基于OBD接口和Android平臺(tái)的重型汽車車載診斷系統(tǒng)

張志鵬，陳博凱，杜浪東，馬全海

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基于OBD接口和Android平臺(tái)的重型汽車車載診斷系統(tǒng)

張志鵬，陳博凱，杜浪東，馬全海

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

隨著物流行業(yè)的發(fā)展，重型汽車的需求量不斷增長。對(duì)重型汽車運(yùn)行狀態(tài)的診斷也顯得尤為重要。文章利用OBD接口，基于Android平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，診斷車輛故障。為車輛的維護(hù)工作，提供有利的保障。

Android；診斷；CAN；OBD接口

前言

基于OBD接口和Android平臺(tái)的重型汽車車載診斷系統(tǒng)是目前主流車廠打造自身產(chǎn)品生態(tài)圈的重要一部分，更是車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，大數(shù)據(jù)挖掘用戶需求的重要一環(huán)。

常規(guī)診斷儀體積大、價(jià)格昂貴，通用性差，且不宜長時(shí)間連接在總線上，本診斷工具旨在通過市場上通用的OBD診斷儀，將車輛CAN總線上的數(shù)據(jù)發(fā)送至手機(jī)APP，通過APP對(duì)CAN數(shù)據(jù)的解析，提供故障診斷、車輛狀態(tài)信息。手機(jī)體積小，又能隨時(shí)觀察車輛狀態(tài)，利于排除異常，提高車輛使用壽命。

該診斷系統(tǒng)還能對(duì)自主開發(fā)的控制器進(jìn)行應(yīng)用程序更新。在線獲取加密程序文件（hex文件加密），在手機(jī)中解密并通過WiFi將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線，通過Bootloader協(xié)議下載程序，完成程序功能的更新。

1 系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的整體架構(gòu)由重型汽車，OBD診斷儀，Android智能手機(jī)3大部分組成，各部分之間的邏輯關(guān)系如圖1所示。

OBD診斷儀直接通過車輛的16針診斷接頭安裝在汽車上，手機(jī)APP就可以通過WIFI與OBD診斷儀建立WIFI通道，從而與車輛進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。手機(jī)APP通過對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而獲得相應(yīng)的參數(shù)信息，并同時(shí)在手機(jī)端進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

圖1 系統(tǒng)各部分邏輯關(guān)系

1.1 系統(tǒng)的主要功能設(shè)計(jì)

考慮到系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好，實(shí)用性強(qiáng)，運(yùn)行流暢的設(shè)計(jì)原則，本系統(tǒng)由重型汽車，OBD診斷儀，Android智能手機(jī)三部分組成，如下圖所示。

圖2 系統(tǒng)組成圖

主要功能點(diǎn)如下：

（1）數(shù)據(jù)檢測功能：顯示發(fā)動(dòng)機(jī)，變速器，車身模塊等的關(guān)鍵信息。

（2）故障診斷功能：顯示發(fā)動(dòng)機(jī)，變速器，車身模塊等的故障信息。

（3）虛擬儀表功能：顯示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，車速，里程等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

（4）AD檢測功能：顯示車身模塊的故障數(shù)據(jù)觸發(fā)閾值。

（5）輔助工具功能：計(jì)算百米脈沖，以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)，ABS的故障閃碼查詢和對(duì)整車電控系統(tǒng)的故障碼查詢。

（6）數(shù)據(jù)標(biāo)定功能：修改標(biāo)定信息，權(quán)限解鎖等。

（7）胎壓檢測功能：對(duì)胎壓充放系統(tǒng)進(jìn)行檢測。

（8）數(shù)據(jù)流導(dǎo)出功能：對(duì)CAN總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄導(dǎo)出功能。

（9）模塊儀表數(shù)據(jù)在線更新功能：對(duì)相應(yīng)程序升級(jí)換代。

（10）維修保養(yǎng)手冊功能：當(dāng)車輛出現(xiàn)故障，可自動(dòng)定位到相應(yīng)維修結(jié)點(diǎn)，指導(dǎo)維修保養(yǎng)。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)本文所述系統(tǒng)及功能，開發(fā)了一款基于Android移動(dòng)終端軟件，并在Android６.０系統(tǒng)的手機(jī)上進(jìn)行測試。Android端顯示的數(shù)據(jù)是OBD診斷儀通過WIFI傳過來的，點(diǎn)擊界面上的連接WIFI按鈕對(duì)周圍可連接的設(shè)備進(jìn)行掃描，并選擇進(jìn)行連接。

后臺(tái)邏輯的搭建主要用到了Service后臺(tái)和Activity活動(dòng)。

（1）Service是運(yùn)行在后臺(tái)且不和用戶交互的組件。每個(gè)Service必須在manifest中通過來聲明。Service主要有兩種模式：Local Service和Remote Service。Local Service主要依附在Activity的主線程上，調(diào)用起來比較方便，隨著主線程的kill而銷毀。Remote Service為獨(dú)立的進(jìn)程，不會(huì)隨著Activity的主線程的kill而被銷毀，調(diào)用起來比較麻煩。Service的調(diào)用方法分為：startService，bindSer -vice。startService和bindService 同時(shí)使用，每種方法啟動(dòng)Service之后都有對(duì)應(yīng)的停止服務(wù)的方法。

（2）Activity對(duì)用戶來說即是一個(gè)交互的界面，多個(gè)activity之間可以通過Intent通信，每個(gè)Activity必須在manifest中通過來聲明。開發(fā)的過程中必須要注意activity的生命周期。

（3）該系統(tǒng)采用MVC的架構(gòu)，把基于OBD接口和Android平臺(tái)的重型汽車車載診斷系統(tǒng)分為了VIEW,MODEL,CONTROL三層，如下圖所示。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（4）VIEW層：該層是距離用戶最近的一層，用于顯示解析CAN報(bào)文的處理結(jié)果，提供用戶和系統(tǒng)連接的紐帶。

（5）MODEL層：該層采用特有的面向?qū)ο蠼涌诰幊蹋鶕?jù)程序的需求自己創(chuàng)建對(duì)象，為開發(fā)人員節(jié)省了大量的工作，實(shí)現(xiàn)低耦合的特點(diǎn)。

（6）CONTROL層：通過對(duì)sqlite進(jìn)行輕量化的對(duì)象封裝，開發(fā)人員使用面向?qū)ο笏枷雭韺?duì)sqlite數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，簡化對(duì)sqlite數(shù)據(jù)庫的操作。

3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用

3.1 業(yè)務(wù)運(yùn)行

本系統(tǒng)按照上述設(shè)計(jì)，針對(duì)重型汽車車載診斷的需求，搭建汽車，OBD診斷儀，Android智能手機(jī)組成的診斷系統(tǒng)，進(jìn)行開發(fā)。目前，基于OBD接口和Android平臺(tái)的重型汽車車載診斷系統(tǒng)經(jīng)過大量的測試和調(diào)試，已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行。

3.2 功能展示

基于OBD接口和Android平臺(tái)的重型汽車車載診斷系統(tǒng)，在Android端實(shí)時(shí)采集和顯示重型汽車的運(yùn)行數(shù)據(jù)。通過實(shí)時(shí)診斷，隨時(shí)監(jiān)測汽車的狀況，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的部件并給出維修建議。從而確保了乘客和車輛的安全，降低了維修成本。

（1）Android端車輛數(shù)據(jù)顯示模塊展示：該模塊的作用在于以列表的界面來直觀的顯示車輛運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)信息，實(shí)時(shí)行車數(shù)據(jù)流中帶有實(shí)時(shí)車速，發(fā)動(dòng)機(jī)油溫，變速器輸出軸轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)故障碼等實(shí)時(shí)行車數(shù)據(jù)，如下圖所示。

圖4 數(shù)據(jù)顯示效果圖

圖5 數(shù)據(jù)標(biāo)定效果圖

（2）Android端車輛數(shù)據(jù)標(biāo)定模塊展示：該模塊的作用在于方便計(jì)算行車百米脈沖數(shù)，并通過WIFI發(fā)送標(biāo)定值。如圖5所示。

（3）Android端車輛自主控制器程序更新模塊展示：該模塊的作用在于手機(jī)中解析hex二進(jìn)制文件并通過OBD診斷儀將解析后的數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線，通過Bootloader協(xié)議下載程序，完成程序功能的更新，如下圖所示。

圖6 程序更新效果圖

4 結(jié)論

基于OBD接口和Android平臺(tái)的重型汽車車載診斷系統(tǒng)不僅能對(duì)汽車行駛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過OBD診斷儀與汽車通信進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，而且能對(duì)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在Android端進(jìn)行實(shí)時(shí)高效的顯示，通過實(shí)時(shí)診斷，隨時(shí)監(jiān)測汽車的狀況，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的部件并給出維修建議。從而確保了乘客和車輛的安全，降低了維修成本。對(duì)于主流車廠打造自身產(chǎn)品生態(tài)圈，車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，和大數(shù)據(jù)挖掘用戶需求有著重要意義。

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Heavy Vehicle In-Vehicle Diagnosis System Based on OBD Interface and Android Platform

Zhang Zhipeng, Cheng Bokai, Du Langdong, Ma Quanhai

( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co. Ltd, Shaanxi Xi'an 710200 )

With the development of the logistics industry, the demand for heavy-duty vehicles continues to grow. The diagnosis of the operating status of heavy-duty vehicles is also particularly important. The article uses the OBD interface to analyze data and diagnose vehicle faults based on the Android platform. It can provide a favorable guarantee for the mainte -nance work of the vehicle.

Android; Diagnosis; CAN; OBD interface

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.10.060

U472

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張志鵬（1990-），男，工程師，就職于陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院軍品研究所，從事于軍用車輛產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)相關(guān)研究工作。