汽車故障解碼器硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

李靜

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京，210031）

0 引言

現(xiàn)代汽車故障診斷技術(shù)要求在不解體汽車的前提下，通過(guò)某種外部診斷設(shè)備按照通信協(xié)議要求與汽車進(jìn)行通信，獲取汽車的故障信息甚至運(yùn)行參數(shù)，并以文字或圖形方式直觀地顯示給汽車維修人員。這種外部故障診斷設(shè)備就是基于車載自診斷系統(tǒng)（On Board Diagnostic，簡(jiǎn)稱 OBD）的汽車故障解碼器[1]。

OBD-II標(biāo)準(zhǔn)診斷接口支持4種診斷協(xié)議：ISO9141、ISO14230（KWP2000）、ISO15765和 SAEJ1850[3]。本文提出一種基于ARM7處理器的汽車故障診斷儀的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠支持采用ISO9141、KWP2000及ISO15765協(xié)議車型的診斷支持。

1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一個(gè)嵌入式最小系統(tǒng)必須具備電源、時(shí)鐘和復(fù)位電路，本文解碼器最小系統(tǒng)如圖1所示。圖1(a)、(b)所示電源模塊將12V的汽車電平轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所需的三種電壓（5V、3.3V和1.8V）。采用了專門的微控制器電源監(jiān)控芯片SP708S來(lái)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，如圖1(d)所示。

為了使串口的波特率更精確，使用了11.0592MHz的外部無(wú)源晶振，如圖1(c)所示。由于LPC2294處理器對(duì)電源的穩(wěn)定性要求較高。

圖1 嵌入式最小系統(tǒng)外圍電路

1.2 存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)

由于汽車故障解碼器需要處理大量數(shù)據(jù)，片內(nèi)存儲(chǔ)器無(wú)法滿足存儲(chǔ)需求，因此本文外擴(kuò)了一個(gè)16Mbit的Flash和一個(gè)4Mbit的SRAM，如圖2所示。

圖2 外擴(kuò)存儲(chǔ)器電路

1.3 診斷接口電路設(shè)計(jì)

圖3 ISO 9141和KWP2000診斷接口電路

圖4 CAN接口電路

ISO 9141和KWP2000診斷協(xié)議均為串行通信，具有兩根診斷線：K線和L線。其中K線是主要的數(shù)據(jù)傳輸線，L線僅在初始化期間作為輔助線使用。本文將K線通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路與LPC2294的UART相連，L線連接至LPC2294的通用輸入輸出口，如圖3所示[4]。支持ISO15765協(xié)議的CAN接口電路如圖4所示。

1.4 SD卡接口電路設(shè)計(jì)

SD卡有兩種驅(qū)動(dòng)方式，一種是通過(guò)SD卡接口，一種是通過(guò)SPI口。由于LPC2294沒(méi)有SD卡接口，因此選用SPI口驅(qū)動(dòng)SD卡，如圖5所示。

圖5 SD卡接口電路

2 結(jié)論

硬件系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軟件功能的基礎(chǔ)，硬件系統(tǒng)的正確性和可靠性至關(guān)重要。遵循按模塊焊接和調(diào)試的方法，每焊接完一個(gè)功能模塊后就對(duì)其調(diào)試，排除虛焊、短路等故障。首先焊接電源模塊，因?yàn)殡娫词怯布到y(tǒng)基礎(chǔ)，確保電源模塊能夠輸出穩(wěn)定的5V、3.3V和1.8V的電壓，在電源模塊調(diào)試成功后再焊接其它功能模塊。

參考文獻(xiàn)

[1]Toepper Stephanie, Kricke Claus, Lebert Klaus, et al.On-Board-Diagnosis(OBD) Automatic testing[J]. ATZ Automobil technische Zeitschrift, 2002, 104(9): 48-51.

[2]Rothlein B, Gail K. Introduction of OBD and emission control monitoring in Heavy Duty vehicles[J]. VDI Berichte,2007, 34(1986): 97-112.

[3]International Organization for Standardization, ISO 9141,Road vehicles-Diagnostic systems-Requirements for interchange of digital information[S], Switzerland: ISO, 1989.

[4]楊其校,劉昭度,齊志權(quán)等. ISO9141通訊電路及其與RS232串行通訊轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2005, 26(8): 534-537.