基于的汽车故障诊断仪的研制

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《 自动化技术与应用》２ ０ ０ ７年第 ２ ６卷第 ６期
４ Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 的诊断协议
在诊断仪与Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 系统实现通讯的过程中， 必须遵循一些
１ ．使用 Ｐ Ｃ 机作为交互界面， 大大减少了 系 统的 复杂程度，
方便了 诊断仪的设计和调试；
规则， 以便通讯能够正常进行， 并且不会干扰Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 系统内部的 网络通讯。这些规则就是Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 的诊断协议。
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定， 与Ｅ Ｃ Ｕ ｓ 进行通讯， 获取保存的故障代码和其他信息。
仪 器仪 表 与检 测 技 术
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现代汽车上的控制系统越来越多。 各控制系统的核心Ｅ Ｃ Ｕ （ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｔ 电 控单元） 之间通过汽车总线共享和交
流信息。
１ ９ ７ ０ 年起， 美国 环保署Ｅ Ｐ Ａ 公布了 一系 列规章， 以 控制车辆尾气 排放。 为了达到这些规章的要求， 各大汽车生产商都开发了自己
代码形式存人存储器。 进行故障诊断时， 诊断仪按照诊断协议的规
１ ９ ９ ６ 年， 美国汽车工程师协会Ｓ Ａ Ｅ 、 美国 环保署Ｅ Ｐ Ａ 、 加州
空气资源委员会Ｃ Ａ Ｒ Ｂ 协调提出了Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 的系列标准。 相对于
第一代Ｏ Ｂ Ｄ 系统， Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 系统的优越性体现在： １ ． 采用统一的数
５ 故障诊断仪的设计
汽车故障诊断仪是和Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 系统配套使用的， 从本质 ｈ 看， 它 相当于车载自 诊断系统的终端设备， 起到人 机交互的作用。 现在市 场上已 经有成熟的Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 故障诊断仪。 但是考虑到其昂贵的价 格，
并且大多是英文操作界面， 我们有了自己 设计故障诊断仪的需求。
《 自动化技术与应用》 ２ ０ ０ ７ 年第２ ６卷第６ 期
仪 器仪 表 与检 测技 术
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基于 ＯＢ Ｄ Ｉ的汽车故障诊断仪的研制
王Ａ文
上海交通大学信息检测技术与仪器系， 上海 ２ ０ ０ ０ ３ ０
驶员报警， 同时记录一个故障代码（ （ Ｄ Ｔ Ｃ ） 。 借助配套的诊断仪器，
据通信协议； ２ ． 采用统一的１ ６ 针故障诊断连接插座（ （ Ｄ Ｌ Ｃ ） ； ３ ． 采用
统一定义的５ 位故障代码（ （ Ｄ Ｔ Ｃ ） 。 例如Ｐ １ ３ ５ ２ ， 第一个 英文字母代 表被测控制器， 如Ｐ 代表发动机电脑控制器 （ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ） ， Ｂ 代表车身 电 脑控制器 （ Ｂ ｏ ｄ ｙ ） ， Ｃ 代表底盘电 脑控制器 （ Ｃ ｈ ａ ｓ ｓ ｉ ｓ ） ， 第二个 数字代表制造厂， 第三个数字代表故障 范围， 最后两个字代表原厂 故障码， ４ ． 对随车诊断系统的诊断项目 进行了 扩充。 Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 的面世为不同汽车生产厂家生产的汽车提供了统一 的检测方 祛， 使得我们只需要一台 诊断仪， 即可对各种车辆进行诊
对于我们自己 开发与 Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 系统兼容的诊断仪是非常重要的。
要再对 ‘ ｀ Ｐ Ｃ 机软件”进行改动；
３ ． 方便了诊断仪的升级。 如果需要增加诊断仪支持的Ｏ Ｂ Ｄ
Ｉ 诊断协议种类， 我们只需要在 “ 接口 板”中 增加对应的连线和 固 件程序而不需要改动 “ Ｐ Ｃ 机软件” 。
接口电 路板”之间的数据通讯格式， 在以后的设计工作中就不需
度调制） 、 Ｓ Ａ Ｅ Ｊ １ ８ ５ ０ Ｖ Ｐ Ｍ（ 可变脉冲宽度调制） 、 Ｉ Ｓ ０ ９ １ ４ １ － ２ ， Ｉ Ｓ ０ １ ４ ２ ３ ０ （ Ｋ ＷＰ ２ ０ ０ ０ ）、 Ｉ Ｓ ０ １ ５ ７ ６ ５ － ４ ／ Ｓ Ａ Ｅ Ｊ ２ ４ ８ ０ （ Ｃ Ａ Ｎ ） ． 了解这几个常用诊断协议定义的范围， 以及他们之间的关系
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１ 引言
Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 是车载 诊断系 统（ Ｏ ｎ － Ｂ ｏ ａ ｒ ｄ Ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ Ｉ ）的缩写， 它是一个复杂的自 我诊断系统。此系统的作用是在 车辆尾气扫 撇 超标或者出现故障时， 点亮故障指示灯（ Ｍ Ｉ Ｌ ） 向驾
断检测。
维修人员可以读出Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 系统保存的故障代码及其他车辆信息。
通过检索故障代码表通常可以迅速判断出故障的位置， 为诊断故 障节约大量的人力物力。
２ Ｏ Ｂ Ｄ １ １ 诞生的背景及其作用
Ｏ Ｂ Ｄ系统诞生的最初目的是为了控制汽车尾气的排放。从
３ Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 系统的组成和工作原理
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根据Ｏ Ｓ Ｉ 参考模型 （ 开放系统互连参考模型） ， 上述几个协议定义 的范围以及他们相互之间的联系如下表。
５ ． ２ Ｏ Ｂ Ｄ ２ ｔ ｏ Ｒ Ｓ － ２ ３ ２ 接口电 路板的设计
“ 接口电 路 板， ， 的原 理图 如下图 所示。 为了 方便以 后对Ｃ Ａ Ｎ 协 议的兼容， 单片机我们选择了 带有Ｃ Ａ Ｎ控制 器的５ １ 核心 单片机 Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ ０ ０ ０ ２ 。 另 夕 以 匕 单 片 机支 持 在 线 编 程， 使用 时 也 较 方 便。 一 方
５ ． １ 诊断仪系统结构的设计
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从表中可以看Ｊ １ ８ ５ ０ ， Ｉ Ｓ ０ ９ １ ４ １ － ２ ， Ｋ ＷＰ ２ ０ ０ ０ 以及Ｃ Ａ Ｎ协 议之间的差别在于他们物理层和数据链路层定义的不同。 但是所 有协议在应用层部分 统一于Ｓ Ａ Ｅ Ｊ １ ９ ７ ９ ， 这为我们自己 设计故障
的Ｏ Ｂ Ｄ系统用以 控制发动机功能和诊断故障。 最初各汽车制造 商生产的汽车所配置的Ｏ Ｂ Ｄ 系统没有统一的标准， 其故障诊断连
接插座、故障代码、通讯协议等都各不相同， 给车辆的故障诊断
和维修带来了诸多不便。
Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 由 各控制系统的Ｅ Ｃ Ｕ ， 各个传感器， 故障指示灯， 诊断 连接插座（ Ｄ Ｌ Ｃ ） ， 以及连接他们的汽车总线组成。 系统的核心是各 个Ｅ Ｃ Ｕ 。 行驶过程中， Ｅ Ｃ Ｕ ｓ 通过汽车总线不断监控各种传感器、 执行机构的输人信ａ 。 当检测到一个或多个 故障信号 ． ， 并判断为故 障后， 将仪表面板上的故障指示灯 ＭＩ Ｌ 点亮， 并将故障信息以 故障
目 前Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 常用的通讯协议有： Ｓ Ａ Ｅ Ｊ １ ８ ５ ０ Ｐ ＷＭ （ 脉冲宽
２ ．对 ‘ ｀ Ｐ Ｃ机软件”来说， 由于不涉及物理层和链路层的
具体内 容， 只要我们定义了 ‘ ｀ Ｐ Ｃ 机软件” 和‘ ｀ Ｏ Ｂ Ｄ ２ ｔ ｏ Ｒ Ｓ － ２ ３ ２
面， 单片 机通过 串口 驱动芯片ＭＡ Ｘ ２ ３ ２ 连俊 五＇ Ｃ 机的串口； 另一方 面， 单片 机的Ｉ ｉ Ｄ口 绍丈 电 习 举换后， 连接至车辆的（ ） Ｂ Ｄ Ｉ 诊断步 蒯 室 。
表１ Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 诊断 协议的 定义范围以 及他们相互之间的 关系［ ［ ｅ １ ０ ８７ 切． ！
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摘
要： 文章简单介绍了Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 的产生背景、作用及其工作原理。然后着重介绍了目 前Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 常用的诊断协议， 以 及他们之间的
关系。最后叙述了Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 诊断仪的作用， 并给出了设计与Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ 兼容的汽车诊断仪的方案。
关键词： Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ； 汽车故障诊断； 诊断协议： 故障诊断仪 中图分类号： Ｔ Ｐ ２ ７ ７ 文献标识码： Ｂ 文章编号： １ ０ ０ ３ 一７ ２ ４ １ （ ２ ０ ０ ７ ） ０ ７ － ０ ０ ６ ２ － ０ ３
诊断仪提供了便利。
图１ Ｏ Ｂ Ｄ ２ ｔ ｏ Ｒ Ｓ － ２ ３ ２ 接口电路板原理图
１ 我们仅以Ｊ ８ ５ ０ Ｖ Ｐ Ｍ协议为例， 给出 如下的电 路原理图。 如 果需要支持其他诊断协议， 则需要将协议所用到的诊断插脚与单
片机的空闲Ｉ ／ ０接口 相连， 并编写对应的程序支持。 下边是接口电 路板固件程序的简化流程图：
Ｏ Ｂ Ｄ Ｉ一 Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｍ ｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ
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