CN105116871A - 信号传输电路和汽车诊断系统的通讯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信号传输电路和汽车诊断系统的通讯装置，包括均连接在控制器和连接器之间的第一传输通道和第二传输通道，以及连接在电源和所述连接器之间的第三传输通道；所述第一传输通道和第二传输通道用于所述控制器和所述连接器之间的隔离、选通控制以及收发诊断信号；所述第一传输通道和第二传输通道到所述连接器的默认状态为预设状态；所述第一传输通道和第二传输通道中其中一个为另一个的协议收发器的兼容性补充，以匹配不同协议的待诊断车型；所述第三传输通道用于提供可编程电压。设置多条传输通道，第一传输通道和第二传输通道中其中一个为另一个的协议收发器的兼容性补充，以匹配不同协议的待诊断车型。

Description

信号传输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，特别是涉及一种信号传输电路和汽车诊断系统的通讯装置。

背景技术

现代的汽车电子科技飞速发展，新增的汽车电子设备的通讯协议迅速更新换代，传统汽车诊断系统的通讯装置的不能满足新增协议的要求，兼容性不足。

发明内容

本发明目的在于提供一种能向前兼容，满足旧标准的诊断需要的信号传输电路，旨在解决传统汽车诊断系统的通讯装置的兼容性不足的问题。

本发明提供了一种信号传输电路，包括均连接在控制器和连接器之间的第一传输通道和第二传输通道，以及连接在电源和所述连接器之间的第三传输通道；所述第一传输通道和第二传输通道用于所述控制器和所述连接器之间的隔离、选通控制以及收发诊断信号；所述第一传输通道和第二传输通道到所述连接器的默认状态为预设状态；所述第一传输通道和第二传输通道中其中一个为另一个的协议收发器的兼容性补充，以匹配不同协议的待诊断车型；所述第三传输通道用于提供可编程电压。

本发明还提供了一种汽车诊断系统的通讯装置，包括上述的信号传输电路。

上述的信号传输电路设置多条传输通道，第一传输通道和第二传输通道中其中一个为另一个的协议收发器的兼容性补充，以匹配不同协议的待诊断车型。满足ODX(OpenDiagnosticdataeXchange，开放诊断数据交换)标准诊断系统的需要；能向前兼容，满足旧标准的诊断需要；可满足12V乘用车诊断、车辆ECU(Electriccontrolunit)编程，也可满足24V重卡车诊断和车辆ECU编程；满足ISO22900-1道路车辆模块化汽车通信接口(MVCI，ModularVehicleCommunicationInterface)第一部分；满足多个系统同时诊断或既诊断又监听的需要。

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兼容性收发器单元的高速/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兼容性收发器单元的两个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兼容性收发器单元的J1708协议收发器的电路图；

图8为图1所示汽车诊断系统的通讯装置中第三开关阵列的接地输出通道的电路图；

图9为图1所示汽车诊断系统的通讯装置中第三开关阵列的编程电压输出通道的电路图。

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汽车诊断系统的通讯装置，设置有信号传输电路，该信号传输电路包括第一传输通道11、第二传输通道12、第三传输通道13。第一传输通道11和第二传输通道12均连接在控制器20和第一连接器30之间。第三传输通道13连接在电源40和第一连接器30之间。本实施例中，第一连接器30为26pin连接器。控制器20包括主控制器20A和从控制器2B。

本实施例中，所述第一传输通道11连接于所述主控制器20A和所述第一连接器30之间并由所述主控制器20A控制，所述第二传输通道12连接于所述从控制器2B和所述第一连接器30之间并由所述从控制器2B控制。

所述第一传输通道11和第二传输通道12用于所述控制器20和所述第一连接器30之间的隔离、选通控制以及收发诊断信息；所述第一传输通道11和第二传输通道12中其中一个为另一个的协议收发器的兼容性补充，以匹配不同协议的待诊断车型；所述第一传输通道11和第二传输通道12到所述连接器的默认状态为预设状态，如高阻状态或低阻状态。所述第三传输通道13用于提供可编程电压。

本实施例中，所述第一传输通道11包括依次连接在所述控制器20和所述第一连接器30之间的第一信号开关111、混合信号收发单元112和第一开关阵列113，其中：混合信号收发单元112包括混合信号芯片ASICJV700，ASICJV700的每个通讯端口到车辆第一连接器30的选通控制由ASICJV700内部的开关阵列和第一开关阵列113组合实现。

所述第一开关阵列113包括多条开关通道；所述第一信号开关111用于控制所述混合信号收发单元112的TTL逻辑端接通到所述主控制器20A或兼容性通讯模块15；所述混合信号收发单元112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112的收发端接所述第一开关阵列113的上各个开关通道的数据端口，各条所述开关通道的输出端口接所述第一连接器30相应的引脚。

进一步地，第一信号开关111用于将ASICJV700的TTL逻辑端选通到主控制器20A或兼容性通讯模块15。选通到主控制器20A时，完成车辆ECU编程功能，新车型诊断功能。选通到兼容性通讯模块15时，完成旧车型诊断功能。在ASICJV700的TTL逻辑端选通到主控制器20A或兼容性通讯模块15的同时，主控制器20A或兼容性通讯模块15的USB总线也被选通到USB-B型连接器。第一信号开关111根据其功能，可利用现有技术的电路实现本实施方式，这里不列举。

所述第二传输通道12包括兼容性收发器单元121和第二开关阵列122。所述第二开关阵列122包括多条开关通道；所述兼容性收发器单元121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协议收发器的输入端接所述控制器20，收发端接所述第二开关阵列122的上各个开关通道的数据端口，各条所述开关通道的输出端口接所述第一连接器30相应的引脚。

在更具体的实施例中，所述通讯装置的信号传输电路还包括驱动单元(图未示出)，各条所述开关通道还包括电源端口和驱动端口，所述驱动单元的驱动端接所述开关通道的驱动端口，所述开关通道的电源端口接所述电源40。所述驱动单元包括多个驱动芯片MAX4820。

第一开关阵列113和第二开关阵列122每个开关通道的电路原理相同，用于驱动该第一开关阵列113和第二开关阵列122的驱动单元的电路原理也相同。参考图2，以第一开关阵列113为例说明具体实施例，第一开关阵列113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。更具体地，每条所述开关通道包括一个光控MOS继电器，所述光控MOS继电器的发光部分的输入端1和输出端2分别作为所述开关通道的电源端口JV_VRLY和驱动端口JV_OBD16-1，所述光控MOS继电器的受光部分的输入端3和输出端4分别作为所述开关通道的数据端口JV_IO4和输出端口15_10_IO4。

开关通道的电源端口接电源40，所述开关通道的驱动端口接所述驱动单元相应的驱动端，所述开关通道的数据端口接混合信号收发单元112和兼容信收发单元的收发端，所述开关通道的输出端口接所述第一连接器30相应的引脚；所述控制器20控制所述驱动单元工作，驱动相应的开关通道下打开或关闭，使得混合信号收发单元112和兼容信收发单元和第一连接器30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。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。

参考图2至图4，在图2至图4中，相同标号的引脚是相互连接的。所述驱动单元包括第一驱动芯片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20(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……)作为所述驱动单元的驱动端接所述第一开关阵列113相应的驱动端口(JV_OBD16-n，n＝1，2，3……)。本实施例中，第一驱动芯片U34和第二驱动芯片U35由所述主控制器20A控制。

所述第一开关阵列113包括13条所述开关通道。所述第一驱动芯片和第二驱动芯片为芯片MAX4820。

所述兼容信收发单元还包括高速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。

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122的上各个开关通道的数据端口；

驱动单元包括第三驱动芯片、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20，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122相应的驱动端口。本实施例中，第三驱动芯片、第四驱动芯片和第五驱动芯片由所述从控制器2B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122的数据端口连接。

优选地，所述第二开关阵列122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第一连接器30的相应的引脚连接。

上述的第一开关阵列113和第二开关阵列122的电源端口分别通过一可控开关连接电源40，以控制第一开关阵列113和第二开关阵列122是否通电。

第二开关阵列122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第一连接器30的隔离与选通控制，一方面保证每个协议单元到车辆第一连接器30J21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车辆诊断第一连接器30J21连接。

本实施例中，第三传输通道13包括编程电压产生电路和第三开关阵列，所述编程电压产生电路用于提供可编程电压，所述第三开关阵列包括多条接地输出通道和多条用于输出所述可编程电压的编程电压输出通道，所述第三开关阵列由所述控制器20驱动，具体是由主控制器20A的GPIO控制。

编程电压产生电路包括：DC-DC升压控制器20，将12P0V的电压提升为27P0V；可调小功率低压差电压调节器，将27V电压降为5V到2V电压，跳变为0P1V，通过改变接入的反馈电阻实现可调输出；可程控数字电位器，一边通过与主控制器20A连接，输出接小功率低压差电压调节器，随电位器值的改变，输出电压在5V到20V之间改变。这一电压输出到第一连接器30，为车辆ECU提供可编程电压。编程电压产生电路可由现有技术实现，这里就不一一列举实施方式。

参考图8，为其中一条接地输出通道的电路原理图，其包括一NPN型三极管Q22，其基极通过一电阻R101作为通道的输入端IO_GND16_15接主控制器20A的GPIO，发射极接地，集电极作为通道的输出端-BOD16-15接第一连接器30的相应引脚。参考图9，为其中一条编程电压输出通道的电路原理图，其包括一NPN型三极管Q7和一PNP型三极管Q9，三极管Q7的基极作为通道的输入端IO_PWR16_6接主控制器20A的GPIO，发射极接地，集电极分别通过电阻接三极管Q9的基极和发射极，三极管Q9的集电极作为通道的输出端-IOB16-6接第一连接器30的相应引脚。

第三传输通道13实现编程电压输出、接地输出电路到车辆诊断第一连接器30的隔离与选通控制。使在默认状态为高阻状态，而主控制器20A通过软件命令控制选择需要的输出到第一连接器30。

在进一步的实施例中，所述通讯装置还包括模拟电压转换电路61和第二连接器62，所述模拟电压转换电路61连接在所述控制器20和所述第二连接器62之间，用于将所述第二连接器62输入的电压转换后输入到所述控制器20。本实施例中，所述模拟电压转换电路61与所述主控制器20A连接第二连接器62我15pin连接器，可引入6路模拟电压，输出一路12V电源40。模拟电压转换电路61，将输入的模拟电压调整在ADC允许的范围内输入到主控制器20A中。

本信号传输电路还包括上传通道14，上传通道14连接在所述控制器20和上位机50之间，所述上传通道14用于与所述上位机50进行诊断信息交互。具体地，所述上传通道14连接于所述主控制器20A和所述上位机50之间并由所述住控制器20控制。所述上传通道14包括第二信号开关141和网络连接模块142，所述网络连接模块142通过所述第二信号开关141与所述主控制器20A连接，所述网络连接模块142与所述上位机50进行有线或无线连接，以进行所述诊断信息交互。网络连接模块142包括USB端口、WIFI模块以及RJ45端口。上位机50可以是个人计算机。网络连接模块142将诊断信息上传给上位机50以打印、显示或存储。第二信号开关141用于选通主控制器20A哪种网络连接模块142输出的诊断信息传输到上位机50，其可以使用现有技术实现该实施方式，这里不赘述。

通讯装置通过香蕉插孔71向外部引出5到20V的编程电压供编程使用。

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20A可以执行以下功能：通过第一信号开关111和上位机50的USB通讯；控制第二信号开关141使主控制器20A或兼容性通讯模块15的UART通过WIFI/RJ45与上位机50通讯；接收第一信号开关111的动作按键70控制第一信号开关111，使混合信号芯片ASICJV700在主控制器20A和兼容性通讯模块15间选通；接收上位机50命令，控制第一开关阵列113，使混合信号芯片ASICJV700和26pin(车辆诊断)第一连接器30连接，完成车辆诊断或ECU编程功能；通过UART和从控制器2B通讯，传送命令给从控制器2B，并接收从控制器2B的数据；还用于控制低电平控制单元72和26pin第一连接器30选通或断开；接收上位机50命令，控制第三开关阵列，使5到20V编程电压选通到第一连接器30；接收来自第二连接器62的模拟电压，经ADC转化，实现模拟电压测量。还对电源40中的5V电压，车身电压进行测量，5到20V的编程电压监测。

兼容性通讯模块15用于和混合信号芯片ASICJV700组合，向前兼容，完成旧车系诊断任务。兼容性通讯模块15的USB通过第一信号开关111和上位机50通讯；兼容性通讯模块15的UART通过第二信号开关141到WIFI和上位机50通讯；兼容性通讯模块15通过第一信号开关111和混合信号芯片ASICJV700通讯。优选地，兼容性通讯模块15为DPU431通讯模块。

从控制器2B和主控制器20A、混合信号芯片ASICJV700(混合信号收发单元112)、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2B接收来自混合信号芯片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20A。从控制器2B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20A，再由主控制器20A提交给上位机50打印、显示、存储。

电源40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，供混合信号芯片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、满足ODX标准诊断系统的需要；

2、满足ISO22900-1道路车辆模块化汽车通信接口(MVCI)第一部分：硬件设计要求。

3、可满足12V乘用车诊断、车辆ECU编程，也可满足24V重卡车诊断和车辆ECU编程；

4、通讯装置包含申请人自主知识产权的混合信号芯片ASICJV700、第一信号开关、第二信号开关、第一开关阵列、第二开关阵列和第三开关阵列包含各种协议单元，通过这些信号开关和开关阵列，可以通过编程将各协议单元选通到车辆诊断连接器的所有通讯脚，或将三种协议单元组合选通到规定的通讯脚包含各种协议单元。

5、采用主、从处理器架构；

6、除了有混合信号芯片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；

7、兼容性通讯模块15和混合信号芯片ASICJV700组合，能向前兼容，满足旧标准的诊断需要；

8、本方案采用了设置多条传输通道，第一传输通道和第二传输通道中其中一个为另一个的协议收发器的兼容性补充，以匹配不同协议的待诊断车型，通过信号开关、阵列开关，满足多个系统同时诊断或既诊断又监听的需要。

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 (8)

1.一种信号传输电路，其特征在于，包括均连接在控制器和连接器之间的第一传输通道和第二传输通道，以及连接在电源和所述连接器之间的第三传输通道；所述第一传输通道和第二传输通道用于所述控制器和所述连接器之间的隔离、选通控制以及收发诊断信号；所述第一传输通道和第二传输通道到所述连接器的默认状态为预设状态；所述第一传输通道和第二传输通道中其中一个为另一个的协议收发器的兼容性补充，以匹配不同协议的待诊断车型；所述第三传输通道用于提供可编程电压。

2.如权利要求1所述的信号传输电路，其特征在于，所述第一传输通道包括依次连接在所述控制器和所述连接器之间的信号开关、混合信号收发单元和第一开关阵列，其中：

所述第一开关阵列包括多条开关通道；

所述信号开关用于控制所述混合信号收发单元的TTL逻辑端接通到所述控制器或兼容性通讯模块；

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，各条所述开关通道的输出端口接所述连接器相应的引脚；所述兼容性通讯模块用于向前兼容，完成旧车型诊断功能。

3.如权利要求1所述的信号传输电路，其特征在于，所述第二传输通道包括兼容性收发器单元和第二开关阵列，其中：

所述第二开关阵列包括多条开关通道；

所述兼容性收发器单元包括高速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协议收发器的输入端接所述控制器，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，各条所述开关通道的输出端口接所述连接器相应的引脚。

4.如权利要求2或3所述的信号传输电路，其特征在于，所述信号传输电路还包括驱动单元，各条所述开关通道还包括电源端口和驱动端口，所述驱动单元的驱动端口接所述开关通道的驱动端口，所述开关通道的电源端口接所述电源。

5.如权利要求4所述的信号传输电路，其特征在于，每条所述开关通道包括一个光控MOS继电器，所述光控MOS继电器的发光部分的输入端和输出端分别作为所述开关通道的电源端口和驱动端口，所述光控MOS继电器的受光部分的输入端和输出端分别作为所述开关通道的数据端口和输出端口。

6.如权利要求1所述的信号传输电路，其特征在于，所述第三传输通道包括编程电压产生电路和第三开关阵列，所述编程电压产生电路用于提供可编程电压，所述第三开关阵列包括多条接地输出通道和多条用于输出所述可编程电压的编程电压输出通道，所述第三开关阵列由所述控制器驱动。

7.如权利要求1、2或3所述的信号传输电路，其特征在于，所述控制器包括主控制器和从控制器，所述第一传输通道连接于所述主控制器和所述连接器之间并由所述主控制器控制，所述第二传输通道连接于所述从控制器和所述连接器之间并由所述从控制器控制。

8.一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7任一项所述的信号传输电路。