導(dǎo)語：遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)設(shè)計論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，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；支持實時數(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存儲器，具有本地存儲功能；具有重要數(shù)據(jù)本地存儲和服務(wù)器雙重備份功能；支持遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)模擬診斷儀對整車CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行診斷；支持在整車設(shè)計過程中對發(fā)動機(jī)標(biāo)定數(shù)據(jù)檢測與上傳，配合整車設(shè)計功能。

2硬件設(shè)計

（1）單片機(jī)

在該方案設(shè)計中使用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，它為實現(xiàn)MCU的需要提供了低成本的平臺、縮減的管腳數(shù)目、降低的系統(tǒng)功耗，同時提供卓越的計算性能和先進(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，即可通過發(fā)送AT指令控制GSM模塊，實現(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

系統(tǒng)軟件架構(gòu)為典型的前后臺式架構(gòu)，整體采用模塊化的軟件設(shè)計方法，將系統(tǒng)功能分解為多個子模塊，每個模塊對應(yīng)一個狀態(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)議的全部內(nèi)容。

（1）數(shù)據(jù)鏈路層

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

（2）傳輸層

傳輸層是整個SAEJ1939網(wǎng)絡(luò)協(xié)議最復(fù)雜的一層，主要實現(xiàn)分段傳輸功能。在J1939中要傳輸大于8個字節(jié)的報文時，需要采用分段傳輸功能，分段傳輸功能可以拆分為兩個主要的功能塊：報文的分包、重組以及連接管理。分包、重組用于傳輸長度大于8的報文，報文必須被拆分為若干個小書架包，然后使用數(shù)據(jù)幀將報文逐一傳送。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文。連接管理的功能包括基于連接模式的點對點報文傳輸和基于未連接模式的廣播報文傳輸。在點對點模式下，連接管理用于處理節(jié)點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文傳輸，則只要處理數(shù)據(jù)超時，當(dāng)超時時間到了，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CAN總線節(jié)點的地址已經(jīng)分配好了，所以未使用網(wǎng)絡(luò)管理的功能。這樣簡化了系統(tǒng)的設(shè)計與軟件復(fù)雜度。

4功能設(shè)計使用

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

（1）遠(yuǎn)程車輛控制

因為重型卡車價格高昂，客戶普遍會選擇貸款購車。為了防止客戶有欠款不還的情況出現(xiàn)，要保證系統(tǒng)可以實現(xiàn)對客戶車輛的遠(yuǎn)程控制。遠(yuǎn)程控制的實現(xiàn)要求是要保證發(fā)動機(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現(xiàn)對有些不遵守合約的客戶的約束。實現(xiàn)的原理是這樣的，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)定義了一個SAEJ1939的報文，此報文通過車身控制模塊從低速車身CAN總線轉(zhuǎn)發(fā)到高度的動力CAN總線。在車輛點火的時候，發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)就檢測此報文，如果總線上沒有此報文，則發(fā)動機(jī)點火失?。蝗绻麢z測到此報文，才允許點火。如果遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)被惡意破壞了，則發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)接收不到遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的報文，則車輛就不能點火了。在車輛使用中，可以通過從發(fā)服務(wù)器端發(fā)送命令來對車輛進(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，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)把對應(yīng)的設(shè)定模式發(fā)送到發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)，由發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)實現(xiàn)對車輛的實際控制功能。

（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)前活動的診斷故障碼（DM1）、歷史活動的診斷故障碼（DM2）、歷史故障碼清除（DM3）、停幀參量（DM4）、當(dāng)前故障碼清除（DM11）等。可以通過服務(wù)器向遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)配置診斷的操作模式，可以實時收集各個CAN總線節(jié)點的當(dāng)前活動的診斷故障碼，收集到的診斷故障信息可以先存儲在系統(tǒng)的NANDFLASH存儲器中，當(dāng)與服務(wù)器建立數(shù)據(jù)鏈路后就可以發(fā)送到后臺服務(wù)器。這樣從服務(wù)器端就可以知道當(dāng)前的車輛實時狀態(tài)，也可以對車輛的安全狀態(tài)有個基本了解。

（3）模擬在線診斷儀診斷

各個整車廠一般都在對應(yīng)的4S店或者是服務(wù)網(wǎng)點配有診斷儀對車輛進(jìn)行診斷，通過診斷可以發(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)在正常使用時分配一個固定的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點地址(本系統(tǒng)中分配為0x4B)，但是如果要實現(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)備對各個模塊進(jìn)行診斷。遠(yuǎn)程診斷設(shè)備可以實現(xiàn)SAEJ1939協(xié)議定義的所有的診斷相關(guān)的協(xié)議，實現(xiàn)遠(yuǎn)程隊車輛的完全診斷，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，服務(wù)器端搜集大量的車輛診斷信息，通過對大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析與研究，可以改進(jìn)車輛的設(shè)計。

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