CN105045147A - 开关阵列电路和汽车诊断系统的通讯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种开关阵列电路和汽车诊断系统的通讯装置，开关阵列电路连接在控制器和连接器之间，包括电源模块、驱动模块、收发模块和开关阵列，其中：所述开关阵列具有多条由光控MOS继电器构成的开关通道，每条所述开关通道包括电源端口、驱动端口、数据端口和输出端口，所述驱动模块具有多个驱动端，所述收发模块具有多个由于收发诊断信号的收发端；其中，所述开关通道的电源端口接电源模块，所述开关通道的驱动端口接所述驱动模块相应的驱动端，所述开关通道的数据端口接收发模块的收发端，所述开关通道的输出端口接所述连接器相应的引脚。开关阵列电路采用了光电MOS继电器构成开关阵列，光电MOS继电器属于无触点开关，无噪音，生命周期长。

Description

开关阵列电路和汽车诊断系统的通讯装置

技术领域

本发明涉及汽车诊断技术，特别是涉及一种开关阵列电路和汽车诊断系统的通讯装置。

背景技术

传统汽车诊断系统的通讯装置多采用机械继电器开关。机械式继电器是电磁原理的有触点开关，有开关噪音污染，需要的驱动电流大，还有体积大，触点生命周期有短，量产成本高的弊端。也有的传统通讯装置采用模拟开关，多数模拟开关导通电阻大，不能满足CANBUS总线通讯需要，导通电阻小的模拟开关价格昂贵。

发明内容

本发明目的在于提供一种开关阵列电路，旨在解决传统汽车诊断系统的通讯装置的机械继电器触点生命周期有短，量产成本高发热问题。

本发明提供了一种开关阵列电路，连接在控制器和连接器之间，包括电源模块、驱动模块、收发模块和开关阵列，其中：

所述开关阵列具有多条由光控MOS继电器构成的开关通道，每条所述开关通道包括电源端口、驱动端口、数据端口和输出端口，所述驱动模块具有多个驱动端，所述收发模块具有多个由于收发诊断信号的收发端；

其中，所述开关通道的电源端口接电源模块，所述开关通道的驱动端口接所述驱动模块相应的驱动端，所述开关通道的数据端口接收发模块的收发端，所述开关通道的输出端口接所述连接器相应的引脚；所述控制器控制所述驱动模块工作，驱动相应的开关通道下打开或关闭，使得收发模块和连接器相应的端口接通或断开。

本发明还提供了一种汽车诊断系统的通讯装置，包括上述的开关阵列电路。

上述的开关阵列电路采用了光电MOS继电器构成开关阵列，光电MOS继电器属于无触点开关，无噪音，生命周期长。输入电流小，输出驱动电流大，能够驱动的电压高，很适合在汽车诊断系统的通讯装置中使用。体积小，量产成本低，符合ROHS环保指令。可适用于12V乘用车诊断应用，也可适用于24V重卡车诊断应用；包含各种协议单元，可三种协议同时使用，可编程选通到车辆诊断连接器的所有通讯脚或规定的通讯脚。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中汽车诊断系统的通讯装置的模块示意图；

图2为图1所示汽车诊断系统的通讯装置中的第一开关阵列的电路图；

图3为图1所示汽车诊断系统的通讯装置中第一驱动单元的电路图；

图4为图1所示汽车诊断系统的通讯装置中混合信号收发单元的电路图；

图5A、5B为图1所示汽车诊断系统的通讯装置中高速/容错CAN收发器(CAN2/3)的电路图；

图6A、6B为图1所示汽车诊断系统的通讯装置中两个kwp协议收发器(Kline1/2)的电路图；

图7为图1所示汽车诊断系统的通讯装置中J1708协议收发器的电路图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明较佳实施例中开关阵列电路，连接在控制器(11、12)和连接器20之间，包括电源模块31、驱动模块32、收发模块33和开关阵列34。本实施例中，连接器为26pin连接器。控制器包括主控制器和从控制器。

参考图2，所述开关阵列34具有多条由光控MOS继电器(G3EM-61-G1)构成的开关通道ORLn(n为正整数)，每条所述开关通道(以开关通道ORL43为例)包括电源端口JV_VRLY、驱动端口JV_OBD16-1、数据端口JV_IO4和输出端口15_10_IO4。所述驱动模块32具有多个驱动端，所述收发模块33具有多个由于收发诊断信号的收发端；

所述开关通道的电源端口接电源模块31，所述开关通道的驱动端口接所述驱动模块32相应的驱动端，所述开关通道的数据端口接收发模块33的收发端，所述开关通道的输出端口接所述连接器相应的引脚；所述控制器控制所述驱动模块32工作，驱动相应的开关通道下打开或关闭，使得收发模块33和连接器相应的端口接通或断开。

本方案采用了光电MOS继电器构成开关阵列34。光电MOS继电器属于无触点开关，无噪音，生命周期长。输入电流小，输出驱动电流大，能够驱动的电压高，很适合在汽车诊断系统的通讯装置中使用。体积小，量产成本低，符合ROHS环保指令。

所述收发模块33包括混合信号收发单元(参考图4)，所述开关阵列34包括第一开关阵列341(参考图2)，所述驱动模块32包括第一驱动单元321(参考图3)。在图2至图4中，相同标号的引脚是相互连接的。

所述混合信号收发单元包括多种协议收发器和模拟开关阵列34，用于匹配新、旧车型诊断以及车辆ECU编程，所述混合信号收发单元的收发端接所述第一开关阵列341的上各个开关通道的数据端口；

参考图2至图4，所述第一驱动单元321包括第一驱动芯片U34和第二驱动芯片U35，所述第一驱动芯片U34和第二驱动芯片U35的受控端口(SERS_JC7、SRCLR_JV7、SOE_JV7、SRCLK_JV7、RCLK_JV7)接所述控制器(图未示出)，所述第一驱动芯片U34和第二驱动芯片U35的驱动端口(JV_OBD16-n，n＝1，2，3……)作为所述驱动模块32的驱动端接所述第一开关阵列341相应的驱动端口JV_OBD16-n，n＝1，2，3……)。本实施例中，第一驱动单元321由所述主控制器控制

所述第一开关阵列341包括13条所述开关通道，每条所述开关通道包括一个所述光控MOS继电器。

所述第一驱动芯片和第二驱动芯片为芯片MAX4820，所述混合信号收发单元包括芯片JV700。

在进一步的实施例中，所述开关阵列34还包括第二开关阵列342，所述驱动模块32包括第二驱动单元322。所述收发模块33还包括高速CAN收发器U45(参考图5A)、容错CAN收发器U44(参考图5B)、kwp协议收发器U42、U43(参考图6A和6B)以及J1708协议收发器U41(参考图7)。这是考虑在24V车时应用，是对ASICJV700内的协议收发器的补充，ASICJV700主要用于12V车系。第二开关阵列342的每个开关通道的电路原理与第一开关阵列341的相同，第二驱动单元322的电路原理与第一驱动单元321的电路原理相同，此处省略附图。

所述高速CAN收发器U45、容错CAN收发器U44、kwp协议收发器U42、U43以及J1708协议收发器U41的收发端接所述第二开关阵列342的上各个开关通道的数据端口；

所述第二驱动单元322包括第三驱动芯片、第四驱动芯片和第五驱动芯片，所述第三驱动芯片、第四驱动芯片和第五驱动芯的受控端口接所述控制器，所述第三驱动芯片、第四驱动芯片和第五驱动芯的驱动端口接所述第二开关阵列342相应的驱动端口。本实施例中，第二驱动单元322由所述从控制器控制。

本实施例中，所述第三驱动芯片、第四驱动芯片和第五驱动芯片为芯片MAX4820。所述高速CAN收发器U45包括芯片TJA1054T(参考图5A)，所述容错CAN收发器U44包括芯片TJA1050T(参考图5B)，所述kwp协议收发器U42、U43为两个，均包括一个芯片Si9241AEY-T1TE3(参考图6A和6B)，所述J1708协议收发器U41包括芯片MAX3444EESA+(参考图7)。其中，高速CAN收发器的U45的收发端为ThirdCANL、ThirdCANH；容错CAN收发器U44的收发端为SecondCANL、SecondCANH；kwp协议收发器U42、U43的的收发端为KL1和KL2；J1708协议收发器U41的的收发端为J1708A、J1708B。上述的各个收发端通过继电器的转接与第二开关阵列342的数据端口连接。

优选地，所述第二开关阵列342包括26条所述开关通道，每条所述开关通道包括一个所述光控MOS继电器，每相应的条所述开关通道的输出端与一个所述连接器的相应的引脚连接。

上述的第一开关阵列341和第二开关阵列342的电源端口分别通过一可控开关36连接电源模块31，以控制第一开关阵列341和第二开关阵列342是否通电。

第二开关阵列342驱动及供电控制单元实现第2、3路CAN，第1、2路Kline，J17084个协议单元与26pin车辆诊断26pin连接器的隔离与选通控制，一方面保证每个协议单元到车辆连接器J21在默认状态为高阻状态，另一方面实现由应用软件命令控制选择需要的协议单元和26pin车辆诊断连接器J21连接。

一种汽车诊断系统的通讯装置，包括上述的开关阵列电路。

结合图1，对汽车诊断系统的通讯装置各个主器件的功能进行说明。

主控制器的USB用于：通过第一信号开关和HOST-PC的USB通讯；控制第二信号开关使主控制器或DPU431的UART通过WIFI/RJ45与HOST-PC通讯；接收第一信号开关的动作按键，控制第一信号开关，使混合信号ASICJV700(混合信号收发单元)在主控制器和DPU431间选通；接收HOST-PC命令，控制第一开关阵列341，使混合信号ASICJV700(混合信号收发单元)和26pin(车辆诊断)连接器连接，完成车辆诊断或ECU编程功能；通过UART和从控制器通讯，传送命令给从控制器，并接收从控制器的数据；还用于控制低电平控制单元和26pin连接器选通或断开；

DPU431用于和混合信号ASICJV700组合，向前兼容，完成旧车系诊断任务。DPU431的USB通过第一信号开关和HOST-PC通讯；DPU431的UART通过第二信号开关到WIFI和HOST-PC通讯；DPU431通过第一信号开关和混合信号ASICJV700通讯；

从控制器和主控制器、混合信号ASICJV700(混合信号收发单元)、CAN2/3(高速CAN收发器U45、容错CAN收发器U44)，Kline1/2(两个kwp协议收发器U42、U43)，J1708(J1708协议收发器U41)组合，完成ODX标准的诊断任务。

从控制器接收来自混合信号ASICJV700的J1850VPW、J1850PWM信号，完成J1850解码编码任务，并把编解码结果通过UART提供给主控制器。从控制器和收发器CAN2/3，Kline1/2，J1708通讯，能够完成24V电压车辆诊断功能，及扩展功能需要，并把诊断数据结果通过UART提供给主控制器，再由主控制器提交给HOST-PC打印、显示、存储。

电源模块31电路，为通讯装置提供所需电压源。先由车身电压降为5V。经两路LDO降为2路3.3V供。另外还将5V升压一路12V，供混合信号ASICJV700使用。上述的开关阵列电路和汽车诊断系统的通讯装置的有益效果如下：

1、可适用于12V乘用车诊断应用，也可适用于24V重卡车诊断应用；

2、通讯装置包含申请人自主知识产权的混合信号ASICJV700，包含各种协议单元，可三种协议同时使用，可编程选通到车辆诊断连接器的所有通讯脚或规定的通讯脚；

3、采用主、从处理器架构；

4、除了有混合信号ASICJV700外，和车辆通讯的协议单元还有CAN2/3，Kline1/2，J1708。这些协议单元和ASICJV700可程控组合，满足多个系统同时诊断或既诊断又监听的需要；

5、DPU431和混合信号ASICJV700组合，能向前兼容，满足旧标准的诊断需要；

6、本方案采用了光电MOS继电器构成开关阵列34。光电MOS继电器属于无触点开关，无噪音，生命周期长。输入电流小，输出驱动电流大，能够驱动的电压高，很适合在汽车诊断系统的通讯装置中使用。体积小，量产成本低，符合ROHS环保指令。可适用于12V乘用车诊断应用，也可适用于24V重卡车诊断应用；包含各种协议单元，可三种协议同时使用，可编程选通到车辆诊断连接器的所有通讯脚或规定的通讯脚。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种开关阵列电路，连接在控制器和连接器之间，其特征在于，包括电源模块、驱动模块、收发模块和开关阵列，其中：

所述开关阵列具有多条由光控MOS继电器构成的开关通道，每条所述开关通道包括电源端口、驱动端口、数据端口和输出端口，所述驱动模块具有多个驱动端，所述收发模块具有多个由于收发诊断信号的收发端；

其中，所述开关通道的电源端口接电源模块，所述开关通道的驱动端口接所述驱动模块相应的驱动端，所述开关通道的数据端口接收发模块的收发端，所述开关通道的输出端口接所述连接器相应的引脚；所述控制器控制所述驱动模块工作，驱动相应的开关通道下打开或关闭，使得收发模块和连接器相应的端口接通或断开。

2.如权利要求1所述的开关阵列电路，其特征在于，所述收发模块包括混合信号收发单元，所述开关阵列包括第一开关阵列，所述驱动模块包括第一驱动单元，其中：

所述混合信号收发单元包括多种协议收发器和模拟开关阵列，用于匹配新、旧车型诊断以及车辆ECU编程，所述混合信号收发单元的收发端接所述第一开关阵列的上各个开关通道的数据端口；

所述第一驱动单元包括第一驱动芯片和第二驱动芯片，所述第一驱动芯片和第二驱动芯片的受控端口接所述控制器，所述第一驱动芯片和第二驱动芯片的驱动端口作为所述驱动模块的驱动端接所述第一开关阵列相应的驱动端口。

3.如权利要求2所述的开关阵列电路，其特征在于，所述第一开关阵列包括13条所述开关通道，每条所述开关通道包括一个所述光控MOS继电器。

4.如权利要求2所述的开关阵列电路，其特征在于，所述收发模块还包括高速CAN收发器、容错CAN收发器、kwp协议收发器以及J1708协议收发器，所述开关阵列还包括第二开关阵列，所述驱动模块包括第二驱动单元，其中：

所述高速CAN收发器、容错CAN收发器、kwp协议收发器以及J1708协议收发器的收发端接所述第二开关阵列的上各个开关通道的数据端口；

所述第二驱动单元包括第三驱动芯片、第四驱动芯片、第五驱动芯片和第六驱动芯片，所述第三驱动芯片、第四驱动芯片、第五驱动芯片和第六驱动芯片的受控端口接所述控制器，所述第三驱动芯片、第四驱动芯片和第五驱动芯的驱动端口接所述第二开关阵列相应的驱动端口。

5.如权利要求4所述的开关阵列电路，其特征在于，所述第二开关阵列包括26条所述开关通道，每条所述开关通道包括一个所述光控MOS继电器，每相应的条所述开关通道的输出端与一个所述连接器的相应的引脚连接。

6.如权利要求4所述的开关阵列电路，其特征在于，所述控制器包括主控制器和从控制器，所述第一驱动单元由所述主控制器控制，所述第二驱动单元由所述从控制器控制。

7.一种汽车诊断系统的通讯装置，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的开关阵列电路。