CN103197666A - 一种通用型手持汽车故障诊断仪 - Google Patents

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李明亮
李红波
陈倍新
唐乐
苏岭
徐福祥
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Abstract

本发明公开了一种通用型手持汽车故障诊断仪及诊断系统。诊断仪主要由FPGA主控模块（、系统存储模块（102）、电源模块（103）、汽车信息存储器（104）、CAN通信模块（105）、触摸屏（106）、USB接口通信模构成（107）构成。通过CAN通信模块（105）中的诊断接口与汽车ECU接口连接，根据触摸屏发出的控制指令读取并显示汽车ECU故障码、动态数据流、ECU版本信息、指示故障等级等信息。本发明能够对不同车型的汽车进行故障诊断，实现了诊断的通用性。诊断系统具有运行稳定，升级方便等特点。

Description

一种通用型手持汽车故障诊断仪
技术领域
本发明涉及汽车电子领域，具体涉及汽车故障诊断设备。
背景技术
随着电子技术的发展，具有体积小、成本低、可靠性高等优点的ECU（Electronic Control Unit电子控制单元）在汽车电子控制中得到广泛的应用，提高了汽车的性能，同时也使汽车系统变得越来越复杂。汽车控制的电子化加大了汽车诊断维修工作的难度，通过传统的汽车仪器仪表或者目测汽车故障可视性等方式进行汽车故障诊断的可靠性降低。汽车故障诊断仪应运而生，而作为一种终端设备，其中很多是与PC机相连，不便于携带，而便携式诊断仪，汽车信息被固化在系统中，不能针对不同车型进行诊断，满足不了现代汽车诊断的需求。
目前，大型汽车制造商都设计有适用于该车厂汽车诊断的汽车ECU故障诊断仪，该类诊断仪的使用对象范围有限，属于专用型汽车故障诊断仪，对不同车系/车厂/车型的汽车的诊断使用不同的汽车诊断仪，显然这将会大大提高维修成本。虽然部分诊断仪制造商致力于通用型汽车故障诊断仪的研发，扩大了诊断对象范围，但随着汽车的不断发展和汽车车型的不断丰富，汽车诊断系统的更新升级更加复杂。选择一种方便升级并且适合于各种车型诊断的诊断仪和诊断系统将会使得上述情况得到很好的改善。
在已有的专利中有汽车故障诊断仪的相关描述，如发明名称为电脑式汽车诊断装置（专利号为ZL200920164834.0）该实用新型提供了一种电脑式汽车诊断装置，解决了汽车故障诊断仪运行速度慢，不能对诊断数据进行存储，诊断功能单一等技术问题。该实用新型可以对被测车辆进行实时智能化维修诊断，指导和提供详细地诊断报告，并将诊断数据流进行存储。该实用新型与电脑配套使用，携带不方便。其主控模块采用MC9S12DG128B芯片，软硬件的升级能力差，不能根据汽车类型的变化提供及时的升级需要并且在使用该设备进行检测和维修汽车时，必须配备一台电脑，因此增加了维修成本，且携带不方便。发明名称为汽车故障诊断仪（专利号为ZL201010571765.2）的专利提供了一种单片机汽车故障诊断仪其主要特征为CPU采用高性能的单片机，对诊断仪所需的逻辑功能进行集成，其优点是能够实现对不同电控系统的参数测量，读取车载电脑故障代码和执行器测试等功能。该专利采用单片机为CPU，以及根据需要集成外围电路，一旦系统软硬件固化以后便无法再次进行升级。并且该专利针对不同电控系统的测量，但对通用性并未给出进一步的阐述说明且该手持设备系统软硬件升级复杂、诊断对象单一化，汽车信息固化在系统当中，不能根据车型提供不同的诊断信息，这样便使该设备不具有通用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种适用于不同使用环境针对不同车系/车厂的手持汽车故障诊断仪及便于升级的诊断系统。
本发明解决上述技术问题所采用的方案为：具有诊断不同车型的通用型手持式汽车故障诊断仪，它主要由FPGA（Field Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）主控模块（101）、系统存储模块（102）、电源模块（103）、汽车信息存储模块（104）、CAN（Controller Area Network，即控制器局域网络)通信模块（105）、触摸屏（106）、USB（Universal Serial Bus即通用串行总线)接口通信模块（107）构成。通过CAN通信模块（105）中的诊断接口与汽车ECU（109）接口连接，根据触摸屏发出的控制指令读取并显示汽车ECU故障码、动态数据流、ECU版本信息、指示故障等级等信息。
本发明采用SOPC(System-on-a-Programmable-Chip，可编程片上系统)技术集成系统，逻辑功能模块包括：人机交互界面控制模块（201）、UDS（Roadvehicles-Unified Diagnostic Services)诊断实现模块（202）、CAN通信控制模块（203）、汽车信息集成卡文件操作模块（204）、XML（Extensible MarkupLanguage，可扩展标记语言）文档解析模块（205）、USB通信控制（206）、系统集成模块（207）。并可根据系统需要进行裁减、扩充和升级，具备系统在软硬件的可编程能力。具体为：
一种通用型手持汽车故障诊断仪，包括：人机交互界面控制模块、UDS诊断实现模块、CAN通信控制模块、汽车信息集成卡、文件操作模块、XML文档解析模块、USB通信控制、系统集成模块，系统集成模块总体控制系统中各功能模块间的数据处理；汽车信息集成卡采集汽车相关信息，对XML文件进行配置，将汽车的各项参数及故障信息以XML配置文件的形式存储；CAN通信控制模块实现与汽车ECU的数据交换；文件操作模块读取XML配置文件信息，XML文档解析模块构造XML文档层次结构树模型，解析该XML配置文件，得到汽车ECU相关的诊断信息，送入人机交互界面控制模块显示，UDS诊断实现模块对不同车系/车厂/车型的汽车进行故障诊断，USB通信模块完成系统与PC上位机的通信。
更进一步，对XML文件进行配置具体为，采用FAT32文件系统将面向地址操作转化为面向信息集成卡文件和目录操作，读取汽车信息集成卡中的XML配置文件。XML解析模块还为应用程序提供API接口。
其中，UDS诊断实现模块以标准ISO14229-1/ISO15765-3的诊断服务内容为基础，作为ISO15765中所提出的诊断方案的应用层；CAN通信模块基于标准ISO15765-2的CAN网络层实现和基于标准ISO11898-1的数据链路层实现，网络层根据标准ISO15765-2的内容，完成CAN数据的打包、解包、CAN节点通信配置；数据链路层根据标准ISO11898-1，完成从CAN网络层数据到CAN帧标准格式的转换以及报文过滤、仲裁、通信波特率设置。
在本发明中，采用可以装卸的汽车信息集成卡将需要诊断的汽车ECU信息以XML配置文件的形式存储，在诊断时通过系统中XML文档解析模块对XML配置文件进行解析，得到汽车ECU相关的诊断信息。最后输出显示汽车相关的故障信息。由于是采用存储卡将汽车ECU信息以XML配置文件的方式进行存储，在诊断汽车故障信息之前，便能够根据汽车相关信息对XML文件进行配置。因此无论汽车种类怎样变化，都能够将相关汽车ECU信息存储到诊断仪中。从而实现对不同车系/车厂/车型的汽车进行故障诊断。与将汽车信息固化在存储器中的传统诊断系统相比，这种汽车诊断仪与汽车ECU信息分离式的诊断系统更加具有诊断通用性。诊断出的故障信息也可通过USB通信模块完成系统上传到PC上位机，再通过上位机实现对故障码/故障信息和汽车运行参数的深入分析，并完成数据备份。
根据优选技术方案，主控芯片选择的是FPGA芯片，例如Altra公司的CycloneII系列芯片。
所述CAN通信模块（203）用于完成系统与外部ECU的CAN数据交换。包括CAN数据链路层和网络层的实现。
所述USB通信控制模块（206）通过USB接口完成系统与PC上位机的通信和数据交流。对故障码/故障信息和汽车运行参数的深入分析，并完成数据备份。
XML解析模块（205）对XML配置文件进行解析，并为应用程序提供API接口，从而使系统其它功能模块能够通过API接口得到所需要的数据。
人机交互界面控制模块（201）包括对汽车故障信息的显示模块，以及发出控制命令和要求的触摸控制模块。
本发明方案所能实现的功能：诊断仪通过存储卡模块将汽车的各项参数及故障信息以XML配置文件的形式存储，通过对XML文件进行配置，从而实现对不同车系/车厂/车型的汽车进行故障诊断。诊断系统可根据系统需要进行裁减、扩充和升级，具备系统在软硬件的可编程能力，升级方便。
附图说明
图1为本发明系统硬件框图；
图2为本发明的诊断软件构成框图；
图3为本发明诊断系统工作流程图。
具体实施方式
本发明为一种通用型手持式汽车故障诊断仪及诊断系统，图1为本发明汽车故障诊断仪的系统硬件框图。它主要由FPGA主控模块（101）、系统存储模块（102）、电源模块（103）、SD存储模块（104）、CAN通信模块（105）、TFT触摸液晶模块（106）、USB接口通信模块（107）构成。通过CAN通信模块（105）中的诊断接口与汽车ECU（109）接口连接，根据触摸屏发出的控制指令读取并显示汽车ECU故障码、动态数据流、ECU版本信息、指示故障等级等信息。
图2为汽车故障诊断系统构成框图，本发明采用SOPC技术由单个芯片集成了整个系统的逻辑功能，SOPC系统软件集成（208）则围绕系统控制实现，整个诊断系统包括：USB通信控制（201）、汽车信息集成卡文件操作模块（202）、XML文档解析模块（203）、UDS诊断实现模块（204）、CAN通信控制模块（205）、人机交互界面控制模块（206）、系统集成（207）。其具体控制操作为：汽车信息集成卡文件操作模块（202）设计包括信息集成控制和信息集成卡文件系统实现。系统采用FAT32文件系统将面向地址操作转化为面向信息集成卡文件和目录操作，读取集成卡中的XML配置文件；XML文档解析模块（203）对读取到的XML文件进行解析得到汽车的相关信息。XML文档解析模块主要包括加载XML文档，构造XML文档层次结构树模型，提供相应接口等操作；UDS诊断实现模块（204）基于CAN总线的UDS诊断方案为基础按照ISO14229-1对UDS诊断的规范，设计与诊断仪诊断功能相关的常用UDS服务，如读取故障码、读取ECU版本信息、读取动态数据流、清除故障码等；CAN通信模块作为诊断仪与ECU的CAN网络通信实现，其设计主要包括：基于ISO15765-2的CAN网络层实现和基于ISO11898-1的数据链路层实现，包括数据打包、数据解包、数据传输控制等；人机交互界面控制模块（206）作为系统操作/显示的控制实现，其设计内容包括：串口通信、液晶屏显示驱动控制、GUI界面3个方面；系统集成（207）主要作用为系统各功能模块的整合、系统总体控制以及系统中各功能模块间的数据处理。
图3所示为本发诊断系统工作流程图，系统开始（301）首先是系统初始化，包括液晶屏GUI初始化（302），CAN通信初始化（304），汽车信息集成卡文件系统初始化（305）。其中液晶屏GUI的初始化包括串口初始化，GUI清屏等操作。初始化完成之后进行相应的开机界面显示（303）。然后，判断打开汽车信息集成卡中的XML配置文件是否成功（306），并以打开配置文件的次数（316）来决定在液晶显示的相应内容。配置文件打开之后，读取配置文件信息（307）并对其进行解析（308），并从解析得到的树模型中查找系统主界面的显示条目数和显示内容，存入主界面页面信息结构体中（309）。根据文件信息，再次初始化GUI列表框结构体（310）。接下来根据触摸屏上有无界面选择来判断其操作功能（311）。根据所选择的操作功能执行相应操作功能和诊断处理（312），完成相应处理并显示完成之后判断是否有返回指令帧（313）。若没有收到返回指令帧则继续等待返回指令帧，收到返回指令帧（314）并判断是否为退出命令（315），若为退出则返回到上一级液晶显示菜单中。在此过程中操作功能主要有读取车型，车系，车厂，读取故障码、版本信息、数据流，清除故障码等功能以及相应的辅助功能等。

Claims (7)

1.一种通用型手持汽车故障诊断仪，其特征在于，该诊断仪包括：人机交互界面控制模块、UDS诊断实现模块、CAN通信控制模块、汽车信息集成卡、文件操作模块、XML文档解析模块、USB通信控制、系统集成模块，系统集成模块总体控制系统中各功能模块间的数据处理；汽车信息集成卡采集汽车相关信息，对XML文件进行配置，将汽车的各项参数及故障信息以XML配置文件的形式存储；CAN通信控制模块实现与汽车ECU的数据交换；文件操作模块读取XML配置文件信息，XML文档解析模块构造XML文档层次结构树模型，解析该XML配置文件，得到汽车ECU相关的诊断信息，送入人机交互界面控制模块显示，UDS诊断实现模块对不同车系/车厂/车型的汽车进行故障诊断，USB通信模块完成系统与PC上位机的通信。
2.根据权利要求1所述的汽车故障诊断仪，其特征在于，对XML文件进行配置具体为，采用FAT32文件系统将面向地址操作转化为面向信息集成卡文件和目录操作，读取汽车信息集成卡中的XML配置文件。
3.根据权利要求1所述的汽车故障诊断仪，其特征在于，XML解析模块还为应用程序提供API接口。
4.根据权利要求1所述的汽车故障诊断仪，其特征在于，UDS诊断实现模块以标准ISO14229-1/ISO15765-3的诊断服务内容为基础，作为ISO15765中所提出的诊断方案的应用层；CAN通信模块基于标准ISO15765-2的CAN网络层实现和基于标准ISO11898-1的数据链路层实现，网络层根据标准ISO15765-2的内容，完成CAN数据的打包、解包、CAN节点通信配置；数据链路层根据标准ISO11898-1，完成从CAN网络层数据到CAN帧标准格式的转换以及报文过滤、仲裁、通信波特率设置。
5.一种汽车故障诊断方法，其特征在于，汽车信息集成卡采集汽车相关信息，对XML文件进行配置，将汽车的各项参数及故障信息以XML配置文件的形式存储；CAN通信控制模块实现与汽车ECU的数据交换；文件操作模块读取XML配置文件信息，XML文档解析模块构造XML文档层次结构树模型，解析该XML配置文件，得到汽车ECU相关的诊断信息，送入人机交互界面控制模块显示，UDS诊断实现模块对不同车系/车厂/车型的汽车进行故障诊断，USB通信模块完成系统与PC上位机的通信。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对XML文件进行配置具体为，采用FAT32文件系统将面向地址操作转化为面向信息集成卡文件和目录操作，读取汽车信息集成卡中的XML配置文件。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，UDS诊断实现模块以标准ISO14229-1/ISO15765-3的诊断服务内容为基础，作为ISO15765中所提出的诊断方案的应用层；CAN通信模块基于标准ISO15765-2的CAN网络层实现和基于标准ISO11898-1的数据链路层实现，网络层根据标准ISO15765-2的内容，完成CAN数据的打包、解包、CAN节点通信配置；数据链路层根据标准ISO11898-1，完成从CAN网络层数据到CAN帧标准格式的转换以及报文过滤、仲裁、通信波特率设置。
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