CN104038262A - 一种Android平台下诊断技术和蓝牙通信的移动终端商用车监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Android平台下诊断技术和蓝牙通信的移动终端商用车监控系统，该系统包括商用车辆环境、下位机和上位机；车辆环境上设置有与下位机相连的OBD2诊断接口，OBD2诊断接口能够传输车辆中符合J1939协议的车辆Can信息；上位机和下位机通过蓝牙模块进行通信；下位机还包括OBD2诊断接口公端插头、电源模块、CAN收发模块、存储模块和蓝牙模块，电源模块连接控制单元、存储模块、CAN收发模块和蓝牙模块；上位机为Android移动终端。该系统从车辆诊断接口获得车辆的实时状态数据，并由安卓移动终端对车辆进行监控、管理，该系统成本低、方便快捷、可靠性高、移植性高，免接线减少故障点并对技术人员的要求低。

Description

一种Android平台下诊断技术和蓝牙通信的移动终端商用车监控系统

技术领域

本发明属于无线网络通信技术领域，具体涉及一种Android平台下诊断技术和蓝牙通信的移动终端商用车监控系统。

背景技术

汽车诊断接口目前常见的OBD2-16针诊断座(OBD是On-BoardDiagnostics的缩写，中文翻译为“车载自诊断系统”)，主要用于汽车维修时的汽车检测，可以通过此接口采集到车辆的各部件的状态信息。ODB2是20世纪90年代推出的新的ODB标准，几乎提供了完整的发动机控制，并监控底盘、车身和辅助设备，以及汽车的诊断控制网络。目前ODB使用的通讯协议主要有5种：ISO、KWP、PWM、VPW、CAN。

目前对车辆各元器件状态进行实时监控的有行车记录仪，此类设备大多通过改装汽车接线方式连接汽车元器件来采集汽车状态，不仅安装难度大、线束多、增加故障点、需要专业人员安装、特别是商用车辆，同时监控的车辆数据有限，还可能影响车辆的售后服务。

随着无线网络通信和电子技术的发展，越来越多的无线技术被应用到电子领域。其中蓝牙技术和红外技术都是常用的无线技术，其中蓝牙具有小型化、低功率、低成本、内置安全性、稳固、抗干扰能力强等优势，使用领域也越来越广泛。

android智能上位机设备发展日新月异且由于android系统的开放性，基于android平台的开发应用越来越多，同时具有通用性强、体积小、方便快捷、成本低、人机交互友好、操作灵活等显著特点。

CAN是控制器局域网络的简称是国际上应用最广泛的现场总线之一。在北美和欧洲，Can总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以Can为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。目前我国的大部分商用车都遵循J1939协议来进行通信。如果能够通过车辆诊断口采集车辆内部的CAN总线数据，并进行分析即可获得车辆的各部件的状态信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种Android平台下诊断技术和蓝牙通信的移动终端商用车监控系统，从车辆诊断接口获得车辆的实时状态数据，并由Android移动终端对车辆进行监控、管理。该系统成本低、方便快捷、可靠性高、移植性高，免接线减少故障点并对技术人员的要求低。

为了达到上述目的，本发明包括具有OBD2诊断接口母端接头的商用车辆环境、具有蓝牙模块和OBD2诊断接口公端接头的下位机以及具有蓝牙模块的上位机；OBD2诊断接口能够传输车辆中符合J1939协议的车辆Can信息；上位机和下位机通过蓝牙模块进行通信；下位机还包括与OBD2诊断接口公端插头连接的电源模块、CAN收发模块，CAN收发模块还连接有控制单元，控制单元还连接有存储模块和下位机的蓝牙模块，电源模块连接控制单元、存储模块、CAN收发模块和下位机的蓝牙模块；上位机为Android移动终端。

所述OBD2诊断接头采集的为商用车辆环境内部各部件的CANBUS总线的网络数据。

所述下位机中的电源模块包括与OBD2诊断接口相连的短路保护电路，以及顺次与短路保护电路相连的电源滤波电路和DC-DC电路，DC-DC电路连接有控制单元、储存模块、CAN收发模块和下位机的蓝牙模块。

所述的下位机还包括与控制单元相连接的数据采集模块、数据打包与发送模块、参数配置模块、异常处理模块、数据存储模块。

所述商用车辆环境包括符合J1939信息的发动机、变速箱、缓速器、ABS和仪表信息，发动机、变速箱、缓速器、ABS和仪表信息通过OBD2诊断接口传输给下位机。

所述上位机还包括人机交互界面、数据监控模块、存储器、配置模块、故障检测模块、参数标定模块和数据回显模块；

数据监控模块，用于向下位机发送监测指令，并将解析的下位机发送的车辆的发动机、变速箱、缓速器、ABS和仪表等各种数据存储在存储器中，同时以图像的形式直观地显示在人机交互界面上；

数据回显模块，用于读取存储器中以前记录的车辆运行数据文件，以图像曲线的形式在人机交互界面上显示。

所述人机交互界面上设有若干按钮，通过触控所述若干按钮调用对应的数据监控模块、故障检测模块、参数标定模块、数据回显模块和存储器。

所述控制单元与下位机的蓝牙模块通过串口相连，控制单元与CAN收发模块通过CAN口相连。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明能够直接将下位机插入车辆的OBD2诊断接口即可进行车辆的在线监测，简单易行，并且连接可靠，同时克服了原始需要改接线的麻烦，并减少了故障点，降低了对监测人员的技术要求；

2)本发明具有很好的通用性，对于商用车的各大部件中只要各部件按照J1939协议发送其标准的CAN消息都可以使用本产品进行在线监测，针对此种方法，只要是CAN消息，通过修改解析CAN消息的方法即可实现监测，如实时监测车辆发出的故障码，从而经过软件改进实现车辆的故障诊断系统；

3)本发明的上位机和下位机采用蓝牙连接，且下位才设置有电源模块，当上位机本身或者和下位机的连接发生问题时，下位机自己照样可以将行车数据进行存储，后期可以使用上位机对下位机存储的数据进行回放，这也就提高了整个系统的可靠性，在一定程度上达到了当系统某部分出现问题时尽可能先保存当前行车数据的目的；

4)本发明的应用市场比较广阔，既可以是车辆各个部件的在线监控，也可以是司机师傅使用产品对自己车辆的行驶状况进行在线监控，也可以是车队人员对经常行驶路线的车辆状况进行分析从而提出对车辆某些部件的进一步要求与安全措施；

5)本发明的下位机体积小、安装使用方便、上位机不需硬件平台，只需Android移动终端即可，Android移动终端体积小、成本低，携带方便，且大多自带蓝牙模块不用在上位机进行硬件改造；

6)蓝牙连接成本低、较其他短距无线连接可靠方便、且可以实现一对多连接，这对以后项目开发也是一个优势；

7)Android系统是开源系统，发展飞速，以后发展潜力很大，为以后项目开发提供了更好的广阔平台，从而实现汽车电子与电子通信的进一步对接，Android移动终端界面很友好，而且可以自己定义构建很多界面控件库，增加了很多灵活性，提供了很大的开发空间。

进一步的，本发明通过在上位机进行配置，可实现对车辆不同部位实时状态进行在线监测，扩大了使用范围，同时更能使工作人员深入了解整个车辆在运行过程中各重要部件运行的配合和相互影响关系，同时能更全面了解车辆的行驶状况。

进一步的，本发明的整个监测装置具有很好移植性，例如对于发动机厂家，可以利用此产品作为发动机的在线监控设备，只需要通过简单修改下位机和上位机的配置参数，硬件无需做任何修改即可实现发动机的实时监测。

附图说明

图1为本发明监控系统硬件构架图；

图2为本发明监控系统总体软件构架图；

图3为本发明下位机硬件构架图；

图4为本发明下位机的工作流程图；

图5为本发明上位机的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1、图4和图5，本发明包括具有OBD2诊断接口母端接头的商用车辆环境、具有蓝牙模块和OBD2诊断接口公端接头的下位机以及具有蓝牙模块的上位机；OBD2诊断接口能够传输车辆中符合J1939协议的车辆Can信息；上位机和下位机通过蓝牙模块进行通信；下位机还包括与OBD2诊断接口公端插头连接的电源模块、CAN收发模块，CAN收发模块还连接有控制单元，控制单元还连接有存储模块和下位机的蓝牙模块，电源模块连接控制单元、存储模块、CAN收发模块和下位机的蓝牙模块；上位机为带有蓝牙的Android移动终端；OBD2诊断接头采集的为商用车辆环境内部各部件的CANBUS总线的网络数据；商用车辆环境包括符合J1939信息的发动机、变速箱、缓速器、ABS和仪表信息，发动机、变速箱、缓速器、ABS和仪表信息通过OBD2诊断接口传输给下位机。

参见图2和图4，下位机还包括数据采集模块、数据打包与发送模块、参数配置模块、异常处理模块、数据存储模块；上位机还包括人机交互界面、数据监控模块、存储器、配置模块、故障检测模块、参数标定模块和数据回显模块；

数据监控模块，用于向下位机发送监测指令，并将解析的下位机发送的车辆的发动机、变速箱、缓速器、ABS和仪表等各种数据存储在存储器中，同时以图像的形式直观地显示在人机交互界面上；

数据回显模块，用于读取存储器中以前记录的车辆运行数据文件，以图像曲线的形式在人机交互界面上显示。

所述人机交互界面上设有若干按钮，通过触控所述若干按钮调用对应的数据监控模块、故障检测模块、参数标定模块、数据回显模块和存储器。

参见图3，下位机中的电源模块包括与OBD2诊断接口相连的短路保护电路，以及顺次与短路保护电路相连的电源滤波电路和DC-DC电路，DC-DC电路连接有控制单元、储存模块、CAN收发模块和下位机的蓝牙模块。在下位机故障或无下位机时仍自动进行车辆运行数据的存储。

其中监控系统硬件通过直接插入商用车的OBD2接头接收整车的所有CAN消息，并且这些CAN消息大多是符合J1939协议的。下位机通过CAN总线输入信号接收整车的发动机状态信息、变速箱状态信息、缓速器状态信息、ABS状态信息、仪表状态信息等等车辆的各部分部件发出的符合J1939协议的各种车辆信息，同时内置的蓝牙模块是时刻准备接收上位机发送的指令。在下位机故障或无下位机时仍自动进行车辆运行数据的存储。

当操作人员打开上位机软件时，点击其人机界面的功能按钮时，上位机立即会通过其内置的蓝牙模块将控制指令按照上下位机数据通信协议发送给下位机。下位机接收到上位机的控制指令后会做出相应的响应。假如操作人员点击的是在线监测功能按钮时，上位机向下位机发送在线监测指令，下位机的内嵌蓝牙模块收到指令后进行解析，然后向上位机回复准备就绪指令然后按照一定的周期将采集并解析后的车辆状态信息经过上下位机数据通信协议进行打包通过下位机蓝牙模块发送给上位机。上位机通过内置的蓝牙模块接收下位机发送的车辆状态信息并进行解析然后以曲线形式显示到上位机软件的人机交互界面上。

下位机主要完成的功能有：

1)采集原始车辆数据，采集的信号主要包括发动机的各种状态信息(包括发动机转速、发动机油门、发动机水温、风扇状态等等)，变速箱的各种状态信息(包括变速箱档位、速比等)，缓速器的状态信息(包括缓速器油温、缓速器水温、缓速器档位、缓速器电磁阀压力)，车速仪表(包括车速等)，ABS信息等。所有的状态信息都是符合J1939协议的CAN消息，都是通过下位机的CAN总线接口获得。

2)车辆数据解析与计算，主要将采集到的车辆信息，根据J1939协议进行数据解析与计算，得到具体的车辆状态数据。

3)车辆状态数据打包与发送，负责将解析了的车辆状态数据按照上下位机通讯协议进行重新组包，并通过内置的蓝牙模块进行发送。

4)数据记录存储。存储的数据信息主要系统配置参数、上位机及下位机设备信息、监控的车辆信息等数据，数据存储主要由下位机内部外扩的存储芯片来完成。当行车过程中，只要下位机与车辆进行正确连接，无论上位机是否存在以及与下位机是否建立连接，下位机都会将此次行驶过程中的车辆数据进行存储，后期通过上位机连接后可以对之前存储的行车数据进行回放显示

本系统的技术创新主要体现在硬件和软件两个方面，硬件方面主要是搭建了与整车的OBD2口直连的硬件采集系统(即下位机硬件)，其中主要包括主芯片、电源模块和蓝牙模块，其中蓝牙模块与主芯片通过串口进行连接，也即需要发送数据时主芯片将数据打包经串口到达蓝牙交互模块，然后由蓝牙模块发出，当有数据接收时蓝牙模块先接收数据然后送达串口，主芯片再从串口读取数据进行相应的动作。下位机设计与整车OBD2直插的接插件与整车CAN进行稳固连接，下位机的硬件结构图如图3所示。软件方面是主要体现在上位机的蓝牙模块型号因上位机型号不同，有可能会出现上位机的蓝牙模块是单通道工作模式的蓝牙模块，为了防止上下位机同时发送数据而出现数据冲突的情况设计了专门的通讯协议。控制器按照新的通信协议与上位机进行通信，同时要保证下位机发出的数据和终端的监控系统接收数据的实时性，又由于下位机和监控系统终端的时钟没办法同步，我们采用了以上位机的时钟为基准，并结合下位机发送的数据中加入发送数据包的序列号，以上位机接收数据的相对计时来达到实时性的目的，另外可以利用检查接收到的数据序列号来检验无线数据链路的连接状况。

上位机也即android移动终端(带蓝牙模块android智能手机)主要完成的功能有：

1)无线实时数据采集与曲线显示兼存储。此项功能主要完成实时监控车辆的状态信息。上位机通过内置的蓝牙模块先向下位机发送监测与配置指令，下位机接收到后回复准备就绪指令，然后停留短暂时间后向上位机周期性发送车辆信息，上位机收到下位机的准备就绪的指令后准备接收下位机的数据信息，接收到后解析下位机发送的车辆工作的各种数据，同时以图像的形式直观地显示与刷新车辆信息。车辆信息主要包括发动机状态信息、变速箱状态信息、缓速器状态信息、仪表、ABS状态信息等。此项功能只有在和下位机认证成功时才能进行。

2)上位机采集数据回显功能，上位机可以读取以前记录的车辆数据文件，以图像曲线的形式显示整个监视的动态过程，以方便后期进行数据分析。同时可以实现随时调节动态显示的频率、暂停、继续、前进、后退、回放等操作。此项功能在无下位机时仍可进行。

3)无线诊断功能，上位机通过实时监测到的数据进行初步分析(首先接收到数据是否正常、解析信号是否正常、各数据值综合分析判断)，看车辆各部分是否处于异常或者特殊的工作状态(例如水温超温、传感器异常、无线数据连接异常、ABS异常、缓速器退出等)然后以警示的方式告知操作人员车辆异常，从而达到实时诊断的目的。

4)下位机储存行车数据记录获取与显示功能。上位机可以通过发送特定指令蓝牙连接读取下位机存储芯片中的行车数据并进行图像显示与数据诊断。

Claims (8)

1.一种Android平台下诊断技术和蓝牙通信的移动终端商用车监控系统，其特征在于：包括具有OBD2诊断接口母端接头的商用车辆环境、具有蓝牙模块和OBD2诊断接口公端接头的下位机以及具有蓝牙模块的上位机；OBD2诊断接口能够传输车辆中符合J1939协议的车辆Can信息；上位机和下位机通过蓝牙模块进行通信；下位机还包括与OBD2诊断接口公端插头连接的电源模块、CAN收发模块，CAN收发模块还连接有控制单元，控制单元还连接有存储模块和下位机的蓝牙模块，电源模块连接控制单元、存储模块、CAN收发模块和下位机的蓝牙模块；上位机为Android移动终端。

2.根据权利要求1所述的一种Android平台下诊断技术和蓝牙通信的移动终端商用车监控系统，其特征在于：所述OBD2诊断接头采集的为商用车辆环境内部各部件的CANBUS总线的网络数据。

3.根据权利要求1所述的一种Android平台下诊断技术和蓝牙通信的移动终端商用车监控系统，其特征在于：所述下位机中的电源模块包括与OBD2诊断接口相连的短路保护电路，以及顺次与短路保护电路相连的电源滤波电路和DC-DC电路，DC-DC电路连接有控制单元、储存模块、CAN收发模块和下位机的蓝牙模块。

4.根据权利要求1所述的一种Android平台下诊断技术和蓝牙通信的移动终端商用车监控系统，其特征在于：所述的下位机还包括与控制单元相连接的数据采集模块、数据打包与发送模块、参数配置模块、异常处理模块、数据存储模块。

5.根据权利要求1所述的一种Android平台下诊断技术和蓝牙通信的移动终端商用车监控系统，其特征在于：所述商用车辆环境包括符合J1939信息的发动机、变速箱、缓速器、ABS和仪表信息，发动机、变速箱、缓速器、ABS和仪表信息通过OBD2诊断接口传输给下位机。

6.根据权利要求1所述的一种Android平台下诊断技术和蓝牙通信的移动终端商用车监控系统，其特征在于：所述上位机还包括人机交互界面、数据监控模块、存储器、配置模块、故障检测模块、参数标定模块和数据回显模块；

数据监控模块，用于向下位机发送监测指令，并将解析的下位机发送的车辆的发动机、变速箱、缓速器、ABS和仪表等各种数据存储在存储器中，同时以图像的形式直观地显示在人机交互界面上；

数据回显模块，用于读取存储器中以前记录的车辆运行数据文件，以图像曲线的形式在人机交互界面上显示。

7.根据权利要求6所述的一种Android平台下诊断技术和蓝牙通信的移动终端商用车监控系统，其特征在于：所述人机交互界面上设有若干按钮，通过触控所述若干按钮调用对应的数据监控模块、故障检测模块、参数标定模块、数据回显模块和存储器。

8.根据权利要求1所述的一种Android平台下诊断技术和蓝牙通信的移动终端商用车监控系统，其特征在于：所述控制单元与下位机的蓝牙模块通过串口相连，控制单元与CAN收发模块通过CAN口相连。