導(dǎo)語(yǔ)：遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1遠(yuǎn)程故障診斷儀簡(jiǎn)介

（1）通訊功能類

配置CAN總線接口，支持標(biāo)準(zhǔn)SAEJ1939從數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層到應(yīng)用層協(xié)議；配置無(wú)線數(shù)據(jù)通訊模塊，具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查詢、故障診斷功能；支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流上傳功能，支持歷史故障信息上傳。

（2）診斷功能類

配置NANDFLASH存儲(chǔ)器，具有本地存儲(chǔ)功能；具有重要數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)和服務(wù)器雙重備份功能；支持遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)模擬診斷儀對(duì)整車CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行診斷；支持在整車設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定數(shù)據(jù)檢測(cè)與上傳，配合整車設(shè)計(jì)功能。

2硬件設(shè)計(jì)

（1）單片機(jī)

在該方案設(shè)計(jì)中使用Cortex－M3內(nèi)核的單片機(jī)STM32F207VCT6。ARM的CORTEX－M3處理器是新一代的嵌入式ARM處理器，它為實(shí)現(xiàn)MCU的需要提供了低成本的平臺(tái)、縮減的管腳數(shù)目、降低的系統(tǒng)功耗，同時(shí)提供卓越的計(jì)算性能和先進(jìn)的中斷系統(tǒng)響應(yīng)。STM32F207VCT6擁有內(nèi)置的ARM核心，它與所有的ARM工具和軟件兼容。

（2）通信模塊

通信模塊目前采用SIMCOM公司GPRS模塊SIM800A。SIM800A模塊單元支持兩頻GSM900／1800。最大發(fā)射功率為EGSM900Class4（2W），DCS1800Class1（1W）。正常上電后，GSM模塊基本在20s連上GSM網(wǎng)絡(luò)，30s連上服務(wù)器，連上服務(wù)器就能建立與服務(wù)器的正常數(shù)據(jù)鏈路。模塊接口方式簡(jiǎn)單，使用TTL串口，操作方便。單片機(jī)串口與模塊串口連接，即可通過(guò)發(fā)送AT指令控制GSM模塊，實(shí)現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)發(fā)送。

（3）CAN單元

CAN單元包含兩路CAN接口，一路作為標(biāo)準(zhǔn)車身CAN通信接口，波特率125Kbps，另一路預(yù)留。CAN收發(fā)器選用NXP公司的車載級(jí)收發(fā)器TJA1042－3，適用于12V和24V系統(tǒng)，工作溫度－40～125℃。最大傳輸速度為1Mbps。支持SAEJ1939標(biāo)準(zhǔn)的CAN數(shù)據(jù)接口。芯片內(nèi)部帶過(guò)壓保護(hù)，CANH、CANL管腳耐壓值范圍－27V～40V，抗瞬態(tài)脈沖電壓范圍達(dá)到－200V～200V。

3軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件架構(gòu)為典型的前后臺(tái)式架構(gòu)，整體采用模塊化的軟件設(shè)計(jì)方法，將系統(tǒng)功能分解為多個(gè)子模塊，每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)狀態(tài)機(jī)，系統(tǒng)在初始化完成之后，即進(jìn)入主循環(huán)，各狀態(tài)機(jī)依據(jù)在程序中的前后位置依次獲得CPU時(shí)間循環(huán)運(yùn)行。系統(tǒng)軟件的主要部分分為GSM模塊管理，GPS模塊，電源管理模塊，SAEJ1939協(xié)議處理模塊。GSM管理模塊主要處理的內(nèi)容包括：GSM模塊的電源控制，建立移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的鏈接，與服務(wù)器建立數(shù)據(jù)鏈接，應(yīng)用層數(shù)據(jù)包的打包與發(fā)送處理，數(shù)據(jù)包重發(fā)處理機(jī)制等。GPS模塊主要處理的內(nèi)容是：GPS模塊的電源控制，NMEA2000GPS數(shù)據(jù)協(xié)議解析，獲取GPS的位置信息、速度信息與時(shí)間信息等。電源管理模塊負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的電源，處理系統(tǒng)不同的工作模式還有各個(gè)工作模式之間的切換。SAEJ1939協(xié)議處理模塊，包含了SAEJ1939的數(shù)據(jù)鏈路層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)管理層、應(yīng)用層和故障診斷層的協(xié)議的全部?jī)?nèi)容。

（1）數(shù)據(jù)鏈路層

STM32F207VCT6集成的CAN控制器芯片基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈路層的全部?jī)?nèi)容，但是SAEJ1939對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行了重新定義，對(duì)CAN擴(kuò)展幀的29位標(biāo)識(shí)符進(jìn)行了重新編碼。數(shù)據(jù)鏈路層需要完成29位標(biāo)識(shí)符的編碼和解碼工作。

（2）傳輸層

傳輸層是整個(gè)SAEJ1939網(wǎng)絡(luò)協(xié)議最復(fù)雜的一層，主要實(shí)現(xiàn)分段傳輸功能。在J1939中要傳輸大于8個(gè)字節(jié)的報(bào)文時(shí)，需要采用分段傳輸功能，分段傳輸功能可以拆分為兩個(gè)主要的功能塊：報(bào)文的分包、重組以及連接管理。分包、重組用于傳輸長(zhǎng)度大于8的報(bào)文，報(bào)文必須被拆分為若干個(gè)小書架包，然后使用數(shù)據(jù)幀將報(bào)文逐一傳送。而接收方必須能夠接收這些數(shù)據(jù)幀，然后解析并且重組成原始的報(bào)文。連接管理的功能包括基于連接模式的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)報(bào)文傳輸和基于未連接模式的廣播報(bào)文傳輸。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式下，連接管理用于處理節(jié)點(diǎn)間的虛擬鏈接的打開、使用和關(guān)閉。而基于未連接模式的廣播報(bào)文傳輸，則只要處理數(shù)據(jù)超時(shí)，當(dāng)超時(shí)時(shí)間到了，而沒有收到后續(xù)數(shù)據(jù)包，則直接放棄此連接就可以了。

（3）網(wǎng)絡(luò)管理層

在本系統(tǒng)中，車輛的各個(gè)CAN總線節(jié)點(diǎn)的地址已經(jīng)分配好了，所以未使用網(wǎng)絡(luò)管理的功能。這樣簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與軟件復(fù)雜度。

4功能設(shè)計(jì)使用

SAEJ1939的總線應(yīng)用層協(xié)議，在系統(tǒng)中主要實(shí)現(xiàn)的功能包括以下幾個(gè)方面。

（1）遠(yuǎn)程車輛控制

因?yàn)橹匦涂ㄜ噧r(jià)格高昂，客戶普遍會(huì)選擇貸款購(gòu)車。為了防止客戶有欠款不還的情況出現(xiàn)，要保證系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶車輛的遠(yuǎn)程控制。遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)要求是要保證發(fā)動(dòng)機(jī)要預(yù)留有操作接口，要支持各種運(yùn)行模式，比如跛行模式，此模式可以限制車速，保證基本的行車安全，但是車輛的速度很低，小于30km／h，這樣就能在不影響安全的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)有些不遵守合約的客戶的約束。實(shí)現(xiàn)的原理是這樣的，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)定義了一個(gè)SAEJ1939的報(bào)文，此報(bào)文通過(guò)車身控制模塊從低速車身CAN總線轉(zhuǎn)發(fā)到高度的動(dòng)力CAN總線。在車輛點(diǎn)火的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)就檢測(cè)此報(bào)文，如果總線上沒有此報(bào)文，則發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火失?。蝗绻麢z測(cè)到此報(bào)文，才允許點(diǎn)火。如果遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)被惡意破壞了，則發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)接收不到遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的報(bào)文，則車輛就不能點(diǎn)火了。在車輛使用中，可以通過(guò)從發(fā)服務(wù)器端發(fā)送命令來(lái)對(duì)車輛進(jìn)行鎖定、解鎖、跛行等模式的設(shè)定。當(dāng)設(shè)定不同的工作模式時(shí)，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)把對(duì)應(yīng)的設(shè)定模式發(fā)送到發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，由發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的實(shí)際控制功能。

（2）診斷信息收集

SAEJ1939應(yīng)用層診斷協(xié)議定義了系統(tǒng)診斷相關(guān)的協(xié)議，包含：當(dāng)前活動(dòng)的診斷故障碼（DM1）、歷史活動(dòng)的診斷故障碼（DM2）、歷史故障碼清除（DM3）、停幀參量（DM4）、當(dāng)前故障碼清除（DM11）等?？梢酝ㄟ^(guò)服務(wù)器向遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)配置診斷的操作模式，可以實(shí)時(shí)收集各個(gè)CAN總線節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前活動(dòng)的診斷故障碼，收集到的診斷故障信息可以先存儲(chǔ)在系統(tǒng)的NANDFLASH存儲(chǔ)器中，當(dāng)與服務(wù)器建立數(shù)據(jù)鏈路后就可以發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器。這樣從服務(wù)器端就可以知道當(dāng)前的車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)，也可以對(duì)車輛的安全狀態(tài)有個(gè)基本了解。

（3）模擬在線診斷儀診斷

各個(gè)整車廠一般都在對(duì)應(yīng)的4S店或者是服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)配有診斷儀對(duì)車輛進(jìn)行診斷，通過(guò)診斷可以發(fā)現(xiàn)車輛出現(xiàn)的故障情況，以及車輛可能出現(xiàn)的故障。遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)在正常使用時(shí)分配一個(gè)固定的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址(本系統(tǒng)中分配為0x4B)，但是如果要實(shí)現(xiàn)完全的診斷功能，需要使用診斷儀的網(wǎng)絡(luò)地址(分配為0xF9)，模擬診斷儀設(shè)備對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行診斷。遠(yuǎn)程診斷設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)SAEJ1939協(xié)議定義的所有的診斷相關(guān)的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程隊(duì)車輛的完全診斷，掌握車輛的歷史故障狀態(tài)，監(jiān)控車輛的完整生命周期的全部情況，不但有利于車輛的使用和保養(yǎng)。同時(shí)，服務(wù)器端搜集大量的車輛診斷信息，通過(guò)對(duì)大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析與研究，可以改進(jìn)車輛的設(shè)計(jì)。

作者:黃強(qiáng)單位:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所汽車電子工程研究中心