汽车故障诊断仪与电控单元的通信软件开发

段秀丽

（长春市医药化工工业技工学院，吉林长春 130025）

一、引言

目前社会对汽车安全性能的广泛重视，引起了汽车电控系统的快速发展，也给汽车诊断技术带来了新的任务。汽车诊断技术是用来发现和分析汽车发生故障的部件和区域，通常包含三个部分分别是故障诊断，性能测试和状态监测[1]。汽车故障诊断的发展由直观法、仪表法和直观法组成，随着汽车电子技术的迅猛发展，对汽车进行故障检测也取得了相应的进步，产生了专业的汽车诊断仪，并且作为一门新兴技术登上了汽车便携检测的舞台。

现在汽车行业的格局，汽车的品牌和型号众多，具有其独立的电控点系统，从而产生一个问题，即测试不同汽车故障需要不同的诊断仪，这将产生巨大的人力、物力的浪费，不利于绿色工程设计标准。为解决该问题，必须有效扩展诊断仪的适应性，即开发适合不同汽车生产厂家的ECU诊断程序，在诊断不同ECU时，程序自动识别相对应诊断协议，而开发汽车诊断仪与电控单元的通信软件是解决汽车诊断仪可扩展性的技术难点和关键。

二、总体方案及硬件接口单元

1、总体方案

汽车各生产厂家的电控单元外接硬件接口由其自身的标准，如何满足汽车诊断仪的硬件接口一致性是方案设计的关键。汽车厂家在成产整车的过程中，采用诊断总线的不同，造成诊断接口硬件引脚定义不同，其传输协议也不相同。定义的硬件接口，需要兼容市场上常用的诊断协议，即K-Line和CAN BUS，K线是单线传输，CAN总线是双线传输。因此通信配置器的硬件必须满足上述两种接口定义。汽车生产企业在开发汽车电控单元时参考ISO或SAE定义自身的诊断协议。ISO 2290提出一种基于XML描述的O D X数据库，解决了各汽车电控生产厂家诊断协议上的不一致。因此该通信软件的开发主要分为两个部分，一是利用XML描述汽车电控单元的诊断数据是该通信软件设计，二是上位机应用软件调用D-PDU API的编写，由于配置器部分的开发是汽车诊断仪与汽车电控的连接部分，其总体设计方案如图2.1所示。

图2.1总体设计图

应用层用户可在界面上选择需要检测的ECU，发送相关的诊断指令，通过诊断接口和配置器将指令数据发送至汽车控制单元。配置器的主要功能是统一诊断设备的进行主机与汽车电控单元的通信，并完成电平转换，可进行通信接口的选择如K-Line或是CAN BUS等。

2、硬件接口描述

目前，汽车诊断接头上定义的硬件接口，能够满足SO9141、CAN、KWP2000、PWM、VPW协 议 。 其中General Motors使用的是是VPW，Ford使用的是PWM，BMW使用的是KWP2000。OBD-Ⅱ16针的诊断座在J1962协议中进行了定义，引脚定义如表2-1。对比于OBD-II诊断插头，HD26除了兼容前16引脚外，另外定义了10个引脚如表2-2。

表2 -1O B D-I I诊断插头引脚定义表

对比于OBD-II诊断插头，HD26除了兼容前16引脚外，另外定义了10个引脚如表2-2。

表2 -2H D 2617－26引脚说明

三、诊断协议比较分析

当今汽车故障检测领域中，经常使用三种协议分别是SAE J1939，ISO 14230 和ISO 1576, 三者都是以ISO/IEC10731 和ISO/IEC7498标准下的Open Systems Interconnection

七层协议为依据。ISO14230称为KWP 2000具有独立的物理层，14230－1表示物理层、14230－2表示数据链接层、14230－3表示应用层。ISO 15765协议不包含物理层和数据连接层。ISO 15765协议没有定义自己的物理层和数据链路层；SAE(美国汽车工程师协会)J 1939协议包括物理层、数据链接层、网络层和应用层。以上三种协议及Open Systems Interconnection七层协议详见表3-1。

表3-1 三种协议与OSI七层协议对比列表

四、软件开发程序举例

本文以软件平台中的“读故障码（Read DTC）”为例，程序代码开发流程图，如图4.1所示。程序主要运行步骤为:诊断接口硬件初始化、用户指令输入、点击汽车故障诊断码、程序调用读故障函数ReadDTC()、产生相关参数、函数内部解析XML、查询读故障服务号、配置相关参数文件，显示汽车故障信息。

图4.1 程序流程图

五、软件实验

1、实验内容:应用层用户选择读取汽车故障码，MDF中查找故障码数据，利用CDF选取相关发送函数，形成 CAN数据帧，依据返回值判断发送是否成功，调用接收函数，查询CAN数据帧，如果超时时间接受收到有效数据，则再次查询MDF文档，翻译数据，刷新屏幕显示，显示故障代码和名称。

2、数据显示

汽车故障诊断SOFTING DTS显示相关数据:

用户按下读取故障诊断码，程序自动发送0x13 0x01，汽车电控单元响应信号，由于响应信号长度超过8个字节，因此需要分包传输。汽车诊断仪根据电控单元的响应，产生相应的数据流控制帧，同时电控单元依据控制帧发送余下的数据包，上位机显示界面，如图5.1所示。

图5.1故障诊断结果显示

六、结论

该软件已经在相关车型的电控单元通过测试，可以实现相应电控单元的故障报告，同时由于选取的相关车型，涵盖国内常见的几种诊断协议，也在相应的物理总线上经过测试，验证汽车故障诊断仪与电控单元的通信软件开发的有效性。

[1]乔美昀,王印.汽车诊断系统的通讯开发与研究[J].装备制造技术.2010(11)

[2]曹兴举.当前汽车检测诊断设备的特点与发展趋势.汽车维护与修理[J].2012(09)

[3]卞光荣,丁兴运,陈洪林.现代汽车故障诊断思路浅谈.2005(02)

[4]黄丽芳.UDS诊断服务在车载ECU中的应用分析[J].汽车电器.2012(06)

[5]张杰,苏建成.汽车故障诊断分析方法与发展[J].汽车零部件.2012(10)