基于OBDⅡ汽車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究
引言
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,以及現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多方面技術(shù)的不斷融入,汽車結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜,自動(dòng)化程度越來(lái)越高。同時(shí),用戶對(duì)汽車的安全性、舒適性的要求也日益提高。因此,需要及時(shí)準(zhǔn)確地掌握汽車運(yùn)行狀態(tài),以發(fā)現(xiàn)故障隱患。汽車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)利用汽車設(shè)備采集車輛運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù),再經(jīng)過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸,可實(shí)現(xiàn)車輛與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心數(shù)據(jù)互通,利用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心專家診斷系統(tǒng)對(duì)車輛運(yùn)行參數(shù)分析,并經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)反饋到車輛用戶。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好,故障分析準(zhǔn)確性強(qiáng)等特點(diǎn)。
OBDⅡ即車載診斷系統(tǒng)(On-Board DiagnosisⅡ),它集成在發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)中能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)影響廢氣排放部件的工作狀態(tài)。OBDⅡ是一個(gè)復(fù)雜的自診斷系統(tǒng),其作用是在車輛尾氣排放超標(biāo)或者出現(xiàn)故障時(shí),向駕駛員報(bào)警,同時(shí)記錄一個(gè)故障代碼(DTC)。借助配套的診斷儀器,維修人員可以讀出OBDⅡ系統(tǒng)保存的故障代碼及其他車輛信息。通過(guò)檢索故障代碼表通常可以迅速判斷出故障的位置,為診斷故障節(jié)約大量的人力物力。OBDⅡ目前在車輛上已經(jīng)成為必備裝置。
因此,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)將汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)建立在車輛的自診斷基礎(chǔ)之上。一方面通過(guò)OBDⅡ標(biāo)準(zhǔn)接口獲取有關(guān)排放、運(yùn)行等車輛自身已有的信息資源,以節(jié)約開發(fā)和運(yùn)行成本;另一方面,對(duì)其他關(guān)鍵參數(shù)利用添加傳感器方式獲取。這不僅提高了系統(tǒng)的通用性,也增強(qiáng)了實(shí)用價(jià)值。
系統(tǒng)總體方案
本系統(tǒng)目的在于監(jiān)測(cè)車輛運(yùn)行狀態(tài),并及時(shí)診斷出潛在故障或間歇性故障。涉及到電子技術(shù)、無(wú)線通訊、汽車診斷技術(shù)、計(jì)算機(jī)工程等多方面技術(shù)??傮w方案設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。由于系統(tǒng)對(duì)車輛運(yùn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè),而且車輛運(yùn)行中參數(shù)諸多,因此對(duì)處理器要求較高。本設(shè)計(jì)選用的是TI公司的TMS320F2812 DSP芯片。
該款DSP主要性能如下:高性能靜態(tài)CMOS技術(shù),I/O電壓為3.3V,內(nèi)核電壓為1.8V,減小了控制器的功耗;最高CPU時(shí)鐘頻率150MHz,通過(guò)動(dòng)態(tài)改變鎖相環(huán)頻率得到,大大提高了控制器的實(shí)時(shí)控制能力;片內(nèi)具有128K×16位的FLASH存儲(chǔ)器,兩塊4K×16位的單口隨機(jī)存儲(chǔ)器SARAM;兩個(gè)事件管理器EVA、EVB;串行外圍接口SPI,兩個(gè)串行通信接口SCIA,SCIB,標(biāo)準(zhǔn)UART,改進(jìn)的局域網(wǎng)絡(luò)ECAN。多通道緩沖串行接口McBSP;16通道12位的A/D轉(zhuǎn)換模塊,具有兩個(gè)采樣保持器等。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要模塊包括電源電路、時(shí)鐘及復(fù)位電路、仿真接口、無(wú)線通訊模塊、CPLD時(shí)序電路與車載OBDⅡ通訊電路設(shè)計(jì)。在此僅介紹DSP通過(guò)專用芯片實(shí)現(xiàn)與車輛OBDⅡ通訊的方案。
圖1 系統(tǒng)總體框圖
硬件部分設(shè)計(jì)
鑒于車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的多樣性,不同汽車生產(chǎn)企業(yè)所采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具有靈活性和通用性,以適應(yīng)對(duì)不同車輛的信息提取。因此系統(tǒng)方案選擇基于專用協(xié)議芯片TL718與現(xiàn)有車輛的自診斷系統(tǒng)接口的方式,來(lái)采集車輛內(nèi)部參數(shù)信息。TL718與DSP硬件原理圖如圖2(限于篇幅,部分引腳略)。由于二者電平不匹配,所以解決方案采用74LVX4245電平轉(zhuǎn)換芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)電路連接。對(duì)TL718的控制,選擇DSP的復(fù)用I/O口,通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)控制。其中74LVX4245的T/R引腳通過(guò)電平高低的設(shè)置來(lái)控制信號(hào)傳輸方向。
圖2 DSP與TL718連接原理圖
OBDⅡ系統(tǒng)最大的一個(gè)特點(diǎn)就是統(tǒng)一了數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和診斷模式。但OBDⅡ標(biāo)準(zhǔn)中并不止規(guī)定一種通信協(xié)議,而是統(tǒng)一了應(yīng)用最廣泛的幾種協(xié)議。分別為:CAN,ISO9141,KWP2000,SAEJ1850 PWM和SAEJ1850 VPW。歐洲生產(chǎn)的汽車,以及大多數(shù)亞洲進(jìn)口的汽車大都使用ISO 9141-2通訊協(xié)議電路。而美國(guó)通用汽車(GM)公司生產(chǎn)的轎車及輕型卡車使用SAE J1850 VPW通訊協(xié)議電路,福特(FORD)汽車采用SAE J1850 PWM通訊協(xié)議電路。
評(píng)論