UDS 14服務（ClearDiagnosticInformation）詳解：原理、C++實現與測試用例

一、服務概要

• 服務名稱：ClearDiagnosticInformation (CDTCI)

• **服務標識 (SID)**：0x14

• **肯定響應 (PRSID)**：0x54

• 功能摘述：客戶端請求清除ECU內存中存儲的診斷信息，這些信息主要指故障碼 (DTC) 及與之關聯的快照數據、擴展數據和各類統計信息。

• 典型場景：軟件更新后清除陳舊信息以避免干擾、生產線下線檢測關閉時的故障記錄初始化，以及維修保養結束或高級服務執行前重置歷史數據。

Byte #

Parameter

Value

縮寫

1

ClearDiagnosticInformation Request SID

0x14

CDTCI

2

groupOfDTC[0] (HighByte)

0x00–0xFF

GODTC_HB

3

groupOfDTC[1] (MiddleByte)

0x00–0xFF

GODTC_MB

4

groupOfDTC[2] (LowByte)

0x00–0xFF

GODTC_LB

• 該服務無子功能參數，直接由 SID 和 3 字節的groupOfDTC構成。

• groupOfDTC以大端模式表示：3 字節 = [HighByte, MiddleByte, LowByte]。特殊字符0xFFFFFF表示清除所有 DTC。

• groupOfDTC除了 0xFFFFFF，還可指定為 DTC 分組或具體某個 DTC 代碼。分組值依據 OEM 在協議中的定義，例如 0xFFFF33 對應排放/動力總成組。

• 格式：0x54

服務完全處理完成后，服務器應返回肯定響應，即使當前未存儲任何 DTC。

• 格式：0x7F+0x14+NRC（1 byte）。

NRC 代碼

名稱

描述

0x13

incorrectMessageLengthOrInvalidFormat

請求報文長度不正確（groupOfDTC不足 3 字節）

0x22

conditionsNotCorrect

當前會話條件不滿足（如服務需要在默認會話模式執行）

0x31

requestOutOfRange

請求的groupOfDTC值不被 ECU 支持

0x33

securityAccessDenied

所需安全等級驗證未通過（針對高安全清除策略）

0x7F

serviceNotSupportedInActiveSession

服務在活動診斷會話模式下不支持

0x11

serviceNotSupported

服務根本不被 ECU 支持

0x12

subFunctionNotSupported

實際上 14 服務無子功能，若報此錯說明格式錯誤

NRC 優先級參考（ISO 未明確定義，但多數實現遵循）：0x11 > 0x7F > 0x13 > 0x12 > 0x7E > 0x33 > 0x22 > 0x31 > 0x14。

三、清除的架構設計：內存處理與多副本

項目

RAM 管理 (主要副本)

非易失存儲器管理 (備份副本)

清除目標

立即執行：清除狀態字節、快照數據、擴展數據、計數器、標志

清除診斷服務的主要副本后，備份副本不應即時清除

操作流程

① 收到 0x14 服務；② 硬件或軟件直接清空；③ 刷新通信時對應用層報告數據

ECU 進入低功耗鎖存階段 (Power-Latch) 時，根據備份策略用 RAM 的新內容覆蓋 EEPROM/Flash

常見數據不一致原因

程序內部未按設計清除 ALL DTC 相關數據和副本

如果在電力鎖存階段受到干擾（如意外斷開電池），可能導致 RAM 與長期存儲器之間數據不一致

四、模擬 ECUSim — C++ 示例與詳解 1. 定義核心組件和類結構

#include  

#include  

#include 
#include  

#include  

    // for std::find, std::remove_if 

#include  

      // for memcpy 

usingnamespacestd;

 // --------------------------------
// 1. DTC 的數據結構
// --------------------------------
struct DtcSnapshot {
    std::vector snapshotRecord;   // 凍結幀數據
};

 struct DtcExtendedData {
    std::vector extendedRecord;   // 擴展數據
    uint16_t occurrenceCounter;            // 故障發生次數
    uint16_t agingCounter;                 // 老化計數器
};

 struct DiagnosticTroubleCode {
    uint32_t dtcCode;           // 3字節 DTC 代碼 (大端)
    uint8_t statusMask;         // DTC 狀態字節 (按照 ISO 14229-1 定義)
    DtcSnapshot snapshot;
    DtcExtendedData extendedData;
    bool isPermanent;           // 是否為永久性故障（不可清除）
};

 // --------------------------------
// 2. ECU 模擬類
// --------------------------------
class ECU {
private:
    std::map storedDTCs;
    bool isSecurityGranted;

     // 工具函數: 將 3 字節 DTC (大端) 轉為 uint32_t (實際低24位有效)
    uint32_t dtcToUint32(uint8_t high, uint8_t mid, uint8_t low) const {
        return (static_cast(high) << 16) |
               (static_cast(mid)  << 8)  |
               static_cast(low);
    }

 public:
    ECU() : isSecurityGranted(false) {}

     void grantSecurityAccess() { isSecurityGranted = true; }
    void revokeSecurityAccess() { isSecurityGranted = false; }

     // 新增 DTC (模擬故障發生器)
    void addDTC(uint32_t dtcCode, uint8_t status, bool permanent) {
        DiagnosticTroubleCode dtc;
        dtc.dtcCode = dtcCode;
        dtc.statusMask = status;
        dtc.isPermanent = permanent;
        dtc.extendedData.occurrenceCounter = 1;
        storedDTCs[dtcCode] = dtc;
    }

     // 模擬讀取 DTC 狀態（用于清空后驗證）
    void reportStoredDTCs() const {
        if (storedDTCs.empty()) {
            cout << "[ECU] No DTC stored." << endl;
            return;
        }
        cout << "[ECU] Stored DTCs:" << endl;
        for (constauto& pair : storedDTCs) {
            uint32_t code = pair.first;
            cout << hex << "  DTC: 0x" << ((code >> 16) & 0xFF) << " "
                 << ((code >> 8) & 0xFF) << " " << (code & 0xFF)
                 << " | StatusMask: 0x" << (int)pair.second.statusMask
                 << " | Permanent: " << (pair.second.isPermanent ? "Yes" : "No")
                 << dec << endl;
        }
    }

     // 核心: ClearDiagnosticInformation 服務 (0x14)
    // 返回: 0x54 -> 肯定響應
    //       0x7F 0x14 0x?? -> 否定響應
    uint32_t clearDiagnosticInformation(const uint8_t* request, uint32_t len) {
        // --- 步驟 1: 長度校驗 ---
        if (len != 4) {  // SID + 3字節 groupOfDTC
            cout << "[Server] NRC 0x13: incorrectMessageLength" << endl;
            return0x13;
        }

         // 提取 GroupOfDTC
        uint8_t grpHigh = request[1];
        uint8_t grpMid  = request[2];
        uint8_t grpLow  = request[3];
        uint32_t groupVal = dtcToUint32(grpHigh, grpMid, grpLow);

         // 臨時存儲需要刪除的 DTC 列表
        std::vector toDelete;

         // --- 步驟 2: 安全級別檢查 ---
        // 假設 OEM 要求針對某些特定組 (例如排放組) 清除時需要安全訪問
        if (groupVal == 0xFFFF33 && !isSecurityGranted) {
            cout << "[Server] NRC 0x33: securityAccessDenied" << endl;
            return0x33;
        }

         // --- 步驟 3: groupOfDTC 值支持范圍校驗 ---
        // 檢查 groupVal 是否屬于已定義支持的范圍
        // 假設支持清除: 0xFFFFFF (全部), 0xFFFF33 (排放組), 0x000100 (示例單個DTC代碼)
        bool groupSupported = (groupVal == 0xFFFFFF) ||
                              (groupVal == 0xFFFF33) ||
                              (groupVal == 0x000100);
        if (!groupSupported) {
            cout << "[Server] NRC 0x31: requestOutOfRange" << endl;
            return0x31;
        }

         // --- 步驟 4: 清除邏輯 (根據 groupOfDTC 匹配) ---
        for (auto& pair : storedDTCs) {
            DiagnosticTroubleCode& dtc = pair.second;

             // 永久性故障 (不可清除) 跳過
            if (dtc.isPermanent) continue;

             bool match = false;
            if (groupVal == 0xFFFFFF) {
                match = true;                     // 清除所有 DTC
            } elseif (groupVal == 0xFFFF33) {
                // 排放組匹配檢查: 按 DTC 的高字節是否為 0xFFFF33 定義的組內;
                // 演示: 假設 highByte == 0xFF 屬于排放組
                uint8_t highByte = (pair.first >> 16) & 0xFF;
                if (highByte == 0xFF) match = true;
            } elseif (groupVal == pair.first) {
                match = true;                     // 精確匹配單個 DTC 代碼
            }

             if (match) {
                toDelete.push_back(pair.first);
            }
        }

         // 執行刪除 (仿照 "內存中用于 ReadDTCInformation 的主副本被清除")
        for (uint32_t code : toDelete) {
            storedDTCs.erase(code);
            cout << "[Server] Cleared DTC: 0x" << hex << ((code >> 16) & 0xFF)
                 << " " << ((code >> 8) & 0xFF) << " " << (code & 0xFF)
                 << dec << endl;
        }

         // --- 步驟 5: 模擬電源鎖存 (Power-Latch) 階段的備份更新 ---
        // 在實際系統中，主副本清空后，備份副本會在 Power-Latch 階段由 RAM 數據自動覆蓋;
        // 這里僅示意一致性: 如果需要觸發 EEPROM 更新，在代碼層面預留接口即可。
        // 在該階段，如果電池意外斷電，RAM 與 EEPROM 可能不一致，本示例假設一致。

         // 肯定響應始終返回 0x54
        return0x54;
    }

     // 模擬處理整體 UDS 請求
    void processUDSRequest(const uint8_t* req, uint32_t len) {
        if (len == 0) return;
        uint8_t sid = req[0];
        if (sid == 0x14) {
            uint32_t result = clearDiagnosticInformation(req, len);
            if (result == 0x54) {
                cout << "[Tester] Received positive response: 0x54" << endl;
            } else {
                cout << "[Tester] Received negative response: 0x7F 0x14 0x" << hex << (int)result << dec << endl;
            }
        } else {
            cout << "[Server] Service not supported for SID: 0x" << hex << (int)sid << dec << endl;
        }
    }
};

int main() {
    ECU myECU;

     // 預設一些 DTC 用于清除測試
    // DTC: 0xFF 01 02 (高字節 0xFF, 用作排放組示例), 非永久故障
    myECU.addDTC(0xFF0102, 0x09, false);
    // DTC: 0x00 01 00 (另一個 DTC), 非排放組, 非永久
    myECU.addDTC(0x000100, 0x08, false);
    // DTC: 0xAA BB CC (永久故障, 不能清除)
    myECU.addDTC(0xAABBCC, 0x09, true);
    // DTC: 0xFF 03 04 (另一排放組 DTC), 非永久
    myECU.addDTC(0xFF0304, 0x09, false);

     cout << "Before Clear:" << endl;
    myECU.reportStoredDTCs();

     // 示例 1: 清除所有 DTC (group = 0xFFFFFF)
    uint8_t clearAllRequest[] = {0x14, 0xFF, 0xFF, 0xFF};
    cout << "\n--- Clearing All DTCs (0x14 FF FF FF) ---" << endl;
    myECU.processUDSRequest(clearAllRequest, 4);
    myECU.reportStoredDTCs();

     // 示例 2: 清除指定單個 DTC (0x00 01 00)
    cout << "\n--- Clearing Single DTC (0x14 00 01 00) ---" << endl;
    uint8_t clearSingleRequest[] = {0x14, 0x00, 0x01, 0x00};
    myECU.processUDSRequest(clearSingleRequest, 4);
    myECU.reportStoredDTCs();

     // 示例 3: 如果安全訪問失敗 (模擬未授權清除排放組)
    cout << "\n--- Attempt Clear Emission Group without Security ---" << endl;
    uint8_t clearEmissionNoSecurity[] = {0x14, 0xFF, 0xFF, 0x33};
    myECU.processUDSRequest(clearEmissionNoSecurity, 4);
    myECU.reportStoredDTCs();

     // 示例 4: 先模擬安全訪問，再清除排放組
    cout << "\n--- Grant Security and Clear Emission Group (0x14 FF FF 33) ---" << endl;
    myECU.grantSecurityAccess();
    uint8_t clearEmissionWithSecurity[] = {0x14, 0xFF, 0xFF, 0x33};
    myECU.processUDSRequest(clearEmissionWithSecurity, 4);
    myECU.reportStoredDTCs();

     // 示例 5: 長度校驗 (錯誤報文)
    cout << "\n--- Error: Incorrect Length (missing group data) ---" << endl;
    uint8_t badLenRequest[] = {0x14, 0xAA};
    myECU.processUDSRequest(badLenRequest, 2);
    // 預期: 服務器應不修改 DTC 存儲，返回 NRC 0x13

     // 示例 6: 不支持 groupOfDTC 值
    cout << "\n--- Error: unsupported groupOfDTC (0x14 AA BB CC) ---" << endl;
    uint8_t unsupportedGroup[] = {0x14, 0xAA, 0xBB, 0xCC};
    myECU.processUDSRequest(unsupportedGroup, 4);

     return0;
}

五、常見測試用例與驗證

測試用例:
  -用例1:基本清除
    步驟:[TX]14FFFFFF→預期:[RX]54→DTC存儲為空
-用例2:清除時未存儲DTC
    步驟:當無DTC存儲時請求14FFFFFF→[RX]54   →（即使無存儲，仍相應肯定）
-用例3:組清除
    步驟:[TX]14FFFF33(指定某個定義好的組)→[RX]54→驗證僅該組DTC消失。
-用例4:安全訪問
    步驟:清除前先調用27服務解鎖，然后再使用14FFFFFF功能成功清除。
-用例5:長度校驗
    步驟:[TX]14FF(長度不足)→預期:NRC0x13
-用例6:不支持group值
    步驟:[TX]14AABBCC→預期:NRC0x31
-用例7:故障重現
    步驟:清除后重啟ECU，若故障重現→實際故障未消除，需執行11服務軟復位后再讀取。

問題

原因

解決

清除后故障碼立即重現

物理故障未完全修復，ECU 再次監控到故障觸發； 或清除僅清了 DTC 狀態字節，但計數器、凍結幀未被全清（實現不完整）

① 徹底排查故障；② 部分 ECU 支持擴展清除幀，利用 14 服務特定 groupOfDTC 深度清除； ③ 清除后發送 11 01 軟復位，避免軟件緩存殘留

永久故障碼無法清除

永久性 DTC 的isPermanent標志為真，不允許清除；法規要求必須保留

這是正常行為，此類 DTC 需通過其它機制（如老化計數器歸零）自動清除，診斷儀無法強制清除；定期檢查到該 DTC 未發生后，通過計數器自行移除。

備份副本不一致

電源鎖存階段意外掉電或中斷，導致 RAM 與 EEPROM 內容不同步

設計異常保護邏輯，在下次上電時自動校驗并依據多數策略修復

不同會話下不可用

14 服務僅在默認會話或擴展會話中支持；如果在編程會話中調用，ECU 可能響應 NRC 0x7F

切換至合適的會話再執行清除流程

七、補充說明

• 零星的思路：14 服務（ClearDiagnosticInformation）與 19 服務（ReadDTCInformation）相輔相成。清除之前，可以通過 19 服務讀取當前 DTC 列表和狀態；清除成功后，再次通過 19 服務讀取結果來驗證。

• 其它類似服務：UDS 里0x85(ControlDTCSetting) 服務用來臨時開啟或關閉 DTC 存儲，而不是清除已有信息。兩者經常配合使用。

• 可用性見解：實現時，注意必須清除 DTC 狀態字節、快照、擴展數據、計數器等全部項。如果groupOfDTC設置為清除某個組，那么該組內部所有 DTC 必須刪除。供電鎖存階段要遵循備份策略，確保 RAM 和 EEPROM 的數據一致。