關(guān)于CAN總線逆向工程的初步探討
隨著中國汽車業(yè)的發(fā)展，汽車的后端市場也日趨繁榮，但由于各汽車生產(chǎn)廠家的技術(shù)壁壘，后端設(shè)備供應(yīng)商如GPS，車載音響，車載DVD，診斷儀等供應(yīng)商很難得到原汽車廠家各車型的報(bào)文定義，以使自己的產(chǎn)品完全和車載兼容。本文將以美國英特佩斯控制系統(tǒng)有限公司的產(chǎn)品（軟件：Vehicle Spy，硬件：neoVI）為例，探討如何解碼CAN總線報(bào)文。
Vehicle Spy產(chǎn)品是美國通用汽車的標(biāo)準(zhǔn)測試工具，可以同時(shí)支持HS CAN、MS CAN、ISO9141、J1850VPW、J1850PWM、LIN等多種總線協(xié)議、 實(shí)現(xiàn)車載網(wǎng)絡(luò)診斷、節(jié)點(diǎn)/ECU仿真、數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)測試和車載網(wǎng)絡(luò)總線監(jiān)控等功能，相對于其它的總線工具，該產(chǎn)品注重用戶使用的高效性和便捷性，易于用戶學(xué)習(xí)和使用。
Vehicle Spy可以通過兩種方式監(jiān)控總線通信：通過車載的ODB接口監(jiān)控汽車總線通信（圖1）和直接監(jiān)控ECU之間的通信（包括診斷儀和被診斷設(shè)備，圖2）
當(dāng)設(shè)備連接正常并設(shè)置好正確的波特率后，打開Vehicle Spy運(yùn)行界面，無論是車載總線通信數(shù)據(jù)或是ECU間的總線通信數(shù)據(jù)都會被毫無遺漏的實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控界面上，圖3顯示的是監(jiān)控的車載CAN總線數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都是未經(jīng)解碼的原始數(shù)據(jù)，接下來 我將介紹監(jiān)控界面的各項(xiàng)：
1）、圖3中①所在的部分是濾波器，因?yàn)関spy可以同時(shí)監(jiān)控多種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，該濾波器基于網(wǎng)絡(luò)類型濾波，例如，勾選HSCAN，則監(jiān)控界面將只顯示HSCAN類型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。
2）、圖3中②所指的欄為濾波欄，在該欄中可以更靈活實(shí)現(xiàn)濾波功能，如根據(jù)報(bào)文名稱，ArbID等濾波，支持“？”“*”等符號，比如現(xiàn)在我們只想監(jiān)控Arb ID為110和120的報(bào)文，則只需要在ArbID欄輸入110，120則可，如圖4所示：
3）、圖3中③所指為進(jìn)制切換按鈕，只需簡單點(diǎn)擊即可將報(bào)文數(shù)據(jù)切換成其它進(jìn)制（默認(rèn)為16進(jìn)制）。
4）、圖3中數(shù)據(jù)字節(jié)為藍(lán)色背景的部分表示變化較慢的數(shù)據(jù)（④所指）
5）、圖3中數(shù)據(jù)字節(jié)為黑色背景的部分表示變化較快的數(shù)據(jù)（⑤所指）
6）、圖3中數(shù)據(jù)字節(jié)無背景顏色的部分表示出現(xiàn)過后在一段時(shí)間沒有再出現(xiàn)的數(shù)據(jù)（該時(shí)間值是可以設(shè)定的）
7）、整個(gè)監(jiān)控界面實(shí)際上也是一個(gè)緩沖區(qū)，該緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)可以隨時(shí)保存，保存的數(shù)據(jù)可以用于以后回放以分析數(shù)據(jù)，圖3所其實(shí)就是在回放數(shù)據(jù)文件，⑥所指為緩沖區(qū)進(jìn)度條。
8）、vspy的默認(rèn)屬性欄包含了報(bào)文數(shù)量統(tǒng)計(jì)，報(bào)文接收時(shí)間等屬性，還有其他的屬性用戶可以在設(shè)置欄自己定義，這將非常有助于逆向分析。
通過以上的介紹，相信有經(jīng)驗(yàn)的工程師已經(jīng)看出這款產(chǎn)品在總線數(shù)據(jù)解碼方面的優(yōu)越性。對于車載CAN總線，由于CAN報(bào)文的優(yōu)先級取決于ArbID，ID值越小，優(yōu)先級越高，這為我們揣測報(bào)文是來自于車載上的哪個(gè)ECU提供了依據(jù)，由于vspy可以實(shí)時(shí)無遺漏地監(jiān)視總線通信報(bào)文變化并能以各種顏色來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)變化的快慢，因此我們可以通過反復(fù)動(dòng)作車輛來觀察報(bào)文變化情況，如開關(guān)車門，開和關(guān)會引起某個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)中的某位產(chǎn)生狀態(tài)變化，由于這種變化是非連續(xù)性的快速變化數(shù)據(jù)，在監(jiān)控界面中必然會以藍(lán)色背景顯示，因此我們可以在開關(guān)車門的時(shí)候在監(jiān)控界面查找有藍(lán)色變化的報(bào)文，并將這些報(bào)文用上述的濾波功能過濾出來以縮小監(jiān)視范圍，然后反復(fù)動(dòng)作車門以確定是哪條報(bào)文的某位隨著車門動(dòng)作在變化，這將很容易辨別，在得出結(jié)論以后，再將該位提取出來并命名然后再動(dòng)作車門以進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)然，vspy提供解析報(bào)文的功能，比如我們判定圖3中ArbID為510的報(bào)文中第二字節(jié)第二位表示車門開關(guān)，則可將該位命名為door control，并將該條報(bào)文設(shè)置為其它顏色，以方便觀察，解析的結(jié)果如圖5所示，對解析的結(jié)果，vspy還可以將其保存為標(biāo)準(zhǔn)的DBC格式。對于直接監(jiān)視ECU之間的通信，則過程會簡單的多。
當(dāng)然，如果要解碼ECU的所有報(bào)文，工作量會非常大，如果是解碼整個(gè)車輛的報(bào)文，那可能是需要團(tuán)隊(duì)來完成，本文只是對解碼工作做初步探討，拋磚引玉，希望能與大家交流。