基于Android智能手機(jī)的汽車數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)

高川

摘 要：由于強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力、豐富的硬件資源、簡(jiǎn)單直觀的圖形化操作界面、方便快捷的上網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，智能手機(jī)的用戶數(shù)量不斷增長(zhǎng)。其中Google公司的Android系統(tǒng)憑借開源特性，占據(jù)絕大多數(shù)市場(chǎng)份額。為解決汽車故障診斷周期較長(zhǎng)，獲取車輛行駛數(shù)據(jù)不便的現(xiàn)狀，該文提出了一種基于Android智能手機(jī)的汽車數(shù)據(jù)采集模塊。此方案通用性強(qiáng)，適用于大部分車型，有較強(qiáng)的實(shí)用性和推廣前景。

關(guān)鍵詞：OBD-Ⅱ Android智能手機(jī) 藍(lán)牙 故障診斷

中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（a）-0152-02

在進(jìn)行汽車故障檢測(cè)時(shí)，利用汽車電控系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)，可以縮短分析判斷的時(shí)間，提高診斷的效率和準(zhǔn)確性。但是由于汽車電控系統(tǒng)的特性，很多時(shí)候無法在汽車故障的第一時(shí)間第一現(xiàn)場(chǎng)獲得數(shù)據(jù)。而是要將汽車移動(dòng)至4S店或修理廠，利用解碼器讀取。這一過程無疑延長(zhǎng)了故障診斷周期。該文提出了一種新的汽車運(yùn)行數(shù)據(jù)獲取方案，代替專業(yè)化較高的解碼器，具有便捷，低成本，時(shí)效性好的特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)方案

目前，幾乎所有處于在用狀態(tài)的車輛都搭載了第二代車載自診斷系統(tǒng)（On Board Diagnostics-Ⅱ），即OBD-Ⅱ。將ELM327藍(lán)牙模塊安裝到車輛的OBD-Ⅱ接口上，再使用Android智能手機(jī)與ELM327模塊進(jìn)行藍(lán)牙配對(duì)建立起車載數(shù)據(jù)采集鏈接。車輛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)由Android智能手機(jī)中的APP應(yīng)用定時(shí)向OBD-Ⅱ系統(tǒng)采集。同時(shí)，手機(jī)中內(nèi)置的GPS模塊還可以提供車輛的地理位置數(shù)據(jù)。借助成熟覆蓋廣泛的4G通信網(wǎng)絡(luò)，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、故障碼、地理坐標(biāo)等數(shù)據(jù)將通過APP發(fā)送給4S店或維修服務(wù)站，實(shí)現(xiàn)汽車故障遠(yuǎn)程診斷。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 OBD-Ⅱ

OBD是車載自診斷系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，由美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）于1988年提出。第二代，即OBD-Ⅱ，于1994年制定并得到全面推廣使用。OBD-Ⅱ可以監(jiān)測(cè)諸如燃油噴射控制系統(tǒng)，點(diǎn)火控制系統(tǒng)，排放控制系統(tǒng)，怠速控制系統(tǒng)，自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)，車身及安全控制系統(tǒng)等汽車系統(tǒng)和總成的工作狀態(tài)，將數(shù)據(jù)發(fā)送至電子控制單元（ECU）。ECU根據(jù)這些信息分析判斷汽車是否發(fā)生故障。一旦發(fā)生故障，OBD-Ⅱ就將故障信息和相應(yīng)故障碼存入存儲(chǔ)器，同時(shí)向駕駛員發(fā)出警報(bào)。

OBD-Ⅱ的最大特點(diǎn)就是具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和診斷模式。搭載OBD-Ⅱ的所有車型都安裝相同的16Pin診斷座，都按照相同的規(guī)則編寫故障碼及其含義。SAE為OBD-Ⅱ制定了9種工作模式（Mode），如表1所示。汽車的ECU和OBD-Ⅱ之間采用請(qǐng)求和應(yīng)答的方式進(jìn)行通訊，首先用戶向OBD-Ⅱ發(fā)送通訊請(qǐng)求，然后ECU分析請(qǐng)求信號(hào)做出應(yīng)答。通過這種方式，用戶可以由OBD-Ⅱ獲得汽車的各類數(shù)據(jù)。

2.2 ELM327

ELM327是專用的汽車檢測(cè)診斷工具，具有網(wǎng)關(guān)功能，可以在OBD-Ⅱ系統(tǒng)與個(gè)人電腦之間起到連接橋梁的作用。ELM327的主要特點(diǎn)包括：支持常見的多種OBD-Ⅱ診斷協(xié)議；具有自動(dòng)搜索并匹配診斷協(xié)議功能；具有參數(shù)設(shè)置功能；自帶藍(lán)牙高速串口通信及CAN控制器；能耗低支持電源管理。

將ELM327與汽車OBD-Ⅱ接口連接后，其內(nèi)部控制器即開始自動(dòng)尋找OBD-Ⅱ采用的診斷協(xié)議，并嘗試與之匹配。如果匹配成功，且收到OBD-Ⅱ系統(tǒng)響應(yīng)，表示數(shù)據(jù)連接完成。如果未收到OBD-Ⅱ系統(tǒng)響應(yīng)，則要更換診斷協(xié)議重新匹配。

2.3 Android智能手機(jī)

Android是 Google于2007年底開發(fā)的開源手機(jī)操作系統(tǒng)，是首個(gè)為移動(dòng)終端打造的真正開放和完整的移動(dòng)軟件平臺(tái)。該平臺(tái)是一種基于Linux的自由的操作系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成。汽車信息采集模塊采用Android智能手機(jī)作為人機(jī)交互終端，無需專用的、昂貴的專用終端，降低了系統(tǒng)成本，使整個(gè)系統(tǒng)更容易被用戶所接受，有利于整個(gè)系統(tǒng)的推廣安裝。

Android智能手機(jī)具有很好的便攜性，可以通過藍(lán)牙芯片與ELM327進(jìn)行配對(duì)。接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過重組編碼，可以形象的在手機(jī)屏幕顯示出來。如有必要，汽車的工作數(shù)據(jù)還可以經(jīng)由4G無線網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器，供遠(yuǎn)程診斷。利用手機(jī)中集成的GPS模塊，汽車的地理位置信息也可一并上傳至服務(wù)器，供救援車輛定位導(dǎo)航。由于Android系統(tǒng)的開源特性，上述功能均可通過編寫專用的APP應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)。ELM327與OBD-Ⅱ的數(shù)據(jù)連接流程如圖1所示。

3 結(jié)語

汽車已成為人們?nèi)粘１夭豢缮俚某鲂写顧n，但隱藏在車身內(nèi)的電控系統(tǒng)卻一直處于相對(duì)封閉的狀態(tài)。其工作數(shù)據(jù)只用來檢測(cè)維修，而想要獲得數(shù)據(jù)只有通過專用解碼器。該文設(shè)計(jì)提出的汽車數(shù)據(jù)采集模塊使得汽車電控系統(tǒng)更加開放，利用Android智能手機(jī)作為數(shù)據(jù)處理和顯示終端，降低了操作難度，縮減了設(shè)備成本。通過對(duì)車輛行駛數(shù)據(jù)的不斷收集，可以實(shí)時(shí)分析車況，解讀故障代碼信息，為保險(xiǎn)公司提供參考依據(jù)；結(jié)合油耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，可以分析車主駕駛行為，并提出優(yōu)化建議，從而為車主節(jié)約用車成本；與GPS數(shù)據(jù)結(jié)合，了解行車軌跡，甚至勾勒出車主的生活方式，在餐飲、住宿等方面提供個(gè)性化推薦。汽車信息采集模塊不但可以提高車輛檢測(cè)維修效率，還可以為用戶提供更多生活上的便利，應(yīng)用前景十分廣闊。

參考文獻(xiàn)

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