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【dSPACE dissecto HydraVision 測試精解】
ISO-TP 傳輸協定原理解析

完整解析 ISO 15765-2（ISO-TP）的訊框類型、流量控制、五種定址模式與 Padding，看懂 UDS 與 OBD-II 診斷通訊底層的傳輸機制。

一個傳統 CAN 訊框最多只能攜帶 8 個位元組的資料，遠不足以傳送診斷資料或軟體更新。ISO 15765-2，又稱 ISO-TP（ISO 15765 Transport Protocol），是汽車產業用來在 CAN 匯流排上可靠、有效率地傳輸大量資料的傳輸層協定。它定義了資料訊框的格式、流量控制機制與錯誤處理規則：大型訊息會被切成多個較小的訊框依序傳送，接收端再依序重組，並能偵測遺失或重複的訊框。UDS 與 OBD-II 診斷都架構在 ISO-TP 之上，理解 ISO-TP，就是理解車用診斷通訊的第一步。

1. ISO-TP 協定概要

特性說明
用途在 CAN（以及 FlexRay、LIN、MOST 等）上傳輸大於單一訊框的資料
通訊型態點對點（Point-to-Point）通訊
最大酬載最多 232−1 位元組（約 4 GB）；傳統 12 位元長度欄位格式為 4,095 位元組
流量控制接收端以 Flow Control 訊框管理傳送節奏
重傳機制無——遺失訊框時由上層協定負責重試

2. 協定控制資訊（PCI）與四種訊框

ISO-TP 在每個 CAN 訊框資料的開頭放入協定控制資訊（PCI, Protocol Control Information），用來標示訊框類型與相關參數。ISO-TP 定義了四種訊框：

Type 0：Single Frame（SF）

訊息夠短，一個 CAN 訊框就能傳完。PCI 帶有資料長度。

Type 1：First Frame（FF）

多訊框訊息的第一段，宣告整個訊息的總長度。

Type 2：Consecutive Frame（CF）

後續的資料段，帶有循環序號，讓接收端依序重組並偵測遺失。

Type 3：Flow Control（FC）

由接收端送出，告訴傳送端可以繼續傳送、需要等待，或緩衝區已滿。

2.1 Flow Control 狀態碼

FS 值名稱意義
0Clear to Send可以繼續傳送下一批 Consecutive Frame
1Wait請傳送端暫停，等待下一個 Flow Control
2Overflow訊息過大，接收端無法處理，中止傳輸

除了狀態碼，Flow Control 也會帶上區塊大小（Block Size）——傳送端在下一次 Flow Control 前最多可送幾個 CF，以及最小間隔時間（STmin）——兩個 CF 之間至少要間隔多久。

2.2 多訊框傳輸流程

# ISO-TP 多訊框傳輸的基本節奏
傳送端 → 接收端 : First Frame              # 宣告總長度與第一段資料
接收端 → 傳送端 : Flow Control (CTS)       # 允許傳送，告知 Block Size 與 STmin
傳送端 → 接收端 : Consecutive Frame #1…#n  # 依 Block Size 傳送一批
接收端 → 傳送端 : Flow Control             # 需要時更新傳送條件
傳送端 → 接收端 : Consecutive Frame …      # 直到訊息傳完
  • 傳送端送出 First Frame 後，必須等待 Flow Control 才能繼續傳送。
  • 接收端在收到 First Frame 後送出 Flow Control，之後若需要調整傳送條件，也會再次送出。

3. ISO-TP 定址模式

ISO-TP 標準定義了三種定址方式：正常（Normal）、延伸（Extended）與混合（Mixed）定址。依定址模式不同，位址資訊（AI, Address Information）會被編碼在 CAN 訊框的不同欄位中，PCI 的位置也會隨之改變。搭配 11 位元與 29 位元 CAN ID，共可歸納為五種組合：

代號 定址模式 位址資訊位置
A1Normal addressing，11 位元 CAN ID位址完全由 CAN ID 表示，PCI 位於第 1 個位元組
A2Normal fixed addressing，29 位元 CAN ID來源位址（SA）與目標位址（TA）編碼在 29 位元 CAN ID 中
A3Extended addressing，11 位元 CAN ID資料第 1 個位元組為延伸位址，PCI 移至第 2 個位元組
A4Mixed addressing，29 位元 CAN IDSA / TA 在 CAN ID 中，另有位址延伸（AE）位於資料第 1 個位元組
A5Mixed addressing，11 位元 CAN IDCAN ID 加上資料第 1 個位元組的位址延伸（AE）

3.1 29 位元 CAN ID 的固定前綴

前綴意義
0x18DANormal fixed addressing，實體定址（Physical）
0x18DBNormal fixed addressing，功能定址（Functional）
0x18CEMixed addressing，實體定址
0x18CDMixed addressing，功能定址

例如 OBD-II 的 29 位元功能請求 ID 0x18DB33F1，就是由前綴 0x18DB、目標位址 0x33 與來源位址 0xF1 組成。

3.2 各定址模式的位址空間

不同定址模式可能的位址組合數量差異極大，這直接影響到在匯流排上找出所有診斷端點所需的時間：

代號計算方式組合數
A12112,048
A22 × 28 × 28 = 217131,072
A3211 × 28 = 219524,288
A42 × 28 × 28 × 28 = 22533,554,432
A5211 × 28 = 219524,288

4. Padding（填充）

ISO-TP 通訊可以使用或不使用 Padding。啟用 Padding 時，每個 CAN 訊框一律為 8 個位元組，未使用的位元組以預先定義的值填滿。實務上通常使用 0xAA：它的二進位為 10101010，0 與 1 交錯出現，在 CAN 匯流排上不會產生位元填充（Bit Stuffing），讓訊框長度保持固定。

實務意義：許多 ECU 要求通訊必須使用 Padding，若測試工具的 Padding 設定與 ECU 不一致，ECU 可能完全不回應。因此在建立診斷連線前，必須先確認目標端點是否使用 Padding。

5. 從匯流排紀錄判讀 ISO-TP 參數

透過 candump 等工具擷取的匯流排紀錄，可以直接判讀出端點的通訊參數。

5.1 範例一：Normal addressing（A1）

# 示意：candump 擷取的 A1 通訊
can0  603   [8]  10 64 xx xx xx xx xx xx   # First Frame，來源 0x603，總長 0x64 = 100 位元組
can0  703   [8]  30 00 00 AA AA AA AA AA   # Flow Control (CTS)，來自 0x703，以 0xAA 填充至 8 位元組
  • 訊框類型位置：PCI 位於資料第 1 個位元組，表示這是 Normal addressing（A1）。
  • 來源與目標：First Frame 由 0x603 送出，目標端點 0x703 以 Flow Control 確認。
  • 訊息長度：First Frame 宣告的長度為 100 位元組。
  • Padding：Flow Control 的 CAN 長度為 8 位元組，代表這個端點使用 Padding。

5.2 範例二：Extended / Mixed addressing（A3 / A5）

  • 延伸位址：每個 CAN 訊框資料的第 1 個位元組是延伸位址資訊，PCI 因此移到第 2 個位元組。
  • A3 與 A5 無法區分：實際通訊中，從流量本身無法判斷是 A3 還是 A5；但對於辨識 ISO-TP 端點而言，兩者並無差別——來源與目標位址仍編碼在 CAN ID 中。
  • 無 Padding：若接收端的 Flow Control 訊框長度小於 8 位元組，代表此端點不使用 Padding。

6. 在 HydraVision 中的應用

由於 UDS 與 OBD-II 都架構在 ISO-TP 之上，找出 ISO-TP 端點是所有診斷安全測試的起點。dSPACE dissecto HydraVision 以 IsotpScan 測試案例自動完成這項工作：

  • 自動探索端點：掃描 11 位元 CAN ID 範圍，找出會以 Flow Control 回應的診斷端點，並自動判斷各端點的 Padding 設定。
  • 過濾背景流量：掃描前先監聽匯流排雜訊，排除一般週期性訊息，並以第二輪驗證確認結果，避免誤判。
  • 串接後續測試：找到的端點會成為 HydraCore 的 IsotpEndpoint Context 項目，後續的 UDS、OBD 協定確認與掃描可直接使用。延伸定址等其他定址模式另有對應的掃描測試案例。
  • 合規驗證：HydraVision 也提供依 ISO 15765-2:2016 設計的傳輸層合規測試套件，確認 ECU 的 ISO-TP 實作行為符合標準要求。

法規對應：端點清冊是 ISO/SAE 21434 Clause 15 威脅分析與風險評估（TARA）描述可達診斷資產（WP-15-02）與攻擊路徑（WP-15-04）的輸入，也支援 UNECE R155 7.3.6 與 GB 44495 6.6、7.1.4.1 所要求的資安措施有效性測試。

7. 捷策動能技術支援

Jotactic 捷策動能提供 dSPACE dissecto HydraVision 相關的全方位技術服務：

測試規劃

依 UNECE R155、GB 44495、ISO/SAE 21434 需求規劃車載網路與診斷介面測試。

技術諮詢

協助釐清 ISO-TP 定址、Padding 與診斷通訊設定問題。

教育訓練與 Demo

車用診斷協定與 HydraVision 操作教育訓練，以及客製化 Demo 專案驗證。

歡迎來電 03-6109669 或來信 info@jotactic.com 洽詢。