汽車故障診斷儀硬件系統的設計與實現

白光澤　邢燕

摘 要：本文介紹了汽車故障診斷儀及其作用，并闡述了其硬件系統構成及硬件實現。

關鍵詞：汽車故障診斷儀 硬件系統 故障檢測

隨著科技的發展，我國的汽車產業也得到了飛速發展，智能化系統在汽車中應用越來越廣泛，它使汽車的動力性、經濟性、安全性及可靠性等有了極大的提高，但同時也帶來了相應的問題即汽車的復雜性、多樣性使汽車維修的難度增加，如何快捷迅速的診斷和排除汽車故障，是目前汽車維修行業所面臨的重大問題，也是車主們關心的重要問題。而汽車故障診斷儀是解決這個問題的最好設備。它通過儀器與車載故障自診斷系統配套使用的，可在汽車不解體的情況下，用儀器或設備測試汽車性能和故障參數，曲線或波形，自動分析和判斷汽車的技術狀況。

一、汽車故障診斷儀概述

汽車故障診斷儀是一款專門針對汽車故障進行檢測和診斷的專業儀器，主要用來對汽車故障進行診斷和定位，能實時檢測和診斷車輛故障，并對車輛故障的解決方法提供幫助和建議，同時也能做車輛的日常檢測，實時掌握車輛的狀況和性能，是個人車友必備的一種車輛檢測儀器。

診斷儀硬件可以通過各種轉換接頭與轎車的診斷接口連接，支持多種車型。實時讀取故障代碼，各種運行參數。通過上位機直接控制DDTI所連接設備的可控元件動作，以判斷元件是否工作正常，也可以通過上位機直接控制DDTI對所連接的設備進行運行參數配置（需設備ECU能支持此功能），還可以做一些特殊車型的保養燈歸零、怠速調整、胎壓監測、節氣門調整和防盜匹配等特殊功能。

二、汽車故障診斷儀硬件系統構成

汽車故障診斷儀硬件系統主要包括與上位機的接口模塊、診斷接口模塊、中央處理單元及電源模塊四個部分。其中，電源模塊是用來向上面的三個模塊供電的，診斷接口模塊是用來與車輛的診斷接口相連進行車輛檢測和診斷的，上位機接口模塊是用來和上位機進行數據傳輸的，中央處理單元是通過上位機接口和診斷接口將自己處理的數據傳送給上位機和車輛。它有如下主要功能。

一是通過采集ECU的輸入、輸出電壓，判斷其是否在規定的范圍內，以此來診斷電子控制系統的傳感器、執行器狀態以及ECU的工作是否正常。

二是當電子控制系統中的某一電路出現超出規定的信號時，該電路及相關的傳感器反映的故障信息以故障代碼的形式存儲到ECU內部的存儲器中，維修人員可利用該診斷儀來讀取故障碼，使其顯示出來。

三、汽車故障診斷儀實現

本設計中電源部分采用了美國國家半導體公司的電源芯片，采用12V供電與轎車提供的電源相吻合。由于車輛系統的特殊性，電源部分對于防雷與電源反接都采取了相應的措施進行可靠性設計。

中央處理單元是汽車故障診斷儀的核心器件，主要包括讀故障信息單元、刪除故障信息單元、讀數據流單元和動作測試單元。其中，讀取故障信息單元用于獲取所述待測車輛的故障信息；刪除故障信息單元用于刪除待測車輛的故障信息；讀數據流單元用于獲取待測車輛的當前運行狀態信息得到待測車輛發動機的運行參數；動作測試單元用于檢測待測車輛的可控電子部件是否工作正常。

在本設計中，中央處理單元采用了STM8S208R8芯片。STM8S系列是基于8位框架結構的微控制器，其CPU內核有6個內部寄存器，通過這些寄存器可高效地進行數據處理。STM8S的指令集支持80條基本語句及20種尋址模式，而且CPU的6個內部寄存器都擁有可尋址的地址。產品嵌入的130nm非易失性存儲器是當前8位微控制器中最先進的存儲技術之一，并提供真正的EEPROM數據寫入操作，可達30萬次擦寫極限。

與上位機接口部分，支持USB、RS232、RS485和藍牙傳輸三種方式，可根據用戶要求靈活選擇接口方式，滿足傳輸速率與不同傳輸距離的要求。

診斷接口模塊支持汽車總線接口模塊、RS485接口模塊、無線模塊和RS232接口模塊。

通過上述硬件實現后，在智能終端設備與安裝在待測車輛上的汽車故障診斷終端建立連接，通過汽車故障診斷終端與待測車輛的診斷接口電連接；診斷終端向所述汽車故障診斷終端發送診斷指令；汽車故障診斷終端根據所述診斷指令獲取所述待測車輛的故障和狀態信息，并通過軟件分析待測車輛的故障和狀態信息得到故障診斷結果，將故障診斷結果發送至所述智能終端設備；智能終端設備接收所述故障診斷結果，并通過顯示屏輸出所述故障診斷結果，進行汽車故障診斷和維修。

（作者單位：白光澤，長春職業技術學院；

邢燕，長春市城建工程學校）