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基于GPRS车载故障诊断系统数据采集研究 　　摘要：目前，OBD主要应用于汽车维修，使用一台仪器通过有线的方式对汽车进行检测，给汽车的维修提供了极大的方便，但是这种方法需要人主动去检测，往往都是汽车已经出现问题司机才去检测，这样对汽车安全造成了一定的隐患。文章介绍了一种智能检测系统，能够实时监控汽车的异常情况，可以根据需要把检测报告通过无线网络传输给车主。 　　关键词：GPRS；OBD；车载故障诊断系统；故障码；ECU；KWP2000；控制单元编码 　　中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）06-0115-03 　　 　　一、OBD-Ⅱ系统协议及接口简介 　　故障数据采集是通过OBD-Ⅱ接口，OBD-Ⅱ标准是在20世纪90年代中期产生，目前已经形成了一套标准规范。它能够提供一些对用户有用的数据，比如发动机控制系统、自动变速箱系统、防抱死制动系统、安全气囊系统、牵引力控制系统等数据。OBD-Ⅱ标准主要有以下标准接口：SAE J1850、ISO/9141-2（KWP2000）、CAN接口。下面针对这些协议作简单 　　介绍。 　　（一）SAE J1850 　　J1850属于B级(Class B)的总线，主要用途为车用信息中心、仪表显示、故障检测诊断等。J1850有不同的物理层，一种是以脉宽调变(PWM)方式传送，运用2条线路以差动方式进行传输，最高速率为41.6kbps；另一种是可变脉宽(VPW)方式，此方式仅使用1条线路就可传输，最高速率为10.4kbps。在通信协议上主要分三层（图1）：应用层、数据链路层、物理层。 　　 　　图1 汽车总线网络层结构 　　1．应用层。应用层在不同的输入和输出设备之间建立连接，由于汽车各网络协议一般只定义OSI结构中的底层协议，这里对应用层不再介绍。 　　2．数据链路层。主要定义了寻址方式、信息帧的数据结构、编码规则、通信优先权、通信格式、通信要求、总线仲裁、错误检测及处理等。 　　3．物理层。定义了通信速率、同一网络连线上最大子系统数、最大传输线长度及总线的电气连接特性等。物理层有两个标准接口：脉冲宽度（VPW）信号和脉冲宽度调节（PWM）。 　　（二）ISO/9141-2 　　ISO/9141-2是大多数的欧系、日系车所遵循的标准。KWP2000是ISO/9141-2升级的一个协议，该协议实现了一套完整的车载诊断服务。是基于K线的诊断协议。数据链路层和SAE J1850一样，物理层采用K线或者L线进行通信的。 　　（三）CAN接口 　　CAN总线是一种串行数据通信协议，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。CAN是目前总线规范中唯一取得国际标准的，随着CAN网络技术被越来越多的厂家认可和掌握，这一技术在我国已被广泛推广和使用。 　　CAN遵循的是SAEJ1939标准，SAEJ1939网络遵循7层OSI网络结构（图2）。 　　 　　图2 OSI七层模型 　　CAN物理层要求：CAN一般采用双绞线，双绞线特性阻抗为120Ω，信号使用差分电压传送，CAN的物理层规定了逻辑状态、总线电气性能。 　　CAN总线除了能够采集故障诊断数据以外，还能够获取车身仪表数据、车身控制、汽车断油断电、中控开关锁等。CAN网络技术的实现，为车联网应用中汽车行使数据的采集提供了技术基础。 　　二、故障诊断接口设计 　　故障诊断接口包括SAEJ1850接口、ISO 9141 K线接口、CAN接口。通过图4可以明显地看出故障诊断模组在整个系统的位置。 　　（一）SAE J1850 接口电路 　　图3实现了实现SAE J1850 VPW协议电平和PWM协议电平的转换。 　　 　　图3 SAE J1850接口电路 　　（二）ISO 9141 K线接口电路 　　图4完成ISO 9141 K线信号电平到串行通信接口的转换。 　　 　　图4 ISO 9141 K线接口电路 　　（三）CAN 总线接口设计 　　图5实现了CAN总线接口设计，芯片U101是SPI接口的CAN控制器，U102是CAN接口的收发器。 　　 　　图5 CAN接口电路 　　三、诊断数据采集方案 　　智能检测系统包括诊断数据的采集、解码、处理、传输、报警、显示等过程。图6是整个的系统结构图，整个系统分成车载终端和监控中心两部分。 　　 　　 　　图6 系统结构图 　　车载终端采用汽车电源供电，其中无线传输模块、CPU处理、数据采集、解码、显示都是集成在车载终端里。监控中心指车辆的管理中心。 　　1．数据采集模块：采集接口是OBD-Ⅱ的标准接口。电路上需要做PWM、VPW、K线、CAN等接口的转换。终端对故障诊断数据进行实时采集。