CN103810131A - 一种车载系统用蓝牙与can的数据转换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载系统用蓝牙与CAN的数据转换装置及方法。本发明可以配合移动终端（手机\平板）读取汽车ECU内的故障码，移动终端通过蓝牙与插在汽车诊断OBD接口上的蓝牙转CAN装置通信，蓝牙转CAN装置读取汽车ECU内的故障码并通过蓝牙发送给移动终端，移动终端对接收到的故障码进行解析并显示。采用无线方式取代传统的OBD连接线，方便用户使用，为了保证无线传输过程中数据的稳定性，发送方与接收方采用应答机制进行通信，采用数据校验方式防止传输过程中出现数据丢失、误码等情况，在数据接收端采用FIFO来缓冲数据，防止数据溢出，提高系统稳定性。

Description

一种车载系统用蓝牙与CAN的数据转换装置及方法

技术领域

本发明属于汽车电子领域，涉及一种车载系统用蓝牙与CAN的数据转换装置及方法。

背景技术

现有的汽车故障诊断系统，可以将汽车ECU中的故障码读出、显示、存储和处理，能够简便、准确地检测出汽车故障，有利于汽车运行状况检测和汽车故障维修。为了解决当前基于PC机的诊断仪的外出作业携带不便和基于单片机/FPGA的手持式诊断仪的硬件成本较高的不足，中国专利申请号为：201310023184.9，公开日为：2013.4.17的中国发明专利提供了一种利用移动终端（手机/平板）对汽车进行故障诊断的方法，所述的方法包括如下步骤：将下位机通过诊断接口跟汽车电控单元连接，采集汽车电控单元内的信号；用户利用上位机（移动终端）来显示下位机传输的数据，并且向下位机、汽车电控单元发送指令，上位机与下位机之间通过无线方式传送接收信号。该方案采用移动终端作为显示终端节省了硬件成本，由于该发明结合了日常生活中的手机，使得基于移动终端的汽车故障诊断仪更容易被消费者接收。

基于移动终端的汽车故障诊断系统包括一部移动终端（手机\平板）和一个蓝牙转CAN的装置，移动终端通过蓝牙与插在汽车诊断OBD接口上的蓝牙转CAN装置通信，蓝牙转CAN装置读取汽车ECU内的故障码并通过蓝牙发送给移动终端，移动终端对接收到的故障码进行解析并显示。在保证数据可靠性的前提下，不仅能用在故障诊断方面，还可以应用在汽车ECU升级和标定方面。

为了方便用户使用，采用无线方式取代之前的OBD连接线。中国专利申请号为：201010211345.3，公开日为：2010.11.17的中国发明专利提供了一种CAN总线—蓝牙智能网桥，该专利包括主控单元、电源单元、蓝牙模块及CAN总线接口，汽车故障诊断仪通过蓝牙连接该设备，实现无线数据传输，提高了设备的操作便利性。在数据传输的过程中该专利根据接收到的数据长度来判断是否接收到了一个完整的数据帧，从而决定是否转发该数据。考虑到无线传输容易受到周围环境的影响，导致数据传输不稳定，可能造成数据丢失、误码等情况出现，该专利并没有专门设计保护机制来确保无线传输过程中数据的稳定性，系统的可靠性不高。

本发明提出了一种蓝牙转CAN装置及方法，发送方与接收方采用应答机制进行通信，采用数据校验方法，接收方对接收到的数据进行校验并返回接收标志，通知发送方是否正确接收到本次数据，防止无线传输过程中出现数据丢失、误码，在数据接收端采用FIFO来缓冲数据，防止数据溢出，提高系统稳定性，并且可以根据终端的命令来设置CAN通信的波特率，使得本发明能够适应不同波特率的CAN通信应用。

发明内容

针对以上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种提高数据传输的可靠性、增强整体的系统稳定性的车载系统用蓝牙与CAN的数据转换装置及方法，本发明的技术方案如下：一种车载系统用蓝牙与CAN的数据转换装置，其包括车载自动诊断系统OBD接口、CAN收发器、电源模块、控制器、串口蓝牙模块及RS232电路；所述车载自动诊断系统OBD接口分别与CAN收发器及电源模块相连接，所述电源模块分别与CAN收发器(2)、控制器(4)、串口蓝牙模块(5)及RS232电路(6)连接并供电；所述CAN收发器与控制器相连接并通信，所述控制器分别通过串口UART与串口蓝牙模块及RS232电路相连接；

其中所述车载自动诊断系统OBD接口用于通过该接口访问汽车CAN网络；所述CAN收发器用于与汽车ECU进行通信；所述电源模块用于将输入电压进行转换并给CAN收发器、控制器、串口蓝牙模块及RS232电路供电；所述控制器用于接收蓝牙数据并转换成CAN数据发送给CAN收发器；所述蓝牙数据并转换成CAN的数据转换步骤包括：A1、系统初始化控制器，设置控制器的波特率，在控制器中设置FIFO数组，当用户通过手机终端给串口蓝牙模块发送诊断服务请求时，跳转至步骤A2；当控制器接收汽车电子控制单元ECU的响应报文时，跳转至步骤A4；A2、所述串口蓝牙模块通过串口UART接收到的诊断服务请求为蓝牙数据，所述串口蓝牙模块将蓝牙数据转发给控制器，所述控制器判断接收到的蓝牙数据是否为起始帧，若是，则判断起始位是否为0XEE，若正确则开始蓝牙数据接收，否则丢弃该蓝牙数据重新接收；

A3、控制器开始接收步骤A2中的蓝牙数据，并提取该蓝牙数据的ID和CAN数据，计算校验和，若校验和值与接收到的校验位值相等则表示接收正确，存入步骤A1中的FIFO数组中，若接收正确则返回0，否则返回1并通知手机终端再次发送该数据，结束；A4、控制器提取步骤A1中接收的响应报文中的标识符和数据，并且将该标识符和数据根据起始位、标示符、数据、校验位及结束位的格式进行转换，存储入FIFO数组中；

所述串口蓝牙模块用于蓝牙数据的接收和发送；所述RS232电路用于进行调试和下载程序；

进一步的，所述CAN收发器采用SJA1050作为CAN的收发器，所述控制器(4)采用STM32F103C8T6作为控制器，集成CAN控制器和2路串口UART。

一种基于所述装置的车载系统用蓝牙与CAN的数据转换方法，其包括以下步骤：

301、系统初始化控制器，设置控制器的波特率，在控制器中设置FIFO数组，当用户通过手机终端给串口蓝牙模块发送诊断服务请求时，跳转至步骤302；当控制器接收汽车电子控制单元ECU的响应报文时，跳转至步骤304；

302、所述串口蓝牙模块通过串口UART接收到的诊断服务请求为蓝牙数据，所述串口蓝牙模块将蓝牙数据转发给控制器，所述控制器判断接收到的蓝牙数据是否为起始帧，若是，则判断起始位是否为0XEE，若正确则开始蓝牙数据接收，否则丢弃该蓝牙数据重新接收；

303、控制器开始接收步骤302中的蓝牙数据，并提取该蓝牙数据的ID和CAN数据，计算校验和，若校验和值与接收到的校验位值相等则表示接收正确，存入步骤301中的FIFO数组中，若接收正确则返回0，否则返回1并通知手机终端再次发送该数据，结束；

304、控制器提取步骤301中接收的响应报文中的标识符和数据，并且将该标识符和数据根据起始位、标示符、数据、校验位及结束位的格式进行转换，存储入FIFO数组中。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明提出了一种蓝牙转CAN的装置及方法，发送方与接收方采用应答机制进行通信，采用数据校验方法，接收方对接收到的数据进行校验并返回接收标志，通知发送方是否正确接收到本次数据，防止无线传输过程中出现数据丢失、误码，在数据接收端采用FIFO来缓冲数据，防止数据溢出，提高系统稳定性，并且可以根据终端的命令来设置CAN通信的波特率，使得本发明能够适应不同波特率的CAN通信应用。

附图说明

图1是本发明优选实施例车载系统用蓝牙与CAN的数据转换装置系统结构图；

图2为本发明的实施例设置CAN波特率的方法工作流程图；

图3为本发明的实施例蓝牙数据的接收方法工作流程图；

图4为本发明的实施例CAN数据的接收方法工作流程图。

图5为本发明的实施例蓝牙数据的发送方法

图6为本发明的实施例CAN数据的发送方法

具体实施方式

下面结合附图给出一个非限定性的实施例对本发明作进一步的阐述。

如图1所示为本发明的系统结构图：

OBD接口（1），为汽车诊断接口，可以通过该接口访问汽车CAN网络，本发明只用到了其中的+12V电源、CANH、CANL和地线。

CAN通信电路（2），用于与汽车ECU进行通信，由于本发明采用的控制器内部集成了CAN控制器，外部只需要一个CAN的收发器就可以组成一个CAN通信电路。本发明采用了SJA1050作为CAN的收发器，最高速率为1MB/s，输入级兼容5V和3.3V器件。

电源模块（3），用于电压转换，给系统供电，采用LM2596-5.0开关电源芯片对输入电压进行转换，降低至5.0V，再通过AMS1117-3.3线性稳压芯片转换至3.3V，给系统供电。

控制器（4），用于控制数据接收和发送，本发明采用STM32F103C8T6作为控制器，集成CAN控制器和2路UART，最高时钟达72MHz。

串口蓝牙模块（5），用于蓝牙数据的接收和发送，该模块通过串口与控制器进行通信，串口波特率设置为115200bps，本发明中使用的是HC05串口蓝牙模块，该模块采用的是CSR公司的BC417蓝牙芯片，带有UART接口。

RS232电路（6），用来进行调试和下载程序，通过该电路，在PC机上可以实现数据检测和固件下载，方便开发人员进行系统调试。

如图2所示，本实施例提供了一种设置CAN波特率的方法，该方法包括以下步骤：

S11：是否修改波特率

该步骤具体为：该装置上电初始化后会进入等待状态，此时可以通过手机蓝牙连接到该装置，选择是否需要修改波特率；

S12：根据终端命令选择波特率

该步骤具体为：当需要修改波特率时，可以通过手机终端发送命令的方式来选择合适的波特率。可以在控制器中内置几种常用的波特率：1000、900、800、666、600、500、400、300、250、225、200、160、144、125、120、100（kbps），分别对应终端命令的0X0F-0X00，当接收到的数据为0X00时，表示选择的波特率为100kbps；

S13：使用默认波特率

该步骤具体为：如果不需要修改波特率，可以使用默认的波特率，此处设置为250kbps；

S14：初始化CAN控制器

该步骤具体为：按照设置的波特率初始化CAN控制器，进入正常通信模式。

如图3所示，本实施例提供了一种蓝牙数据的接收方法，该方法包括以下步骤：

S21：控制器通过UART接收数据；

该步骤具体为：用户通过手机终端给蓝牙转CAN设备发送诊断服务请求，串口蓝牙模块接收到蓝牙数据后通过串口发送给控制器，控制器调用串口中断接受服务程序接收数据。

S22：控制器判断接收到的数据是否为起始帧；

该步骤具体为：手机终端按照表1的数据格式给控制器发送数据，控制器需要判断本次接收的数据是否为一帧数据的开始，方便进行数据校验，如果该数据是起始帧，则要判断起始位是否正确。

表1UART数据格式

起始位	标示符	数据	校验位	结束位
					0XEE	2bytes	8bytes	1byte	0XFF

S23：控制器判断接收到的数据起始位是否正确；

该步骤具体为：本发明中规定起始位为“0XEE”，控制器判断接收到的数据起始位是否为“0XEE”，如果相等则表明接收到正确的起始位，接收状态标志位进行置位，表明可以开始本帧数据的接收，如果不相等则表明接收到错误的起始位，丢弃该数据，重新接收。

S24：开始接收本帧数据；

S25：提取ID和CAN数据，计算校验和；

该步骤具体为：按照表1的数据格式从接收的数据中提取标示符和CAN数据，由于标准帧的标示符为11位，此处用2个字节按高、低位组合来表示，如果接收到的标示符先后为0X01和0XAC，则该CAN报文的标示符为0X1AC。对接收到的前10个字节（2个字节的标示符和8个字节的数据）进行求和，保留低8位（为了与一个字节的校验位进行比较）为校验码，例如这十个数据分别为0X01、0XAC、0X04、0X12、0X0A、0X04、0XA1、0X06、0X07、0X00，则计算得到的校验码为0X7F。

S26：校验是否正确；

该步骤具体为：将上一步计算得到的校验码与接收到的校验位进行比较，如果相等则表示接收正确，如果不相等则表示接收错误。

S27：存入FIFO1；

该步骤具体为：将提取到的标示符和CAN数据放入FIFO1中，这里FIFO1的深度设定为20个CAN报文，可以存储20个CAN标准数据帧。

S28：返回接收状态标志；

该步骤具体为：返回接收状态标志，如果接收正确，则返回0，如果接收错误则返回1，通知发送方再次发送该报文，至此本次数据接收完成。

如图4所示，本实施例提供了一种CAN数据的接收方法，该方法包括以下步骤：

S31：CAN接收中断服务程序；

该步骤具体为：控制器调用CAN中断接收服务程序，接收汽车ECU的响应报文。

S32：CAN报文格式转换；

该步骤具体为：提取CAN报文中的标示符和数据，按照表1的数据格式重新组成一帧数据，其中标示符是将CAN报文标准数据帧的11位标示符分为了高、低两个字节，校验位是将前10个数据求和，保留低八位，并且在帧头和帧尾加入起始位与结束位，对应表1中的0XEE和0XFF。

S33：存入FIFO2；

该步骤具体为：将重新组成的一帧数据存入FIFO2中，这里FIFO2的深度同样设定为20个CAN报文，可以存储20个CAN标准数据帧，然后跳出CAN中断接收服务程序，CAN数据接收完成。

如图5所示，本实施例提供了一种蓝牙数据的发送方法，该方法包括以下步骤：

S41：检查FIFO2是否为空；

该步骤具体为：在主程序中调用FIFO2检查函数，检查FIFO2是否为空，如果为空，则结束本次发送。

S42：UART发送数据；

该步骤具体为：如果FIFO2不为空，说明已经接收到数据，从FIFO2中取出数据，通过串口发送给蓝牙模块。

S43：接收应答信号；

该步骤具体为：蓝牙模块发送完一帧数据之后，通过调用UART接收中断服务程序来接收手机终端发送回来的应答信号。

S44：判断是否正确接收；

该步骤具体为：通过接收到的状态标志来判断终端是否正确接收到本次发送的数据，状态标志如果为0，表示终端接收正常，状态标志如果为1，表示终端接收异常，需要重新发送该数据。

如图6所示，本实施例提供了一种CAN数据的发送方法，该方法包括以下步骤：S51：检查FIFO1是否为空；该步骤具体为：在主程序中调用FIFO1检查函数，检查FIFO1是否为空，如果为空，则结束本次发送。

S52：CAN发送数据；

该步骤具体为：如果FIFO1不为空，说明已经通过蓝牙接收到数据，从FIFO1中取出数据，以CAN标准数据帧的格式发送出去。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明方法权利要求所限定的范围。

Claims (3)

1.一种车载系统用蓝牙与CAN的数据转换装置，其特征在于：包括车载自动诊断系统OBD接口(1)、CAN收发器(2)、电源模块(3)、控制器(4)、串口蓝牙模块(5)及RS232电路(6)；所述车载自动诊断系统OBD接口(1)分别与CAN收发器(2)及电源模块(3)相连接，所述电源模块(3)分别与CAN收发器(2)、控制器(4)、串口蓝牙模块(5)及RS232电路(6)连接并供电；所述CAN收发器(2)与控制器(4)相连接并通信，所述控制器(4)分别通过串口UART与串口蓝牙模块(5)及RS232电路(6)相连接； 

其中所述车载自动诊断系统OBD接口(1)用于通过该接口访问汽车CAN网络；所述CAN收发器(2)用于通过车载自动诊断系统OBD接口(1)与汽车ECU进行通信；所述电源模块(3)用于将输入电压进行转换并给CAN收发器(2)、控制器(4)、串口蓝牙模块(5)及RS232电路(6)供电；所述控制器(4)用于接收蓝牙数据并转换成CAN数据发送给CAN收发器(2)；所述蓝牙数据并转换成CAN的数据转换步骤包括：A1、系统初始化控制器(4)，设置控制器(4)的波特率，在控制器(4)中设置FIFO数组，当用户通过手机终端给串口蓝牙模块(5)发送诊断服务请求时，跳转至步骤A2；当控制器(4)接收汽车电子控制单元ECU的响应报文时，跳转至步骤A4；A2、所述串口蓝牙模块(5)通过串口UART接收到的诊断服务请求为蓝牙数据，所述串口蓝牙模块(5)将蓝牙数据转发给控制器(4)，所述控制器(4)判断接收到的蓝牙数据是否为起始帧，若是，则判断起始位是否为0XEE，若正确则开始蓝牙数据接收，否则丢弃该蓝牙数据重新接收； 

A3、控制器(4)开始接收步骤A2中的蓝牙数据，并提取该蓝牙数据的ID和CAN数据，计算校验和，若校验和值与接收到的校验位值相等则表示接收正确，存入步骤A1中的FIFO数组中，若接收正确则返回0，否则返回1并通知手机终端再次发送该数据，结束；A4、控制器(4)提取步骤A1中接收的响应报文中的标识符和数据，并且将该标识符和数据根据起始位、标示符、数据、校验位及结束位的格式进行转换，存储入FIFO数组中； 

所述串口蓝牙模块(5)用于蓝牙数据的接收和发送；所述RS232电路(6) 用于进行调试和下载程序。 

2.根据权利要求1所述的车载系统用蓝牙与CAN的数据转换装置，其特征在于：所述CAN收发器(2)采用SJA1050作为CAN的收发器，所述控制器(4)采用STM32F103C8T6作为控制器，集成CAN控制器和2路串口UART。 

3.一种基于权利要求1所述装置的车载系统用蓝牙与CAN的数据转换方法，其特征在于，包括以下步骤： 

301、系统初始化控制器(4)，设置控制器(4)的波特率，在控制器(4)中设置FIFO数组，当用户通过手机终端给串口蓝牙模块(5)发送诊断服务请求时，跳转至步骤302；当控制器(4)接收汽车电子控制单元ECU的响应报文时，跳转至步骤304； 

302、所述串口蓝牙模块(5)通过串口UART接收到的诊断服务请求为蓝牙数据，所述串口蓝牙模块(5)将蓝牙数据转发给控制器(4)，所述控制器(4)判断接收到的蓝牙数据是否为起始帧，若是，则判断起始位是否为0XEE，若正确则开始蓝牙数据接收，否则丢弃该蓝牙数据重新接收； 

303、控制器(4)开始接收步骤302中的蓝牙数据，并提取该蓝牙数据的ID和CAN数据，计算校验和，若校验和值与接收到的校验位值相等则表示接收正确，存入步骤301中的FIFO数组中，若接收正确则返回0，否则返回1并通知手机终端再次发送该数据，结束； 

304、控制器(4)提取步骤301中接收的响应报文中的标识符和数据，并且将该标识符和数据根据起始位、标示符、数据、校验位及结束位的格式进行转换，存储入FIFO数组中。 

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