一款新型的汽車故障診斷儀的設(shè)計

謝鈺敏

（廣州汽車集團股份有限公司 汽車工程研究院，廣東 廣州510640）

0 引言

隨著科技的發(fā)展及汽車電子控制技術(shù)的提高，汽車的診斷方法也逐漸從以前的人工定性檢查轉(zhuǎn)變到現(xiàn)在的車載自診斷系統(tǒng)。現(xiàn)在主流的車載自診斷系統(tǒng)主要為手持式故障診斷儀，此類診斷儀一般具有強大的功能和廣泛的實用性，但是由于價格昂貴和功能的專業(yè)針對性，加上其體積較不易攜帶，導致其只適合于專業(yè)維修使用，在一般車主中推廣存在難度。

而本文設(shè)計的汽車故障診斷儀，只需要一臺配備藍牙的智能手機并安裝上相應(yīng)的手機程序，即可實現(xiàn)汽車故障診斷及車輛狀態(tài)監(jiān)測。由于現(xiàn)在的智能手機普及率高，而且本診斷儀體積小，成本低，易于攜帶，非常有利于推廣和使用，具有很強的市場競爭力。

1 整體系統(tǒng)設(shè)計與工作原理

1.1 故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計

如圖 1所示，整個診斷系統(tǒng)包括兩個部分，分別是藍牙故障診斷終端及手機應(yīng)用。

藍牙故障診斷終端通過汽車OBD-II口與車輛通信，并通過藍牙模塊（Bluetooth，簡稱BT）和智能手機通信。所以通過本藍牙故障診斷系統(tǒng)，即可實現(xiàn)用手機對汽車進行故障診斷和車輛狀態(tài)監(jiān)測。其中，完成診斷模塊和車輛的數(shù)據(jù)交互，是該系統(tǒng)中最重要的方面。

系統(tǒng)符合ISO15765診斷規(guī)范及OBD-II標準。其中OBD-II標準是為了解決汽車對外的通訊協(xié)議和通訊接口的統(tǒng)一問題，美國汽車工程師協(xié)會（SAE）在1993年制訂的。

OBD-II接口引腳定義如表格1所示。其中本診斷儀用到的通信協(xié)議為：ISO15765（CAN-BUS）[4]，通過 OBD-II口的 1、9、6、14 腳連接，這樣就可以直接跟汽車內(nèi)任何CAN節(jié)點進行交互通信。

圖1 基于OBD-II的汽車藍牙故障診斷系統(tǒng)Fig.1 Bluetooth vehicle fault diagnosis system based on OBD-II

手機應(yīng)用方面主要負責人機交互界面及診斷數(shù)據(jù)的儲存。用戶通過手機提供的人機交互界面顯示選擇相應(yīng)的診斷服務(wù)，然后手機應(yīng)用程序會將相應(yīng)的指令發(fā)送到藍牙故障診斷終端去執(zhí)行，執(zhí)行結(jié)果同樣經(jīng)過藍牙信道返回到藍牙故障診斷終端，并將數(shù)據(jù)顯示到界面。見表1。

表1 OBD-II接口引腳定義Tab.1 OBD-II interface pin definitions

1.2 藍牙故障診斷終端的設(shè)計

1.2.1 藍牙故障診斷終端的軟件架構(gòu)

圖2 軟件架構(gòu)Fig.2 Software Architecture

1）藍牙故障診斷系統(tǒng)的操作系統(tǒng)

系統(tǒng)采用符合OSEK/VDX規(guī)范的車規(guī)級操作系統(tǒng)。此標準定義了三個組件來構(gòu)成OSEK/VDX標準：實時的操作系統(tǒng)（OSEK OS）[1]，通訊子系統(tǒng)（OSEK COM）[2]和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（OSEK NM）[3]。 圖 2 給出了OSEK/VDX的基本結(jié)構(gòu)和各組件間的關(guān)系。

2）藍牙故障診斷終端應(yīng)用軟件任務(wù)劃分

本藍牙故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用軟件主要劃分為兩個任務(wù)：藍牙任務(wù)（BT Task）及CAN總線任務(wù)（CAN Task）。兩個任務(wù)之間通過消息進行通信。

3）CAN 總線任務(wù)

圖3 CAN總線任務(wù)通訊流程圖Fig.3 CAN bus task communication flowchart

CAN總線任務(wù)主要完成CAN總線診斷命令的收發(fā)，應(yīng)用數(shù)據(jù)的組包解包等與汽車各ECU節(jié)點交互通訊相關(guān)。主要的流程圖如圖3所示。

4)藍牙任務(wù)

藍牙任務(wù)主要處理藍牙的連接管理，藍牙數(shù)據(jù)收發(fā)，應(yīng)用數(shù)據(jù)組包解包等與手機交互通訊相關(guān)為藍牙故障診斷終端軟件的一個重要部分，其流程圖如圖4所示。

圖4 藍牙通訊流程圖Fig.4 Bluetooth task communication flowchart

1.2.2 手機應(yīng)用程序的執(zhí)行流程的設(shè)計

汽車藍牙故障診斷系統(tǒng)通過藍牙接口與智能手機相連，并需要設(shè)計出與本系統(tǒng)通信配套的手機應(yīng)用程序。該手機應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的功能主要是：

1)發(fā)起對藍牙故障診斷系統(tǒng)的連接。

2)通過手機界面，將診斷指令經(jīng)藍牙信道發(fā)送到本藍牙故障診斷系統(tǒng)。

3)接收藍牙故障診斷系統(tǒng)返回的信息，解包，分類并顯示到手機界面。

目前只針對安卓手機設(shè)計出與本系統(tǒng)配套的APK程序，通訊流程如圖5所示。

通過手機應(yīng)用程序與本故障診斷系統(tǒng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)下面功能，如讀清各個ECU節(jié)點的故障碼，讀取ECU信息等。手機應(yīng)用程序則將本故障診斷系統(tǒng)返回的信息解包及分類顯示到手機界面，如故障碼的數(shù)目及對應(yīng)故障碼的信息。還可以根據(jù)診斷信息生成診斷報告，其中包括診斷的時間，及對應(yīng)的汽車狀態(tài)參數(shù)等。

此外，根據(jù)用戶需要，還可以生成汽車內(nèi)部運行的數(shù)據(jù)流曲線，例如：發(fā)動機轉(zhuǎn)速，平均油耗等等。這些記錄均可以生成*.csv文件，并存儲到手機的存儲卡中。

圖5 診斷通信流程Fig.5 Diagnostic communication processes

2 實驗結(jié)果

圖6 診斷數(shù)據(jù)Fig.6 Diagnostic Data

如圖6所示，為本藍牙汽車故障診斷系統(tǒng)對8個ECU進行連續(xù)診斷的總線數(shù)據(jù)記錄，由結(jié)果可得，本系統(tǒng)能基本實現(xiàn)汽車故障診斷功能。

3 結(jié)語

本藍牙故障診斷儀能夠?qū)崿F(xiàn)基本的汽車故障診斷功能，而且使用范圍廣，極大方便車主或汽車修理專業(yè)人士對汽車的管理及汽車運行數(shù)據(jù)的分析，而且擴展性強，易于攜帶，具有很大的實用意義。

［1］International Organization for Standardization.ISO 17356-3，Road vehicles-Open interface for embedded automotive applications-Part 3：OSEK/VDX Operating System(OS)[S].2005.

［2］International Organization for Standardization.ISO 17356-5，Road vehicles-Open interface for embedded automotive applications-Part 5：OSEK/VDX Network Management（NM）[S].2006.

［3］International Organization for Standardization.ISO 17356-4，Road vehicles-Open interface for embedded automotive applications-Part 4：OSEK/VDX Communication（COM）[S].2005.

［4］ISO 15765-3，Road vehicles-Diagnostics on Controller Area Networks（CAN）-Part 3：Implementation of unified diagnostic services （UDS on CAN）[S].International Organization for Standardization，2004.