一款新型的汽车故障诊断仪的设计
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【摘 要】本文在现阶段最为广泛的OBD-II（On-Broad Diagnostic）标准的基础上，结合蓝牙通信技术，设计出一款新型的汽车故障诊断仪。该系统加上配备蓝牙的智能手机的应用程序，即可完成汽车的故障诊断，及驾驶行为分析。实践证明，该系统维护方便，经济实用，具有很大的发展空间。
【关键词】OBD-II；蓝牙；ISO-15765；诊断系统；手机应用程序
0 引言
随着科技的发展及汽车电子控制技术的提高，汽车的诊断方法也逐渐从以前的人工定性检查转变到现在的车载自诊断系统。现在主流的车载自诊断系统主要为手持式故障诊断仪，此类诊断仪一般具有强大的功能和广泛的实用性，但是由于价格昂贵和功能的专业针对性，加上其体积较不易携带，导致其只适合于专业维修使用，在一般车主中推广存在难度。
而本文设计的汽车故障诊断仪，只需要一台配备蓝牙的智能手机并安装上相应的手机程序，即可实现汽车故障诊断及车辆状态监测。由于现在的智能手机普及率高，而且本诊断仪体积小，成本低，易于携带，非常有利于推广和使用，具有很强的市场竞争力。
1 整体系统设计与工作原理
1.1 故障诊断系统的设计
如图 1所示，整个诊断系统包括两个部分，分别是蓝牙故障诊断终端及手机应用。
蓝牙故障诊断终端通过汽车OBD-II口与车辆通信，并通过蓝牙模块（Bluetooth，简称BT）和智能手机通信。所以通过本蓝牙故障诊断系统，即可实现用手机对汽车进行故障诊断和车辆状态监测。其中，完成诊断模块和车辆的数据交互，是该系统中最重要的方面。
系统符合ISO15765诊断规范及OBD-II标准。其中OBD-II标准是为了解决汽车对外的通讯协议和通讯接口的统一问题，美国汽车工程师协会（SAE）在1993年制订的。
OBD-II接口引脚定义如表格 1所示。其中本诊断仪用到的通信协议为：ISO15765（CAN-BUS）[4]，通过OBD-II口的1、9、6、14脚连接，这样就可以直接跟汽车内任何CAN节点进行交互通信。
手机应用方面主要负责人机交互界面及诊断数据的储存。用户通过手机提供的人机交互界面显示选择相应的诊断服务，然后手机应用程序会将相应的指令发送到蓝牙故障诊断终端去执行，执行结果同样经过蓝牙信道返回到蓝牙故障诊断终端，并将数据显示到界面。见表1。
1.2 蓝牙故障诊断终端的设计
1.2.1 蓝牙故障诊断终端的软件架构
1）蓝牙故障诊断系统的操作系统
系统采用符合OSEK/VDX规范的车规级操作系统。此标准定义了三个组件来构成OSEK/VDX标准：实时的操作系统（OSEK OS）[1]，通讯子系统（OSEK COM）[2]和网络管理系统（OSEK NM）[3]。图 2给出了OSEK/VDX的基本结构和各组件间的关系。
2）蓝牙故障诊断终端应用软件任务划分
本蓝牙故障诊断系统的应用软件主要划分为两个任务：蓝牙任务（BT Task）及CAN总线任务（CAN Task）。两个任务之间通过消息进行通信。
3）CAN总线任务
CAN总线任务主要完成CAN总线诊断命令的收发，应用数据的组包解包等与汽车各ECU节点交互通讯相关。主要的流程图如图 3所示。
4）蓝牙任务
蓝牙任务主要处理蓝牙的连接管理，蓝牙数据收发，应用数据组包解包等与手机交互通讯相关为蓝牙故障诊断终端软件的一个重要部分，其流程图如图 4所示。
1.2.2 手机应用程序的执行流程的设计
汽车蓝牙故障诊断系统通过蓝牙接口与智能手机相连，并需要设计出与本系统通信配套的手机应用程序。该手机应用程序实现的功能主要是：
1）发起对蓝牙故障诊断系统的连接。
2）通过手机界面，将诊断指令经蓝牙信道发送到本蓝牙故障诊断系统。
3）接收蓝牙故障诊断系统返回的信息，解包，分类并显示到手机界面。
目前只针对安卓手机设计出与本系统配套的APK程序，通讯流程如图 5所示。
通过手机应用程序与本故障诊断系统相结合，可以实现下面功能，如读清各个ECU节点的故障码，读取ECU信息等。手机应用程序则将本故障诊断系统返回的信息解包及分类显示到手机界面，如故障码的数目及对应故障码的信息。还可以根据诊断信息生成诊断报告，其中包括诊断的时间，及对应的汽车状态参数等。
此外，根据用户需要，还可以生成汽车内部运行的数据流曲线，例如：发动机转速，平均油耗等等。这些记录均可以生成*.csv文件，并存储到手机的存储卡中。
2 实验结果
如图6所示，为本蓝牙汽车故障诊断系统对8个ECU进行连续诊断的总线数据记录，由结果可得，本系统能基本实现汽车故障诊断功能。
3 结语
本蓝牙故障诊断仪能够实现基本的汽车故障诊断功能，而且使用范围广，极大方便车主或汽车修理专业人士对汽车的管理及汽车运行数据的分析，而且扩展性强，易于携带，具有很大的实用意义。
【参考文献】
[1]International Organization for Standardization.ISO 17356-3，Road vehicles-Open interface for embedded automotive applications-Part 3：OSEK/VDX Operating System （OS）[S].2005.
[2]International Organization for Standardization.ISO 17356-5，Road vehicles-Open interface for embedded automotive applications-Part 5：OSEK/VDX Network Management（NM）[S].2006.
[3]International Organization for Standardization.ISO 17356-4，Road vehicles-Open interface for embedded automotive applications-Part 4：OSEK/VDX Communication（COM）[S].2005.
[4]ISO 15765-3，Road vehicles-Diagnostics on Controller Area Networks（CAN）-Part 3：Implementation of unified diagnostic services（UDS on CAN）[S].International Organization for Standardization，2004.