前，診斷設備必須對ECU進行初始化，通過ECU的響應獲取ECU的源地址、通訊波特率、支持的報文頭格式、定時參數等信息。ECU所支持的報文頭和定時參數信息包含在ECU返回的“關鍵字（Key Word）”中（這也是協議命名的由來）。關鍵字由兩個字節構成，如圖1所示，關鍵字的低字節中各位的含義如表3所示。
診斷設備可以采用兩種方式對ECU進行初始化，即5Baud初始化和快速初始化。對于這兩種初始化的時序在數據鏈路層協議中均有明確規定。完成初始化過程后，診斷設備和ECU方可進行應用層的診斷服務和響應。IS0 14230-3規定了應用層的服務規范，包括診斷管理功能組、數據傳輸功能組、診斷信息傳輸功能組、輸人／輸出控制功能組、遠程啟動ECU例程功能組、數據上載／下載功能組和擴展功能組。在診斷服務請求／響應過程中，診斷設備和ECU必須遵循圖2的時序和相關定時參數。對于初始化和診斷服務過程中出現的各種定時錯誤，在數據鏈路層和應用層協議里面都有相應的處理規范，診斷設備及ECU的應用程序都必須嚴格遵守。
2、基于CAN總線的KWP2000協議
應用層協議規定了4種服務數據結構，即<Ser-vice Name＞.Request、<Service_Name＞.Indication、＜Service-Name＞.Response 和<Service Name＞.Con-firm，分別用于診斷設備（Tester）的服務請求、ECU的服務指示、ECU的服務響應和Tester的服務確認。這些數據結構中包含了地址信息、服務請求ID和服務請求參數等內容。基于CAN總線的KWP2000診斷服務流程如圖3。
從上面的服務流程可以看出，基于CAN總線的KWP2000協議支持多包數據傳輸，并且多包數據的管理和組織是在網絡層完成的，應用層不必關心數據的打包和解包過程。為實現這一功能，網絡層定義了4種PDU（以PCI類型進行區分，如表5所示）。
單幀（Single Frame, SF）-數據域及PCI可在一個CAN數據幀中容納時，服務報文以單幀CAN報文進行發送。
混合尋址模式與正常固定尋址模式類似，唯一的區別是CAN數據域的第一個字節用于填充遠程地址（RA），N_PCI和診斷服務數據的填充位置向后移動一個字節�；旌蠈ぶ纺Ｊ接糜诳缭骄W段進行遠程診斷，遠程診斷的機制如圖5所示。圖中CAM和CAN2兩個不同的子網通過網橋相連，網橋在子網1中的源地址為200，在子網2中的源地址為10，位于子網1中的診斷設備（源地址為241）可通過網橋對、子網2中的ECU（源地址為62）進行診斷。
在數據傳送過程中，一個網絡層PDU被編排成一個CAN數據幀，它們之間的對應關系由尋址模式（Addressing mode）決定�；贗SO 15765協議規定了4種尋址模式：即正常尋址模式（Normal）、正常固定尋址模式（Normal fixed）擴展尋址、模式（Extended）和用于遠程診斷的混合尋址模式（Mixed）。其中，正常固定尋址模式必須采用CAN擴展幀，并且SAE J1939為該尋址模式下的KWP2000診斷服務保留了兩個專用參數組編號（PGN）：其中PF=218（PF的具體定義請參考SAE J1939數據鏈路層協議）的參數組用于物理尋址（phy）,PF=219的參數組用于功能尋址（fch）。正常固定尋址模式的PDU與CAN數據幀之間的對應關系如表6。
3 、兩種協議的簡單比較
a. K線通訊速率較低，最大波特率僅為10400bps；CAN總線最大波特率可達1 Mbps。
b. K線采用單.端信號傳輸，抗干擾能力較弱，可靠性較差;CAN總線采用差分信號傳輸，抗干擾能力強，信號傳輸的可靠性高。
c. K線在啟動應用層診斷服務之前必須對ECU進行初始化建立連接，且初始化過程比較復雜；基于CAN總線的診斷設備不需要對ECU進行初始化即可進行診斷服務。
d. K線診斷應用程序開發者必須親自管理數據傳輸過程中的字節間定時，并處理底層通訊錯誤；CAN數據幀以整幀報文的形式進行發送，應用程序開發者不必管理字節間定時，并且CAN總線物理層和數據鏈路層具備完善的錯誤檢測和錯誤恢復機制，應用程序不必監視和處理底層通訊錯誤。
e. K線網絡結構單一，網絡管理功能很弱；而利用CAN總線可構建復雜的網絡結構，可跨越網段進行遠程診斷。
f. K線網絡采用破壞性的仲裁機制，當診斷設備采用功能尋址與多個ECU進行通訊時，為避免總線沖突,ECU開發者必須采取措施保證多個ECU順序訪問總線；而CAN網絡采用非破壞性的仲裁機制，并且仲裁過程由數據鏈路層完成，當診斷設備采用功能尋址與多個ECU進行通訊時，ECU開發者不必考慮總線訪問沖突問題。
g. K線服務報文最大字節長度僅為255,無法滿足更長報文的傳輸要求，并且在長報文的傳輸過程中用戶自己必須采取措施進行連接管理，可靠性和兼容性較差；CAN總線診斷服務報文最大字節長度可達4096（12位），對于長報文的傳輸，網絡層協議還具備標準化和規范化的同步控制、順序控制、流控制和錯誤恢復等功能，具備很高的可靠性、兼容。
4、 KWP2000協議棧的開發及測試
CANoe中的KWP2000實際指的是基于CAN總線的KWP2000，即15765協議。由于CANoe默認的硬件板卡是CAN卡，因此在建立仿真程序時，只需將ECU的網絡模塊設置為KWP2000.d11即可進行CAN總線的KWP2000服務測試。KWP2000.d11中包含 15765應用層協議中規定的服務請求、服務指示、服務響應和服務確認接口函數，用戶調用這些函數即可完成Tester端和ECU端的KWP2000診斷服務。此外，該模塊中的功能函數還可對ECU的源地址、目標地址、尋址模式等參數進行動態設置。需要注意的是，KWP2000.d11目前只提供了部分 KWP2000服務的接口函數，如果用戶需要進行其它的KWP2000服務測試，必須根據KWP2000應用層協議構造服務報文數據，然后調用該模塊中的 KWP DataReq （）和KWP GetRxData （）函數進行報文的發送和接收。
進行基于K線的KWP2000服務測試時，需要將K線CPL.dll模塊加入CANoe仿真環境，并使用一個代理節點來實現CAN網絡和K線之間的報文轉發。此時CANoe使用計算機的串口，并通過一個串口/K線轉換器與實際的ECU相連。
MATLAB/Simulink/Stateflow為協議棧開發提供了方便直觀的圖形用戶接口和功能強大的仿真調試環境及代碼生成工具，為嵌人式開發開辟了一條高效快捷之路。Vector公司的CANoe和相關硬件板卡是一個功能強大的應用開發平臺，可針對基于K線和CAN總線的KWP2000進行 ECU和診斷設備的上層協議開發、測試及仿真。
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