基于Android智能手机的汽车数据采集模块设计

高川

摘 要：由于强大的运算处理能力、丰富的硬件资源、简单直观的图形化操作界面、方便快捷的上网等优点，智能手机的用户数量不断增长。其中Google公司的Android系统凭借开源特性，占据绝大多数市场份额。为解决汽车故障诊断周期较长，获取车辆行驶数据不便的现状，该文提出了一种基于Android智能手机的汽车数据采集模块。此方案通用性强，适用于大部分车型，有较强的实用性和推广前景。

关键词：OBD-Ⅱ Android智能手机 蓝牙 故障诊断

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0152-02

在进行汽车故障检测时，利用汽车电控系统的传感器数据，可以缩短分析判断的时间，提高诊断的效率和准确性。但是由于汽车电控系统的特性，很多时候无法在汽车故障的第一时间第一现场获得数据。而是要将汽车移动至4S店或修理厂，利用解码器读取。这一过程无疑延长了故障诊断周期。该文提出了一种新的汽车运行数据获取方案，代替专业化较高的解码器，具有便捷，低成本，时效性好的特点。

1 系统方案

目前，几乎所有处于在用状态的车辆都搭载了第二代车载自诊断系统（On Board Diagnostics-Ⅱ），即OBD-Ⅱ。将ELM327蓝牙模块安装到车辆的OBD-Ⅱ接口上，再使用Android智能手机与ELM327模块进行蓝牙配对建立起车载数据采集链接。车辆的实时数据会由Android智能手机中的APP应用定时向OBD-Ⅱ系统采集。同时，手机中内置的GPS模块还可以提供车辆的地理位置数据。借助成熟覆盖广泛的4G通信网络，诸如发动机运行参数、故障码、地理坐标等数据将通过APP发送给4S店或维修服务站，实现汽车故障远程诊断。

2 系统结构

2.1 OBD-Ⅱ

OBD是车载自诊断系统的简称，由美国汽车工程师学会（SAE）于1988年提出。第二代，即OBD-Ⅱ，于1994年制定并得到全面推广使用。OBD-Ⅱ可以监测诸如燃油喷射控制系统，点火控制系统，排放控制系统，怠速控制系统，自动变速器控制系统，车身及安全控制系统等汽车系统和总成的工作状态，将数据发送至电子控制单元（ECU）。ECU根据这些信息分析判断汽车是否发生故障。一旦发生故障，OBD-Ⅱ就将故障信息和相应故障码存入存储器，同时向驾驶员发出警报。

OBD-Ⅱ的最大特点就是具有统一的数据传输协议和诊断模式。搭载OBD-Ⅱ的所有车型都安装相同的16Pin诊断座，都按照相同的规则编写故障码及其含义。SAE为OBD-Ⅱ制定了9种工作模式（Mode），如表1所示。汽车的ECU和OBD-Ⅱ之间采用请求和应答的方式进行通讯，首先用户向OBD-Ⅱ发送通讯请求，然后ECU分析请求信号做出应答。通过这种方式，用户可以由OBD-Ⅱ获得汽车的各类数据。

2.2 ELM327

ELM327是专用的汽车检测诊断工具，具有网关功能，可以在OBD-Ⅱ系统与个人电脑之间起到连接桥梁的作用。ELM327的主要特点包括：支持常见的多种OBD-Ⅱ诊断协议；具有自动搜索并匹配诊断协议功能；具有参数设置功能；自带蓝牙高速串口通信及CAN控制器；能耗低支持电源管理。

将ELM327与汽车OBD-Ⅱ接口连接后，其内部控制器即开始自动寻找OBD-Ⅱ采用的诊断协议，并尝试与之匹配。如果匹配成功，且收到OBD-Ⅱ系统响应，表示数据连接完成。如果未收到OBD-Ⅱ系统响应，则要更换诊断协议重新匹配。

2.3 Android智能手机

Android是 Google于2007年底开发的开源手机操作系统，是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件平台。该平台是一种基于Linux的自由的操作系统，由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。汽车信息采集模块采用Android智能手机作为人机交互终端，无需专用的、昂贵的专用终端，降低了系统成本，使整个系统更容易被用户所接受，有利于整个系统的推广安装。

Android智能手机具有很好的便携性，可以通过蓝牙芯片与ELM327进行配对。接收到的数据经过重组编码，可以形象的在手机屏幕显示出来。如有必要，汽车的工作数据还可以经由4G无线网络上传至服务器，供远程诊断。利用手机中集成的GPS模块，汽车的地理位置信息也可一并上传至服务器，供救援车辆定位导航。由于Android系统的开源特性，上述功能均可通过编写专用的APP应用来实现。ELM327与OBD-Ⅱ的数据连接流程如图1所示。

3 结语

汽车已成为人们日常必不可少的出行搭档，但隐藏在车身内的电控系统却一直处于相对封闭的状态。其工作数据只用来检测维修，而想要获得数据只有通过专用解码器。该文设计提出的汽车数据采集模块使得汽车电控系统更加开放，利用Android智能手机作为数据处理和显示终端，降低了操作难度，缩减了设备成本。通过对车辆行驶数据的不断收集，可以实时分析车况，解读故障代码信息，为保险公司提供参考依据；结合油耗数据的统计，可以分析车主驾驶行为，并提出优化建议，从而为车主节约用车成本；与GPS数据结合，了解行车轨迹，甚至勾勒出车主的生活方式，在餐饮、住宿等方面提供个性化推荐。汽车信息采集模块不但可以提高车辆检测维修效率，还可以为用户提供更多生活上的便利，应用前景十分广阔。

参考文献

[1] 王建海，方茂东，高继东，等.汽油车车载诊断系统（OBD）基本原理及其应用[J].汽车工程，2006，8（5）：491-494.

[2] 公磊，周聪.基于Android的移动终端应用程序开发与研究[J].计算机与现代化，2008（8）：85-89.