汽车故障诊断仪硬件系统的设计与实现

白光泽　邢燕

摘 要：本文介绍了汽车故障诊断仪及其作用，并阐述了其硬件系统构成及硬件实现。

关键词：汽车故障诊断仪 硬件系统 故障检测

随着科技的发展，我国的汽车产业也得到了飞速发展，智能化系统在汽车中应用越来越广泛，它使汽车的动力性、经济性、安全性及可靠性等有了极大的提高，但同时也带来了相应的问题即汽车的复杂性、多样性使汽车维修的难度增加，如何快捷迅速的诊断和排除汽车故障，是目前汽车维修行业所面临的重大问题，也是车主们关心的重要问题。而汽车故障诊断仪是解决这个问题的最好设备。它通过仪器与车载故障自诊断系统配套使用的，可在汽车不解体的情况下，用仪器或设备测试汽车性能和故障参数，曲线或波形，自动分析和判断汽车的技术状况。

一、汽车故障诊断仪概述

汽车故障诊断仪是一款专门针对汽车故障进行检测和诊断的专业仪器，主要用来对汽车故障进行诊断和定位，能实时检测和诊断车辆故障，并对车辆故障的解决方法提供帮助和建议，同时也能做车辆的日常检测，实时掌握车辆的状况和性能，是个人车友必备的一种车辆检测仪器。

诊断仪硬件可以通过各种转换接头与轿车的诊断接口连接，支持多种车型。实时读取故障代码，各种运行参数。通过上位机直接控制DDTI所连接设备的可控元件动作，以判断元件是否工作正常，也可以通过上位机直接控制DDTI对所连接的设备进行运行参数配置（需设备ECU能支持此功能），还可以做一些特殊车型的保养灯归零、怠速调整、胎压监测、节气门调整和防盗匹配等特殊功能。

二、汽车故障诊断仪硬件系统构成

汽车故障诊断仪硬件系统主要包括与上位机的接口模块、诊断接口模块、中央处理单元及电源模块四个部分。其中，电源模块是用来向上面的三个模块供电的，诊断接口模块是用来与车辆的诊断接口相连进行车辆检测和诊断的，上位机接口模块是用来和上位机进行数据传输的，中央处理单元是通过上位机接口和诊断接口将自己处理的数据传送给上位机和车辆。它有如下主要功能。

一是通过采集ECU的输入、输出电压，判断其是否在规定的范围内，以此来诊断电子控制系统的传感器、执行器状态以及ECU的工作是否正常。

二是当电子控制系统中的某一电路出现超出规定的信号时，该电路及相关的传感器反映的故障信息以故障代码的形式存储到ECU内部的存储器中，维修人员可利用该诊断仪来读取故障码，使其显示出来。

三、汽车故障诊断仪实现

本设计中电源部分采用了美国国家半导体公司的电源芯片，采用12V供电与轿车提供的电源相吻合。由于车辆系统的特殊性，电源部分对于防雷与电源反接都采取了相应的措施进行可靠性设计。

中央处理单元是汽车故障诊断仪的核心器件，主要包括读故障信息单元、删除故障信息单元、读数据流单元和动作测试单元。其中，读取故障信息单元用于获取所述待测车辆的故障信息；删除故障信息单元用于删除待测车辆的故障信息；读数据流单元用于获取待测车辆的当前运行状态信息得到待测车辆发动机的运行参数；动作测试单元用于检测待测车辆的可控电子部件是否工作正常。

在本设计中，中央处理单元采用了STM8S208R8芯片。STM8S系列是基于8位框架结构的微控制器，其CPU内核有6个内部寄存器，通过这些寄存器可高效地进行数据处理。STM8S的指令集支持80条基本语句及20种寻址模式，而且CPU的6个内部寄存器都拥有可寻址的地址。产品嵌入的130nm非易失性存储器是当前8位微控制器中最先进的存储技术之一，并提供真正的EEPROM数据写入操作，可达30万次擦写极限。

与上位机接口部分，支持USB、RS232、RS485和蓝牙传输三种方式，可根据用户要求灵活选择接口方式，满足传输速率与不同传输距离的要求。

诊断接口模块支持汽车总线接口模块、RS485接口模块、无线模块和RS232接口模块。

通过上述硬件实现后，在智能终端设备与安装在待测车辆上的汽车故障诊断终端建立连接，通过汽车故障诊断终端与待测车辆的诊断接口电连接；诊断终端向所述汽车故障诊断终端发送诊断指令；汽车故障诊断终端根据所述诊断指令获取所述待测车辆的故障和状态信息，并通过软件分析待测车辆的故障和状态信息得到故障诊断结果，将故障诊断结果发送至所述智能终端设备；智能终端设备接收所述故障诊断结果，并通过显示屏输出所述故障诊断结果，进行汽车故障诊断和维修。

（作者单位：白光泽，长春职业技术学院；

邢燕，长春市城建工程学校）