汽車故障診斷儀與電控單元的通信軟件開發(fā)

段秀麗

（長(zhǎng)春市醫(yī)藥化工工業(yè)技工學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130025）

一、引言

目前社會(huì)對(duì)汽車安全性能的廣泛重視，引起了汽車電控系統(tǒng)的快速發(fā)展，也給汽車診斷技術(shù)帶來了新的任務(wù)。汽車診斷技術(shù)是用來發(fā)現(xiàn)和分析汽車發(fā)生故障的部件和區(qū)域，通常包含三個(gè)部分分別是故障診斷，性能測(cè)試和狀態(tài)監(jiān)測(cè)[1]。汽車故障診斷的發(fā)展由直觀法、儀表法和直觀法組成，隨著汽車電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)汽車進(jìn)行故障檢測(cè)也取得了相應(yīng)的進(jìn)步，產(chǎn)生了專業(yè)的汽車診斷儀，并且作為一門新興技術(shù)登上了汽車便攜檢測(cè)的舞臺(tái)。

現(xiàn)在汽車行業(yè)的格局，汽車的品牌和型號(hào)眾多，具有其獨(dú)立的電控點(diǎn)系統(tǒng)，從而產(chǎn)生一個(gè)問題，即測(cè)試不同汽車故障需要不同的診斷儀，這將產(chǎn)生巨大的人力、物力的浪費(fèi)，不利于綠色工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。為解決該問題，必須有效擴(kuò)展診斷儀的適應(yīng)性，即開發(fā)適合不同汽車生產(chǎn)廠家的ECU診斷程序，在診斷不同ECU時(shí)，程序自動(dòng)識(shí)別相對(duì)應(yīng)診斷協(xié)議，而開發(fā)汽車診斷儀與電控單元的通信軟件是解決汽車診斷儀可擴(kuò)展性的技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵。

二、總體方案及硬件接口單元

1、總體方案

汽車各生產(chǎn)廠家的電控單元外接硬件接口由其自身的標(biāo)準(zhǔn)，如何滿足汽車診斷儀的硬件接口一致性是方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。汽車廠家在成產(chǎn)整車的過程中，采用診斷總線的不同，造成診斷接口硬件引腳定義不同，其傳輸協(xié)議也不相同。定義的硬件接口，需要兼容市場(chǎng)上常用的診斷協(xié)議，即K-Line和CAN BUS，K線是單線傳輸，CAN總線是雙線傳輸。因此通信配置器的硬件必須滿足上述兩種接口定義。汽車生產(chǎn)企業(yè)在開發(fā)汽車電控單元時(shí)參考ISO或SAE定義自身的診斷協(xié)議。ISO 2290提出一種基于XML描述的O D X數(shù)據(jù)庫(kù)，解決了各汽車電控生產(chǎn)廠家診斷協(xié)議上的不一致。因此該通信軟件的開發(fā)主要分為兩個(gè)部分，一是利用XML描述汽車電控單元的診斷數(shù)據(jù)是該通信軟件設(shè)計(jì)，二是上位機(jī)應(yīng)用軟件調(diào)用D-PDU API的編寫，由于配置器部分的開發(fā)是汽車診斷儀與汽車電控的連接部分，其總體設(shè)計(jì)方案如圖2.1所示。

圖2.1總體設(shè)計(jì)圖

應(yīng)用層用戶可在界面上選擇需要檢測(cè)的ECU，發(fā)送相關(guān)的診斷指令，通過診斷接口和配置器將指令數(shù)據(jù)發(fā)送至汽車控制單元。配置器的主要功能是統(tǒng)一診斷設(shè)備的進(jìn)行主機(jī)與汽車電控單元的通信，并完成電平轉(zhuǎn)換，可進(jìn)行通信接口的選擇如K-Line或是CAN BUS等。

2、硬件接口描述

目前，汽車診斷接頭上定義的硬件接口，能夠滿足SO9141、CAN、KWP2000、PWM、VPW協(xié) 議 。 其中General Motors使用的是是VPW，F(xiàn)ord使用的是PWM，BMW使用的是KWP2000。OBD-Ⅱ16針的診斷座在J1962協(xié)議中進(jìn)行了定義，引腳定義如表2-1。對(duì)比于OBD-II診斷插頭，HD26除了兼容前16引腳外，另外定義了10個(gè)引腳如表2-2。

表2 -1O B D-I I診斷插頭引腳定義表

對(duì)比于OBD-II診斷插頭，HD26除了兼容前16引腳外，另外定義了10個(gè)引腳如表2-2。

表2 -2H D 2617－26引腳說明

三、診斷協(xié)議比較分析

當(dāng)今汽車故障檢測(cè)領(lǐng)域中，經(jīng)常使用三種協(xié)議分別是SAE J1939，ISO 14230 和ISO 1576, 三者都是以ISO/IEC10731 和ISO/IEC7498標(biāo)準(zhǔn)下的Open Systems Interconnection

七層協(xié)議為依據(jù)。ISO14230稱為KWP 2000具有獨(dú)立的物理層，14230－1表示物理層、14230－2表示數(shù)據(jù)鏈接層、14230－3表示應(yīng)用層。ISO 15765協(xié)議不包含物理層和數(shù)據(jù)連接層。ISO 15765協(xié)議沒有定義自己的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；SAE(美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì))J 1939協(xié)議包括物理層、數(shù)據(jù)鏈接層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。以上三種協(xié)議及Open Systems Interconnection七層協(xié)議詳見表3-1。

表3-1 三種協(xié)議與OSI七層協(xié)議對(duì)比列表

四、軟件開發(fā)程序舉例

本文以軟件平臺(tái)中的“讀故障碼（Read DTC）”為例，程序代碼開發(fā)流程圖，如圖4.1所示。程序主要運(yùn)行步驟為:診斷接口硬件初始化、用戶指令輸入、點(diǎn)擊汽車故障診斷碼、程序調(diào)用讀故障函數(shù)ReadDTC()、產(chǎn)生相關(guān)參數(shù)、函數(shù)內(nèi)部解析XML、查詢讀故障服務(wù)號(hào)、配置相關(guān)參數(shù)文件，顯示汽車故障信息。

圖4.1 程序流程圖

五、軟件實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:應(yīng)用層用戶選擇讀取汽車故障碼，MDF中查找故障碼數(shù)據(jù)，利用CDF選取相關(guān)發(fā)送函數(shù)，形成 CAN數(shù)據(jù)幀，依據(jù)返回值判斷發(fā)送是否成功，調(diào)用接收函數(shù)，查詢CAN數(shù)據(jù)幀，如果超時(shí)時(shí)間接受收到有效數(shù)據(jù)，則再次查詢MDF文檔，翻譯數(shù)據(jù)，刷新屏幕顯示，顯示故障代碼和名稱。

2、數(shù)據(jù)顯示

汽車故障診斷SOFTING DTS顯示相關(guān)數(shù)據(jù):

用戶按下讀取故障診斷碼，程序自動(dòng)發(fā)送0x13 0x01，汽車電控單元響應(yīng)信號(hào)，由于響應(yīng)信號(hào)長(zhǎng)度超過8個(gè)字節(jié)，因此需要分包傳輸。汽車診斷儀根據(jù)電控單元的響應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)流控制幀，同時(shí)電控單元依據(jù)控制幀發(fā)送余下的數(shù)據(jù)包，上位機(jī)顯示界面，如圖5.1所示。

圖5.1故障診斷結(jié)果顯示

六、結(jié)論

該軟件已經(jīng)在相關(guān)車型的電控單元通過測(cè)試，可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)電控單元的故障報(bào)告，同時(shí)由于選取的相關(guān)車型，涵蓋國(guó)內(nèi)常見的幾種診斷協(xié)議，也在相應(yīng)的物理總線上經(jīng)過測(cè)試，驗(yàn)證汽車故障診斷儀與電控單元的通信軟件開發(fā)的有效性。

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