Eine Schnittstelle, geboren aus dem Abgasrecht
OBD-II begann nicht als Datenschnittstelle, sondern als regulatorisches Werkzeug: Jedes Fahrzeug sollte seine abgasrelevanten Systeme selbst überwachen, bei einem Fehler eine Motorkontrollleuchte (MIL, Malfunction Indicator Lamp) einschalten, genormte Fehlercodes speichern und all das über einen einheitlichen Steckverbinder bereitstellen, damit Prüfstellen und freie Werkstätten jedes Fahrzeug mit derselben Ausrüstung auslesen können. Treibende Kraft war das California Air Resources Board (CARB); in den USA wurde OBD-II ab Modelljahr 1996 für Pkw und leichte Lkw Pflicht. Europa folgte mit EOBD auf Grundlage der Richtlinie 98/69/EG.
Jede spätere Entwicklung, vom Secure Gateway bis zu OBD on UDS, muss mit diesem ursprünglichen gesetzlichen Versprechen vereinbar bleiben: Gesetzlich vorgeschriebene, abgasrelevante Diagnoseinformationen müssen über die genormte Buchse ohne besondere Berechtigung lesbar bleiben.
Die Diagnosebuchse nach SAE J1962, Pin für Pin
Der Steckverbinder ist in SAE J1962 und ISO 15031-3 definiert: sechzehn Pins in zwei Reihen, im Fahrgastraum in Reichweite des Fahrersitzes. Typ A wird in 12-V-Fahrzeugen verwendet; Typ B mit unterbrochenem Mittelsteg in 24-V-Fahrzeugen, damit reine 12-V-Geräte nicht versehentlich angesteckt werden können. Neun Pins sind durch die Norm belegt, die übrigen sieben stehen dem Hersteller frei.
Viele Hersteller führen zusätzliche, herstellerspezifische CAN-Leitungspaare oder Eindrahtbusse für ihre eigenen Werkstatttester auf die frei belegbaren Pins. Keiner davon gehört zur gesetzlich vorgeschriebenen Schnittstelle, und ob sie vorhanden sind, mit welcher Bitrate sie arbeiten und wie sie sich verhalten, ändert sich zwischen Marken und Modelljahren.
Messungen an der Diagnosebuchse
Die Buchse ist zugleich der bequemste Ort, um den Zustand des Diagnose-CAN-Segments mit nichts weiter als einem Multimeter zu prüfen. Der Widerstand wird bei abgeklemmter Batterie gemessen, damit kein Transceiver versorgt ist und das Messgerät zwischen Pin 6 und 14 nur das Abschlussnetzwerk sieht.
Both terminators in place: the bus is healthy.
Measure between CAN-H and CAN-L with the battery disconnected.
Spannungen werden bei wachem Fahrzeug gegen Pin 5 gemessen. Ein ruhender, rezessiver High-Speed-CAN-Bus liegt auf beiden Leitungen bei etwa 2,5 V. Mit Datenverkehr zeigt ein Multimeter durch seine Mittelwertbildung CAN-High etwas über und CAN-Low etwas unter 2,5 V. Ein schlafendes Segment zeigt auf beiden Leitungen nahezu 0 V, und das ist normal: Transceiver nach ISO 11898-2 hören im Low-Power-Modus auf, den Bus vorzuspannen. Beachten Sie, dass ein Diagnosesegment hinter einem Gateway wach und trotzdem völlig still sein kann, weil Diagnoseverkehr nur entsteht, wenn ein Tester kommuniziert. Oszilloskopbilder behandelt der Beitrag Felddiagnose ausführlich.
ISO 15765-4: die gesetzlich vorgeschriebene CAN-Ebene
ISO 15765-4 legt fest, wie die abgasrelevante Diagnose über CAN abläuft. Die Norm erlaubt vier Kombinationen, 500 oder 250 kbit/s mit 11-Bit- oder 29-Bit-Identifiern; Pkw nutzen ganz überwiegend 500 kbit/s. Anders als der übrige CAN-Verkehr des Fahrzeugs folgt die OBD-Kommunikation strikt dem Prinzip Anfrage und Antwort: Ein Tester fragt, die Steuergeräte antworten. Auf dem Diagnosekanal wird nichts gesendet, solange niemand danach fragt. Die Identifier sind durch die Norm festgelegt:
ISO-TP: mehr als acht Byte übertragen
Ein klassischer CAN-Frame trägt acht Byte, während allein die Fahrzeug-Identifizierungsnummer (FIN, englisch VIN) siebzehn Zeichen lang ist. ISO 15765-2, meist ISO-TP genannt, segmentiert längere Botschaften. Das erste Nibble des ersten Datenbytes, die Protocol Control Information (PCI), sagt dem Empfänger, um welche Art von Frame es sich handelt.
Bei klassischer Adressierung begrenzt das 12 Bit lange Längenfeld im First Frame eine Botschaft auf 4.095 Byte; die Ausgabe 2016 von ISO 15765-2 hat eine Escape-Sequenz für Längen bis 4 GiB ergänzt, was für das Software-Download wichtig ist. Die Flusssteuerung macht ISO-TP schonend für einen gemeinsam genutzten Bus: Der Empfänger bestimmt, wie viele Frames folgen dürfen und welchen Abstand sie einhalten müssen.
Die gesetzlich vorgeschriebenen Dienste
Dieser Katalog wird abgelöst. SAE J1979-2, auch OBD on UDS genannt, überträgt die gesetzlich vorgeschriebenen Inhalte über UDS-Dienste statt über die Modi $01 bis $0A. Kalifornien lässt es ab Modelljahr 2023 zu und schreibt es ab Modelljahr 2027 vor. Für schwere Nutzfahrzeuge verfolgt ISO 27145 (WWH-OBD) denselben UDS-basierten Ansatz. Die Buchse bleibt dieselbe; die Sprache, die über sie gesprochen wird, ändert sich.
UDS: die Sprache der Werkstattdiagnose
Alles jenseits der gesetzlich vorgeschriebenen Abgasdaten, vom Auslesen des Fehlerspeichers eines Karosseriesteuergeräts bis zur Codierung eines Ersatzteils, nutzt UDS, Unified Diagnostic Services, definiert in ISO 14229-1. UDS ist unabhängig vom Transportweg: ISO 14229-3 bildet es über ISO-TP auf CAN ab, ISO 14229-5 über DoIP (ISO 13400) auf Ethernet. Eine positive Antwort gibt den Service Identifier plus 0x40 zurück; eine negative Antwort beginnt mit 0x7F, gefolgt vom Service Identifier und einem Negative Response Code (NRC).
Warum die Diagnosebuchse hinter das Gateway gewandert ist
In vielen frühen CAN-Fahrzeugen waren Pin 6 und 14 direkt auf einen Antriebsstrangbus verdrahtet. Die Diagnosebuchse war schlicht eine Stichleitung an einem aktiven Steuerungsnetzwerk. Das war bequem und zugleich anfällig. Alles, was an der Buchse steckte, konnte auf einen sicherheitsrelevanten Bus senden, ein langes oder schlecht gefertigtes Adapterkabel verschlechterte die Signalqualität, und ein fehlerhaft arbeitendes Gerät konnte den Bus belasten oder dauerhaft dominant halten. Als Fahrzeuge Mobilfunk- und Funkverbindungen erhielten, wurde die Buchse außerdem zu einem offensichtlichen Teil der Angriffsfläche; ein vielbeachteter Fernangriff auf ein Serien-SUV im Jahr 2015 führte zum Rückruf von 1,4 Millionen Fahrzeugen und beschleunigte den Übergang der Branche zur Segmentierung.
In aktuellen Architekturen ist die Diagnosebuchse an ein eigenes Segment angeschlossen, das zum zentralen Gateway gehört. Das Gateway nimmt Diagnoseanfragen entgegen, leitet sie an das adressierte Steuergerät auf dem jeweiligen internen Bus weiter und leitet die Antworten zurück. Der Broadcast-Verkehr der Domänen Antriebsstrang, Fahrwerk und Karosserie bleibt, wo er ist. Von der Buchse aus betrachtet ist ein modernes Fahrzeug still, bis ein Tester spricht.
Secure Gateways und authentifizierter Zugriff
Ein Secure Gateway ergänzt dieses Routing um eine Authentifizierung. Das Lesen gesetzlich vorgeschriebener Daten und abgasrelevanter Fehlercodes bleibt offen, wie es das Gesetz verlangt. Fehlercodes löschen, Stellglieddiagnosen ausführen, codieren und programmieren erfordern dagegen einen Tester, der sich authentifiziert hat, typischerweise über ein Online-Konto beim Hersteller oder bei einem autorisierten Vermittler oder über Zertifikate, die der UDS-Dienst Authentication prüft. Stellantis (damals FCA) führte ab 2018 bei einigen Modellen Secure-Gateway-Module ein; der Volkswagen-Konzern folgte 2020 mit seinem Diagnoseschutz SFD (Schutz Fahrzeug Diagnose); Mercedes-Benz, Renault und Nissan gehören zu den weiteren Herstellern, die den Diagnosezugriff auf ähnliche Weise beschränken.
Regulierung prägt das Gateway
Zwei regulatorische Kräfte ziehen in entgegengesetzte Richtungen, und das Secure Gateway ist der Ort, an dem sie aufeinandertreffen. UNECE R155 verlangt von den Herstellern, Cybersecurity-Risiken über den gesamten Fahrzeuglebenszyklus zu beherrschen, was stark dafür spricht, jeden unnötigen Pfad zu sicherheitsrelevanten Steuergeräten zu schließen. Das EU-Typgenehmigungsrecht (Verordnung (EU) 2018/858) verpflichtet die Hersteller, unabhängigen Marktteilnehmern einen diskriminierungsfreien Zugang zu Reparatur- und Wartungsinformationen zu gewähren, einschließlich der Diagnose. Für sicherheitsrelevante Funktionen wie Schlüssel und Wegfahrsperren bietet das seit August 2023 operative SERMI-System einen Zugangsweg für überprüfte unabhängige Fachleute. Das Ergebnis ist eine Buchse, die zum Lesen offen, zum Schreiben abgesichert und in beiden Fällen nachvollziehbar ist.
Folgen für Nachrüstgeräte
Versicherungs-Dongles, Flotten-Tracker und andere Steckgeräte haben die OBD-Buchse zu einem beliebten Einbauort gemacht. Die oben beschriebene Architektur erklärt, warum sich diese Wahl für alles, was dauerhaft im Fahrzeug bleiben soll, immer schwerer rechtfertigen lässt:
- Eingeschränkte Sicht. Hinter einem Gateway führt die Buchse den Diagnosedialog, nicht den internen Broadcast-Verkehr des Fahrzeugs.
- Jede Antwort kostet eine Anfrage. Diagnose nach dem Anfrage-Antwort-Prinzip erzeugt zusätzliche Last, kann Steuergeräte wach halten und mit einem Werkstatttester oder einem Prüfgerät kollidieren, das denselben Kanal nutzt.
- Gesperrte Funktionen. Bei Fahrzeugen mit Secure Gateway erfordert alles über das gesetzlich vorgeschriebene Lesen hinaus eine Authentifizierung, die ein fest eingebautes Gerät nicht besitzt.
- Dauerversorgung. Pin 16 führt ständig Spannung, sodass der Eigenverbrauch des Geräts und seine Wirkung auf den Netzwerkschlaf zum Problem des Fahrzeughalters werden.
- Mechanische Belastung. Die Buchse ist für einen Tester ausgelegt, der für eine Sitzung eingesteckt wird, nicht für ein Gerät, das jahrelang unter dem Armaturenbrett hängt und Knien, Vibrationen und der Fahrzeugreinigung ausgesetzt ist.
- Zugang für andere. Werkstätten, technische Unterwegskontrollen und wiederkehrende Fahrzeugprüfungen brauchen eine freie, funktionsfähige Buchse.
- Sicherheitslage. Ein Steckgerät mit Funkverbindung wird Teil der Angriffsfläche des Fahrzeugs, und Fahrzeuge nach R155 können unbekannte Teilnehmer am Diagnosesegment protokollieren oder melden.
Hindert mich ein Secure Gateway daran, Fehlercodes auszulesen?
Nein. Gesetzlich vorgeschriebene OBD-Daten und abgasrelevante Fehlercodes müssen ohne besondere Berechtigung lesbar bleiben. Secure Gateways beschränken das Löschen von Fehlercodes, Stellglieddiagnosen, Codierung und Programmierung auf authentifizierte Tester.
Warum messe ich zwischen Pin 6 und 14 60 Ω, obwohl an der Buchse kein Verkehr anliegt?
Weil das Diagnosesegment wie jedes High-Speed-CAN-Segment an beiden Enden abgeschlossen ist, hinter einem Gateway aber nur dann Verkehr führt, wenn ein Tester kommuniziert. Eine stille Buchse mit korrekten 60 Ω ist normal.
Warum funktioniert dasselbe Steckgerät an einem Fahrzeug und am anderen nicht?
Die gesetzlich vorgeschriebene Ebene erlaubt vier CAN-Varianten, die Hersteller setzen unterschiedliche Gateway-Regeln vor die Buchse, Secure Gateways beschränken den Zugriff, und neuere Fahrzeuge verlagern Werkstattfunktionen auf DoIP oder OBD on UDS. Jeder dieser Punkte verändert, was ein Gerät an der Buchse sieht.
Ersetzt DoIP den CAN an der Diagnosebuchse?
Für die gesetzlich vorgeschriebene OBD bei leichten Fahrzeugen derzeit nicht. DoIP nutzt sonst frei belegbare Pins derselben Buchse und dient vor allem dem schnellen Werkstattzugriff, etwa für Software-Downloads, während Pin 6 und 14 weiterhin den Diagnose-CAN führen.
Was ändert sich mit OBD on UDS?
Die gesetzlich vorgeschriebenen Inhalte wandern von den klassischen Diensten $01 bis $0A zu UDS-Diensten, also zu demselben Protokoll, das Werkstätten für die Herstellerdiagnose nutzen. Kalifornien schreibt es ab Modelljahr 2027 vor. Tester müssen noch über Jahre beides unterstützen.
