CN116088459A - Obd接口的引脚切换电路及故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及一种OBD接口的引脚切换电路和故障诊断装置，包括信号总线，信号总线与OBD接口的引脚连接；第一信号收发器组，第一信号收发器组与信号总线连接；引脚配置阵列，引脚配置阵列包括多个配置位组，每个配置位组包括多个配置位，每个配置位组中的每个配置位的其中一端均与同一个OBD接口的引脚连接；和第二信号收发器组，第二信号收发器组用于接收或发送信号，每个配置位组中的每个配置位的另一端与第二信号收发器组连接，以控制信号是否在OBD接口的引脚和第二信号收发器组之间传输。本发明可以适配多种车辆故障诊断协议，且支持同时传输多种不同类型的诊断信号与车辆的OBD系统进行通信。

Description

OBD接口的引脚切换电路及故障诊断装置

技术领域

本发明涉及车辆故障诊断的技术领域，具体涉及一种OBD接口的引脚切换电路及故障诊断装置。

背景技术

车载自动诊断系统(On Board Diagnostics，以下简称为OBD)是用于监控汽车是否产生故障或尾气超标的检测系统。车载诊断系统通过各种与排放有关的部件信息，连接到汽车电控单元ECU(Electronic Control Unit)，ECU具备检测和分析与排放相关故障的功能。当出现排放故障时，ECU记录故障信息和相关代码，并通过故障灯发出警告，告知驾驶员。

“OBDⅡ”是“on Board DiagnositicsⅡ”，即Ⅱ型车载诊断系统的缩写。为使汽车排放和驱动性相关故障的诊断标准化，从1996年开始，凡在美国销售的全部新车，其诊断仪器、故障编码和检修步骤必须符合OBDⅡ程序规定。随着经济全球化和汽车国际化的程度越来越高，作为驱动性和排放诊断基础，OBDⅡ系统将得到越来越广泛的实施和应用。

汽车OBD接口即汽车诊断座是解码器(车辆故障诊断装置)连接车辆ECU行车电脑的接口，车辆故障诊断装置连接汽车诊断座之后可以查看汽车是否有故障码及故障记录，通过车辆故障诊断装置连接汽车诊断座能使维修人员很快判断汽车故障，提高维修效率。

然而现实情况是，不同车型的OBD系统所使用的诊断协议可能不同，使用同一诊断协议的不同生产商所定义的该协议对应的OBD接口的引脚也不尽相同，在车辆需要维修诊断时，需先查询该种车辆生产厂家所使用诊断协议的对应OBD接口引脚，给维修人员的工作增加了复杂度。另外，部分老车型的OBD系统中会使用多种不同的诊断协议进行通信，或者在同一个OBD系统的ECU也会使用多种不同的诊断协议。而现有技术中的OBD诊断接头通常只支持使用一种诊断协议收发器与车辆的OBD系统进行通信，因此给车辆的诊断和维修带来了不便。

发明内容

基于此，本发明提供了一种OBD接口的引脚切换电路及故障诊断装置，其可以适配多种车辆故障诊断协议，为车辆的诊断和维修提供了方便。

本发明是通过如下方案实现的：

本发明实施例的第一方面提供了一种OBD接口的引脚切换电路，包括:

信号总线，所述信号总线用于传输信号，所述信号总线与所述OBD接口的引脚连接；

第一信号收发器组，所述第一信号收发器组用于接收或发送信号，所述第一信号收发器组与所述信号总线连接；

引脚配置阵列，所述引脚配置阵列包括多个配置位组，每个所述配置位组包括多个配置位，每个所述配置位组中的每个所述配置位的其中一端均与同一个所述OBD接口的引脚连接；和

第二信号收发器组，所述第二信号收发器组用于接收或发送信号，每个所述配置位组中的每个所述配置位的另一端与所述第二信号收发器组连接，每个所述配置位在导通或断开状态之间切换，以控制信号是否在所述OBD接口的引脚和所述第二信号收发器组之间传输。

进一步地，还包括信号通断模组，所述信号通断模组连接于所述OBD接口的引脚和所述信号总线之间；所述信号通断模组在导通或断开状态之间切换，以控制信号是否在所述OBD接口的引脚和所述信号总线之间传输。

进一步地，还包括第一信道通断模组，所述第一信道通断模组连接于所述信号总线连接和所述第一信号收发器组之间；所述第一信道通断模组在导通或断开状态之间切换，以控制信号是否在所述第一信号收发器组和所述信号总线之间传输。

进一步地，所述信号总线包括第一信号总线和第二信号总线；

所述第一信道通断模组分别与所述第一信号总线和所述第二信号总线连接；

所述信号通断模组包括第一信号通断模组和第二信号通断模组，所述第一信号通断模组包括m个第一受控开关，m个所述第一受控开关分别与m个所述OBD接口的引脚连接，每个所述第一受控开关还与所述第一信号总线连接，所述第一受控开关在导通或断开状态之间切换；所述第二信号通断模组包括m个第二受控开关，m个所述第二受控开关分别与m个所述OBD接口的引脚连接，每个所述第二受控开关还与所述第二信号总线连接，其中m大于等于1。

进一步地，所述第一信号收发器组包括n个第一信号收发器，每个所述第一信号收发器均与所述第一信号总线和所述第二信号总线连接，其中n大于等于1；

所述第一信道通断模组包括2n个第三受控开关，所述第三受控开关连接于所述第一信号总线和所述第一信号收发器之间，和/或所述第三受控开关连接于所述第二信号总线和所述第一信号收发器之间；或所述第一信道通断模组包括n个双路受控开关，所述双路受控开关均与所述第一信号总线和所述第二信号总线连接，并且所述双路受控开关还与所述第一信号收发器连接，所述双路受控开关在导通或断开状态之间切换。

进一步地，第二信道通断模组，所述第二信道通断模组连接于所述引脚配置阵列和所述第二信号收发器组之间，所述第二信道通断模组在导通或断开状态之间切换，以控制信号是否在所述引脚配置阵列和所述第二信号收发器之间传输。

进一步地，每个所述配置位组包括x对所述配置位，

所述第二信道通断模组包括x对第四受控开关，x对所述第四受控开关与所述第二信号收发器组连接，每对所述第四受控开关各自还与每个所述配置位组中的其中一对配置位的另一端连接；或者所述第二信道通断模组包括x个第五受控开关，x个所述第五受控开关与所述第二信号收发器组连接，每个所述第五受控开关各自还与每个所述配置位组中的其中一对配置位的另一端连接，其中x大于等于1。

进一步地，所述第二信号收发器组包括x个第二信号收发器，其中x大于等于1；

x对所述第四受控开关分别与x个所述第二信号收发器依次连接；或者x个所述第五受控开关分别与x个所述第二信号收发器依次连接。

进一步地，还包括终端电阻加载单元，所述终端电阻加载单元包括开关单元和与其连接的终端电阻；所述终端电阻加载单元连接于所述第一信号收发器组和所述第一信道通断模组之间，或者所述终端电阻加载单元连接于所述第一信道通断模组和所述信号总线之间；和/或所述终端电阻加载单元连接于所述第二信号收发器组和所述第二信道通断模组之间，或者所述终端电阻加载单元连接于所述第二信道通断模组和所述引脚配置阵列之间；

所述开关单元用于控制所述终端电阻连接于所述OBD接口的引脚和所述第一信号收发器组之间，以匹配信号传输阻抗；和/或，所述开关单元用于控制所述终端电阻连接于所述OBD接口的引脚和所述第二信号收发器组之间，以匹配信号传输阻抗。

进一步地，还包括单线CAN收发器和第六受控开关，所述单线CAN收发器通过所述第六受控开关连接至对应的所述OBD接口的引脚。

进一步地，还包括多路复用器和控制单元，所述控制单元用于向所述第一信道通断模组、所述第二信道通断模组、所述信号通断模组、终端电阻加载单元、所述多路复用器中的至少一个发送控制信号；

所述多路复用器与所述第一信号收发器组、所述第二信号收发器组、所述单线CAN收发器中的至少一个连接。

进一步地，还包括第一电源单元；所述第一电源单元包括第一电源电压输入端、第一电源电压输出端、第一电源控制信号输入端，所述第一电源控制信号输入端与所述控制单元相连接；

所述第一电源电压输入端接入第一预设电压，所述第一电源电压输出端与所述第二信号收发器组和/或所述多路复用器连接，所述第一电源电压输出端用于输出第二电压。

进一步地，所述第一电源单元还包括第一三极管、第一MOS管、第一电阻和第一降压芯片，所述第一三极管的基极与所述第一电源控制信号输入端电性连接，所述第一三极管的集电极通过所述第一电阻与所述第一电源电压输入端电性连接，所述第一三极管的集电极还与所述第一MOS管的栅极电性连接，所述第一三极管的发射极与接地端电性连接，所述第一MOS管的源极与所述第一电源电压输入端电性连接，所述第一MOS管的漏极与所述第一降压芯片的输入端电性连接，所述第一降压芯片的输出端与所述第一电源电压输出端电性连接。

进一步地，还包括第二电源单元；所述第二电源单元包括第二电源电压输入端、第二电源电压输出端、第二电源控制信号输入端，所述第二电源控制信号输入端与所述控制单元相连接；

所述第二电源电压输入端接入第三预设电压，所述第二电源电压输出端与所述第一信号收发器组和/或所述第二信号收发器组连接，所述第二电源电压输出端用于输出第四电压。

进一步地，所述第二电源单元还包括第二三极管、第二MOS管和第二电阻，所述第二三极管的基极与所述第二电源控制信号输入端电性连接，所述第二三极管的集电极通过所述第二电阻与所述第二电源电压输入端电性连接，所述第二三极管的集电极还与所述第二MOS管的栅极电性连接，所述第二三极管的发射极与接地端电性连接，所述第二MOS管的源极与所述第二电源电压输入端电性连接，所述第二MOS管的漏极与第二电源电压输出端连接。

进一步地，所述第二电源单元还包括第三MOS管，所述第三MOS管的栅极所述第二MOS管的栅极电性连接，所述第三MOS管的源极所述第二MOS管的源极电性连接，所述第三MOS管的漏极所述第二MOS管的漏极电性连接。

进一步地，所述第二电源单元还包括第三电源电压输出端，所述第三电源电压输出端与所述单线CAN收发器和/或所述终端电阻加载单元连接，所述第三电源电压输出端用于输出第五电压。

进一步地，所述第二电源单元还包括升压芯片，所述升压芯片的输入端与所述第二MOS管的漏极电性连接，所述升压芯片的输出端与所述第三电源电压输出端电性连接。

进一步地，还包括连接元件，所述连接元件装载在所述配置位上，以使配置位的两端连通。

进一步地，所述连接元件是电阻或开关。

进一步地，所述受控开关包括光耦合器。

进一步地，所述第一信号收发器和/或所述第二信号收发器包括如下至少一种：

普通CAN信号收发器、高速CAN信号收发器、中速CAN信号收发器和低速CAN信号收发器。

进一步地，还包括CAN信号扩展芯片；所述CAN信号扩展芯片与对应的所述普通CAN信号收发器相连接，所述CAN信号扩展芯片接收或处理来自所述普通CAN信号收发器发送的信号。

本发明实施例的第二方面提供了一种故障诊断装置，包括OBD接口以及如本发明实施例的第一方面所述的OBD接口的引脚切换电路，所述OBD接口与所述OBD接口的引脚切换电路连接。

本发明实施例提供的一种OBD接口的引脚切换电路，通过预先设置引脚配置阵列上的配置位为导通或断开的状态，则被导通的配置位能传输车辆信号。根据不同诊断协议所定义的不同的信号传输引脚，将与这些引脚对应的配置位导通，则引脚配置阵列可传输不同类型的车辆信号。或者将引脚配置阵列上多个配置位导通，使其连接多个符合不同诊断协议规范所定义的信号传输引脚，则引脚配置阵列可同时传输不同类型的车辆信号。引脚配置阵列可将从引脚获得的车辆信号传输至第二信号收发器组，第二信号收发器组可对车辆信号进行处理。第二信号收发器组也可以将车辆信号通过引脚配置阵列传输至引脚。

基于上述的有益效果，在制造/测试/调试/使用本发明实施例的OBD接口的引脚切换电路时，用户或员工可以根据不同制造/诊断/测试的需求，可在引脚配置阵列上将某一个或某一些配置位设置为导通或断开的状态，从而可以满足制造/测试/调试的不同需求，增强了制造/测试/调试的灵活性。

另外，引脚输出的车辆信号可通过信号总线传输至第一信号收发器组，第一信号收发器组也可通过信号总线向引脚传输车辆信号。也就是说，在本发明实施例的OBD接口的引脚切换电路中，既可以通过与OBD接口的引脚连接的引脚配置阵列，将由引脚获取的车辆信号发送至第二信号收发器组，或将由第二信号收发器组输出的车辆信号传输至引脚。或也可以通过与OBD接口的引脚连接的信号总线，将由引脚获取的车辆信号发送至第一信号收发器组，或将由第一信号收发器组输出的车辆信号传输至引脚。或可以通过共同与OBD接口的引脚连接的引脚配置阵列连接、信号总线，将由第一信号收发器组和/或第二信号收发器组输出的车辆信号传输至引脚，或将由引脚获取的车辆信号发送至第一信号收发器组和/或第二信号收发器组。也就是说，在本发明的另一些实施例中，车辆信号可以同时在引脚配置阵列和信号总线上传输，第一信号收发器组和第二信号收发器组可以同时接收/发送/处理车辆信号。由此，在进行车辆诊断或维修时，方便用户的操作。

在本发明的另一个实施例中，引脚切换电路还可以包括多对信号总线，多个信号收发器通过多对信号总线可与不同的车辆OBD系统进行通信，或多个信号收发器通过多对信号总线可与同一车辆上多个应用了不同诊断协议的电子控制单元进行通信，且每一个信号收发器对应的通信传输线路互不干扰，为车辆的诊断和维修提供了方便。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图说明

图1为传统技术中的OBD接口的引脚的布局示意图；

图2为本发明提供的一种OBD接口的引脚切换电路的结构示意图；

图3为本发明提供的一种OBD接口的引脚切换电路中引脚配置阵列的结构示意图；

图4为本发明提供的一种OBD接口的引脚切换电路的终端电阻加载单元的电路示意图；

图5为本发明提供的一种OBD接口的引脚切换电路的第一电源单元的电路示意图；

图6为本发明提供的一种OBD接口的引脚切换电路的第二电源单元的电路示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

如图1所示，图1为传统技术中的OBD接口的引脚的布局示意图，其中1、3、6、8、9、11、12、13和14引脚可以根据厂家的实际情况进行自定义；2引脚为SAE J1850信号总线正极；10引脚为SAE J1850信号总线负极；4引脚为底盘接地；5引脚为信号接地；7引脚为K线；15引脚为L线；16引脚为常电源正极。

本发明提供了一种OBD接口的引脚切换电路，应用于车辆故障诊断装置，该车辆故障诊断装置包括外壳，外壳上设有接口孔位，接口孔位内设有OBD接口，车辆故障诊断装置通过OBD接口连接汽车诊断座，车辆故障诊断装置与汽车的车载系统通过特定的诊断协议进行通信。车辆故障诊断装置可从汽车诊断座获取车辆的故障码及故障记录等。在一些实施例中，该车辆故障诊断装置还可以提供故障码查询功能，或者，该车辆故障诊断装置还可以与手机、平板等智能终端信号连接，在智能终端的远程控制下，实现上述的功能，并将获取到的诊断数据发送给智能终端。

如图2所示，图2为本发明实施例提供的一种OBD接口的引脚切换电路的结构示意图。该引脚切换电路包括第一信号收发器组、第二信号收发器组、第一信道通断模组、第二信道通断模组、引脚配置阵列、第一信号通断模组、第二信号通断模组、第一信号总线146、第二信号总线132、终端电阻加载单元U22、多路复用模块、控制单元A、第一电源单元30和第二电源单元40。

具体的，第一信号收发器组包括n个第一信号收发器，在图2中，第一信号收发器组包括3个第一信号收发器，分别包括高速CAN收发器U26、低速CAN信号收发器U25和单线CAN收发器U24。其中，第一信号收发器可以接收/发送符合预设车辆诊断协议规范的车辆数据。通过OBD接口的引脚连接汽车诊断座，引脚切换电路可读取汽车电控单元ECU的诊断信息，或引脚切换电路向汽车诊断座写入配置或参数等信息。

具体地，第一信号收发器通常会包括两条用于传输车辆信号的信号线路，这两条信号线路分别与两条信号总线一一连接，或者这两条信号线路各自可通过第三受控开关或双路受控开关与两条信号总线一一连接。车辆的车载系统将车辆信号输出到本发明实施例的引脚切换电路后，OBD接口的引脚可将车辆信号经第一受控开关和第二受控开关、信号总线、第三受控开关输出至第一信号收发器，反之亦然。在此过程中，车辆信号从其中一个第一信号收发器输出至OBD接口的引脚的过程中，或车辆信号从OBD接口的引脚输出至其中一个第一信号收发器的过程中，车辆信号经过的传输线路，以及分布在这些传输线路上的OBD接口的引脚、第一受控开关和第二受控开关、第三受控开关、第一信号收发器等会构成信道，其中，每个信道包括两条信号传输线路。

在本发明的实施例中，第一信号收发器组中的每个第一信号收发器都与其对应的信道连接，每个信道都包括高电平和低电平两条差分信号传输线路。第二信号收发器组中的每个第二信号收发器都与其对应的信道连接，每个信道也都包括高电平和低电平两条差分信号传输线路。在本发明实施例中，以高速CAN收发器U26为例，其两条信号线路分别与第一信号总线146和第二信号总线132连接；并可以通过第一信号总线146和第二信号总线132，与相对应的OBD接口10上的引脚连接。

信道通断模组包括第一信道通断模组和第二信道通断模组。第一信道通断模组用于控制第一信号收发器组是否与第一信号总线146和第二信号总线132两者连接，第二信道通断模组用于控制第二信号收发器组是否与引脚配置阵列50的连接。在本实施例中，第一信道通断模组用于控制第一信号收发器组中每一个信号收发器是否与第一信号总线146和第二信号总线132之间的连接，第二信道通断模组用于控制第二信号收发器组中每一个信号收发器是否与引脚配置阵列50中所对应的配置位的连接。

在图2中，第一信道通断模组和第二信道通断模组各自包括多个双路继电器。具体的，第一信道通断模组包括继电器K51和继电器K53，第二信道通断模组包括继电器K55、继电器K57和继电器K59，其中，每个继电器分别单独控制与其对应连接的信号收发器的信道与信号总线之间的通断。在其他的实施例中，信道通断模组还可以包括2n或2x个受控开关，通过一对受控开关分别控制对应信号线路的通断，或者说，信道通断模组也可以由受控开关与继电器组合而成。

在本发明实施例中，OBD接口10的每个引脚通过第一信号通断模组与第一信号总线146连接，以及，OBD接口10的每个引脚还通过第二信号通断模组与第二信号总线132连接，其中，第一信号通断模组可以分别控制OBD接口10的每个引脚与第一信号总线146的连接的通断，第二信号通断模组可以分别控制OBD接口10的每个引脚与第二信号总线132的连接的通断。

具体的，第一信号通断模组包括m个第一受控开关，分别控制对应的m个OBD接口的引脚与第一信号总线146的通断，第二信号通断模组也包括m个第二受控开关，分别控制对应的m个OBD接口的引脚与第二信号总线132的通断，其中，m大于1。

第一信道通断模组包括2n个第三受控开关，第三受控开关连接于第一信号总线146和第一信号收发器组之间，和/或第三受控开关连接于第二信号总线132和所述第一信号收发器组之间；或第一信道通断模组包括n个双路受控开关，双路受控开关均与第一信号总线146和第二信号总线132连接，并且双路受控开关还与第一信号收发器连接，双路受控开关在导通或断开状态之间切换。

第二信号收发器组包括x个第二信号收发器，在图2中，第二信号收发器组包括3个第二信号收发器，分别为普通CAN收发器U20、普通CAN收发器U21和普通CAN收发器U23。与第一信号收发器通过信号总线与OBD接口10上的对应引脚的连接方式不同，第二信号收发器通过引脚配置阵列与OBD接口10上对应的引脚连接。

具体请参阅图3，其为引脚配置阵列50的一个示例性电路原理图。引脚配置阵列50包括多个配置位组，每个所配置位组包括x对配置位。

第二信道通断模组包括x对第四受控开关，x对第四受控开关与第二信号收发器组连接，每对所述受控开关各自还与每个配置位组中的其中一对配置位的另一端连接；或者第二信道通断模组包括x个第五受控开关，x个第五受控开关与第二信号收发器组连接，每个第五受控开关各自还与每个配置位组中的其中一对所述配置位的另一端连接，其中x大于等于1。每一配置位的一端共同与OBD接口对应的一个引脚连通，另一端分别与第二信号收发器组连通，配置位用于装设连接元件，装设连接元件后OBD接口的引脚将与所述信号线路连通，在具体实施中所述连接元件可以选用电阻、开关等可以导通线路的电子元件。

具体的，引脚配置阵列50使得在使用者进行配置时，只需根据所需的OBD诊断协议类型确定OBD接口10引脚和对应的信道的信号线路，然后将连接元件装置在已确定的OBD引脚和信号线路共同连接的配置位上，即可使车辆故障诊断装置以所需OBD诊断协议与OBD系统进行诊断通信。

在图2中，第二信号收发器组具体包括普通CAN信号收发器U20、普通CAN信号收发器U21、普通CAN信号收发器U23；第一信号收发器组包括高速CAN信号收发器U26和低速CAN信号收发器U25。另外，还包括一单线CAN收发器U24，其中，单线CAN收发器U24并不与信号总线连接，其直接与相应的OBD接口10的引脚连接，在图2中，单线CAN收发器U24具体是与引脚1连接。

在本发明实施例中，并不限定信号收发器的类型与数量，在一些其他的实施例中，上述的信号收发器包括但不限于：高速CAN信号收发器、中速CAN信号收发器、低速/容错CAN信号收发器、Kwp协议收发器(ISO14230)、SAE J1708协议收发器、SAE J1850-PWM协议收发器、SAE J1850-VPW协议收发器、FlexRay协议收发器、SAE J2284协议收发器、ISO 9141Ford协议收发器、UART Protocol协议收发器、ISO 9141-2协议收发器、CARB UART Protocol协议收发器、DCL UART协议收发器、UBP协议收发器、DDL UART协议收发器、SCP协议收发器、SCI协议收发器、General Motors(GM)8192协议收发器等。

在图2的实施例中，第一信号通断模组的m个第一受控开关具体为光耦合器21，第二信号通断模组的m个第二受控开关具体为光耦合器22，另外，在图2中，单线CAN收发器U24也是通过一光耦合器23连接至OBD接口10的对应的引脚1。光耦合器不但可电控，且输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。在其他的实施例中，该受控开关还可以是继电器、开关芯片等。

在本发明实施例中，信号总线以CAN信号总线为例进行说明，如第一信号总线146、第二信号总线132可以分别为CAN信号总线的132信号总线和146信号总线。在一些其他的实施例中，信号总线类型包括但不限于CAN信号总线，LIN信号总线和VAN信号总线，其可以根据线路中传输的具体的诊断协议确定。

在一些优选的实施例中，信号总线的数量也可以是不限于两条，信号通断模组也可以不限于两个，可以存在两个以上的通断模组，对应两条以上的信号总线，从而实现更多诊断协议的信号传输。

在图2的例子中，终端电阻加载单元U22还分别连接在普通CAN信号收发器U20、普通CAN信号收发器U21、普通CAN信号收发器U23和高速CAN信号收发器U26的信道中，终端电阻加载单元U22可以控制将终端电阻的两端跨接在相应信道的两条传输线路上。另外，通过继电器K1可控制将终端电阻的两端跨接在低速CAN收发器U26的信道的中的两条传输线路上。

具体地，信号收发器包括两条用于传输车辆信号的信号线路，这两条信号线路与两条信号总线一一连接，或者这两条信号线路各自可通过第三受控开关或双路受控开关与两条信号总线一一连接。车辆的车载系统将车辆信号输出到本发明实施例的引脚切换电路后，OBD接口的引脚可将车辆信号经第一受控开关和第二受控开关、信号总线、第三受控开关或双路受控开关输出至信号收发器，反之亦然。在此过程中，车辆信号从其中一个信号收发器输出至OBD接口的引脚的过程中，或车辆信号从OBD接口的引脚输出至其中一个信号收发器的过程中，车辆信号经过的传输线路，以及分布在这些传输线路上的OBD接口的引脚、第一受控开关和第二受控开关、第三受控开关或双路受控开关、信号收发器等会构成信道，其中，每个信道包括两条信号传输线路。

具体的，如图4所示，图4为终端电阻加载单元的电路结构示意图，终端电阻加载单元U22包括开关芯片KN1和与其连接的多个终端电阻，终端电阻的数量与其连接的信号收发器的数量相同。开关芯片KN1包括多个子开关电路，每个子开关电路包括两个输入/输出端。可选地，在每个子开关电路中，其中一个输入/输出端与终端电阻连接，终端电阻还和其中一个信道的其中一个传输线路连接，另一个输入/输出端和同一个信道的另一个传输线路连接。

当子开关电路导通后，与子开关电路连接的终端电阻的两端分别和与子开关电路连接的信道中的两条传输线路连接。由此，终端电阻可以吸收信号反射及回波，消除信号传输过程中干扰，实现信道的阻抗匹配，提高信号传输的抗干扰性和可靠性。

在本实施例中，普通CAN收发器U20、普通CAN收发器U21、普通CAN收发器U23、高速CAN收发器U26与终端电阻加载单元U22连接，终端电阻加载单元U22还分别与继电器K53、继电器K55、继电器K57和继电器K59连接。为了实现正常的诊断通信(通常是CAN协议的通信)，终端电阻加载单元U22可以为上述收发器所在信道的两条通信线路上连接一个终端电阻，以实现正常的通信。若诊断设备应用了本实施例的引脚切换电路时，将该开关芯片KN1切换为断开或导通状态，终端电阻的两端可以分别连接至对应信道的两条传输线路上，满足诊断协议规范中对物理层总线的要求。若诊断设备的其他电路具有终端电阻，可将该开关芯片KN1切换为断开状态，终端电阻不与对应的信道连接。终端电阻加载单元U22使本实施所述OBD引脚切换电路能适配多种诊断设备。

如图2所述，低速CAN收发器U25的信道分别通过继电器K51接入所述第一信号总线146和第二信号总线132。终端电阻加载单元U22还包括继电器K1和与继电器K1连接的终端电阻。继电器包括两个输入/输出端，其中一个输入/输出端与终端电阻(图未示)的一端连接，终端电阻的另一端与低速CAN收发器U25所在信道中其中一个传输线路连接，另一个输入/输出端与低速CAN收发器U25所在信道中另一个传输线路连接。通过控制继电器K1在导通或断开的状态间的切换，可以控制将终端电阻是否连接在低速CAN收发器U25所在信道的两条传输线路中，从而可以控制是否需要实现低速CAN收发器U25所在信道的阻抗匹配功能。

如图2所示，在本实施例中，还包括CAN信号扩展芯片U16和CAN信号扩展芯片U18；CAN信号扩展芯片U16与普通CAN信号收发器U20连接，CAN信号扩展芯片U18与普通CAN信号收发器U21连接。

在图2中，多路复用模块包括多路复用器U17和多路复用器U19，多路复用器U17与普通CAN收发器U23、单线CAN收发器U24相连接，多路复用器U19与高速CAN收发器U26、低速CAN收发器U25相连接。

多路复用器U17和多路复用器U19还分别与控制单元A连接，CAN信号扩展芯片U16与CAN信号扩展芯片U18还分别与控制单元A连接。

控制单元A作为车辆故障诊断装置的控制核心，用于驱动上述实施例中的信号收发器与车辆上的车载系统的通信，从车辆的ECU中获取汽车故障诊断代码。在本实施例中，控制单元A还用于驱动上述的开关芯片KN1、光耦合器以及继电器等元器件的通断。控制单元A还可以通过FPGA、寄存器、锁存器等向继电器、光耦合器输出控制信号。所述控制单元A包括但不限于MCU、MPU、DPU、CPU、ASIC等中的一种或任意多种的组合。

本发明的引脚切换电路还包括第一电源单元30和第二电源单元40，如图2所示，第一电源单元30包括第一电源电压输入端31、第一电源电压输出端33、第一电源控制信号输入端32，其中，第一电源控制信号输入端32与所述控制单元A相连接。

第一电源电压输入端31接入第一预设电压，可选地，第一电源电压输入端31与5V稳压电源相连接，其中，该5V稳压电源可以是车辆故障诊断装置内部本身产生的电源，还可以是由OBD接口从车辆诊断座获取的12V电源所转换而来的电源，在图2的实施例中，第一电源电压输出端33用于输出3.3V电压，第一电源电压输出端33分别与U16 CAN信号扩展芯片、U18 CAN信号扩展芯片、U17多路复用器和U19多路复用器电连接，并为上述的元器件供电。

如图2和图5所示，第一电源单元30还包括第一三极管Q3、第一MOS管Q2、第一电阻R41、电阻R42和第一降压芯片U11，第一三极管Q3的基极与第一电源控制信号输入端32电性连接，第一三极管Q3的集电极通过第一电阻R41和电阻R42与第一电源电压输入端31电性连接，第一三极管Q3的集电极还通过电阻R42与第一MOS管Q2的栅极电性连接，第一三极管Q3的发射极与接地端电性连接，第一MOS管Q2的源极与第一电源电压输入端31电性连接，第一MOS管Q2的漏极与第一降压芯片U11的输入端电性连接，第一降压芯片U11的输出端与所述第一电源电压输出端33电性连接。

在本发明实施例中，第一电源控制信号输入端32是由控制单元A的MPU的一个GPIO控制，作用是通过控制第一MOS管Q2和第一三极管Q3实现控制第一电源单元30是否输出电压，当第一电源控制信号输入端32为高电平时，第一三极管Q3的发射极和集电极导通，使得第一MOS管Q2的源极和漏极导通，第一电源电压输出端33输出第二电压，具体地，第一电源电压输出端33输出5V电压。当第一电源控制信号输入端32为低电平时，第一三极管Q3断开，使得第一MOS管Q2断开，第一电源电压输出端33停止输出5V电压。

如图2所示，第二电源单元40包括第二电源电压输入端41、第二电源电压输出端43、第二电源控制信号输入端42，第二电源控制信号输入端42与控制单元A相连接。

第二电源电压输入端41接入第三预设电压，可选地，第二电源电压输入端41与5V稳压电源相连接，第二电源电压输出端43用于输出第四电压，具体地，第二电源电压输出端43用于输出5V电压。第二电源电压输出端43与U20普通CAN信号收发器、U21普通CAN信号收发器U23普通CAN信号收发器、U26高速CAN信号收发器和U25低速CAN信号收发器连接，并位上述元器件提供电源。

如图2和图6所示，第二电源单元40还包括第二三极管Q5、第二MOS管Q4和第二电阻R46，第二三极管Q5的基极与第二电源控制信号输入端42电性连接，第二三极管Q5的集电极通过第二电阻R46与第二电源电压输入端41电性连接，第二三极管Q5的集电极还与第二MOS管Q4的栅极电性连接，第二三极管Q5的发射极与接地端电性连接，第二MOS管Q6的源极与第二电源电压输入端41电性连接，第二MOS管Q4的漏极与第二电源电压输出端43连接。

优选的，为了增加第二电源单元的冗余性，第二电源单元还包括与第二MOS管Q4并联的第三MOS管Q6，第三MOS管Q6的栅极所述第二MOS管Q5的栅极电性连接，第三MOS管Q6的源极所述第二MOS管Q5的源极电性连接，第三MOS管Q6的漏极第二MOS管Q5的漏极电性连接。

第二电源单元40还包括第三电源电压输出端44，第三电源电压输出端44与单线CAN收发器U24和终端电阻加载单元U22连接，第三电源电压输出端44用于输出第五电压，可选地，第三电源电压输出端44用于输出8V电压。

第二电源单元40还包括升压芯片U12，升压芯片U12的输入端与第二MOS管Q5的漏极电性连接，升压芯片U12的输出端与第三电源电压输出端44电性连接。

在本发明实施例中，第二电源控制信号输入端42也是由控制单元A的MPU的一个GPIO控制，其作用是通过控制第一三极管Q5、第二MOS管Q4和第三MOS管Q6实现控制第二电源单元40的第二电源电压输出端43和第三电源电压输出端44输出电压，当第二电源控制信号输入端42为高电平时，第二三极管Q5的发射极和集电极导通，使得第二MOS管Q4的源极和漏极导通以及第三MOS管Q6的源极和漏极导通，第二电源电压输出端43输出5V电压，第三电源电压输出端44输出8V电压；当第二电源控制信号输入端42为低电平时，第二三极管Q5断开，使得第二MOS管Q4和第三MOS管Q6断开，第二电源电压输出端43停止输出5V电压，第三电源电压输出端44停止输出8V电压。

以引脚11和引脚3为例，介绍本发明实施例所述OBD接口的引脚切换电路的工作原理：通过控制单元A分别控制引脚11与第二信号总线132连接的光耦合器22导通，引脚3与第一信号总线146连接的光耦合器21导通，继电器K53导通，控制U22终端电阻加载单元接入与继电器K53和U26高速CAN收发器并联的终端电阻。引脚11和引脚3的电信号可以沿着连接继电器K53、U22终端电阻加载单元、U26高速CAN收发器的信道传输至多路复用器U19，进而再传输至控制单元A。

在一个具体的应用场景中，若车辆的车载OBD系统应用了三种不同的诊断协议，为了能与车载OBD系统通信以进行数据的读写，就需要诊断装置能支持这三种或更多种不同诊断协议与车载OBD系统进行通信，或支持同时使用多种不同诊断协议与车载OBD系统进行通信。一种诊断协议通常会使用两条信号线，那么三种不同的诊断协议通常需要使用六条信号线。为此，本发明实施例中的继电器K1和光耦合器可以根据诊断的需要，导通对应的诊断信号信道，且每一路诊断信号信道所使用的OBD引脚不相同。以同时传输三路诊断信号为例，三路诊断信号中的六条信号线路中，不存在任意两条线路或多条线路使用同一个OBD引脚的情况下，便可以实现多路诊断信号的传输。

若需要实现3路信道同时通信，则OBD接口中的3种诊断协议所对应的6个引脚应不存在相互占用的情况。符合上述条件后，3种诊断协议的6条线路的光耦合器导通或对应继电器K1导通，3路诊断信号进而可以进入到信号收发器进行处理，信号收发器再将处理后的信号发送给控制单元。

与上述一种OBD接口的引脚切换电路相对应，本申请实施例还提供一种车辆故障诊断装置，包括OBD接口，以及如上述任一项实施例所述的OBD接口的引脚切换电路，其中OBD接口与OBD接口的引脚切换电路连接。

本发明实施例提供的一种OBD接口的引脚切换电路，通过预先设置引脚配置阵列上的配置位为导通或断开的状态，则被导通的配置位能传输车辆信号。根据不同诊断协议所定义的不同的信号传输引脚，将与这些引脚对应的配置位导通，则引脚配置阵列可传输不同类型的车辆信号。或者将引脚配置阵列上多个配置位导通，使其连接多个符合不同诊断协议规范所定义的信号传输引脚，则引脚配置阵列可同时传输不同类型的车辆信号。引脚配置阵列可将从引脚获得的车辆信号传输至第二信号收发器组，第二信号收发器组可对车辆信号进行处理。第二信号收发器组也可以将车辆信号通过引脚配置阵列传输至引脚。

基于上述的有益效果，在制造/测试/调试/使用本发明实施例的OBD接口的引脚切换电路时，用户或员工可以根据不同制造/诊断/测试的需求，可在引脚配置阵列上将某一个或某一些配置位设置为导通或断开的状态，从而可以满足制造/测试/调试的不同需求，增强了制造/测试/调试的灵活性。

另外，引脚输出的车辆信号可通过信号总线传输至第一信号收发器组，第一信号收发器组也可通过信号总线向引脚传输车辆信号。也就是说，在本发明实施例的OBD接口的引脚切换电路中，既可以通过与OBD接口的引脚连接的引脚配置阵列，将由引脚输出的车辆信号发送至第二信号收发器组，或将由第二信号收发器组输出的车辆信号传输至引脚。或也可以通过与OBD接口的引脚连接的信号总线，将由引脚输出的车辆信号发送至第一信号收发器组，或将由第一信号收发器组输出的车辆信号传输至引脚。或可以通过共同与OBD接口的引脚连接的引脚配置阵列连接和信号总线，将由第一信号收发器组和/或第二信号收发器组输出的车辆信号传输至引脚，或将由引脚输出的车辆信号发送至第一信号收发器组和/或第二信号收发器组。由此，在进行车辆诊断或维修时，方便用户的操作。

应当理解的是，本申请实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请实施例的范围仅由所附的权利要求来限制。

以上所述实施例仅表达了本申请实施例的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请实施例构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请实施例的保护范围。

Claims (24)

1.一种OBD接口的引脚切换电路，其特征在于，包括：

信号总线，所述信号总线用于传输信号，所述信号总线与所述OBD接口的引脚连接；

第一信号收发器组，所述第一信号收发器组用于接收或发送信号，所述第一信号收发器组与所述信号总线连接；

引脚配置阵列，所述引脚配置阵列包括多个配置位组，每个所述配置位组包括多个配置位，每个所述配置位组中的每个所述配置位的其中一端均与同一个所述OBD接口的引脚连接；和

第二信号收发器组，所述第二信号收发器组用于接收或发送信号，每个所述配置位组中的每个所述配置位的另一端与所述第二信号收发器组连接，每个所述配置位在导通或断开状态之间切换，以控制信号是否在所述OBD接口的引脚和所述第二信号收发器组之间传输。

2.根据权利要求1所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

还包括信号通断模组，所述信号通断模组连接于所述OBD接口的引脚和所述信号总线之间；所述信号通断模组在导通或断开状态之间切换，以控制信号是否在所述OBD接口的引脚和所述信号总线之间传输。

3.根据权利要求2所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

还包括第一信道通断模组，所述第一信道通断模组连接于所述信号总线连接和所述第一信号收发器组之间；所述第一信道通断模组在导通或断开状态之间切换，以控制信号是否在所述第一信号收发器组和所述信号总线之间传输。

4.根据权利要求3所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述信号总线包括第一信号总线和第二信号总线；

所述第一信道通断模组分别与所述第一信号总线和所述第二信号总线连接；

所述信号通断模组包括第一信号通断模组和第二信号通断模组，所述第一信号通断模组包括m个第一受控开关，m个所述第一受控开关分别与m个所述OBD接口的引脚连接，每个所述第一受控开关还与所述第一信号总线连接，所述第一受控开关在导通或断开状态之间切换；所述第二信号通断模组包括m个第二受控开关，m个所述第二受控开关分别与m个所述OBD接口的引脚连接，每个所述第二受控开关还与所述第二信号总线连接，其中m大于等于1。

5.根据权利要求4所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第一信号收发器组包括n个第一信号收发器，每个所述第一信号收发器均与所述第一信号总线和所述第二信号总线连接，其中n大于等于1；

所述第一信道通断模组包括2n个第三受控开关，所述第三受控开关连接于所述第一信号总线和所述第一信号收发器之间，和/或所述第三受控开关连接于所述第二信号总线和所述第一信号收发器之间；或所述第一信道通断模组包括n个双路受控开关，所述双路受控开关均与所述第一信号总线和所述第二信号总线连接，并且所述双路受控开关还与所述第一信号收发器连接，所述双路受控开关在导通或断开状态之间切换。

6.根据权利要求1所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于，还包括：

第二信道通断模组，所述第二信道通断模组连接于所述引脚配置阵列和所述第二信号收发器组之间，所述第二信道通断模组在导通或断开状态之间切换，以控制信号是否在所述引脚配置阵列和所述第二信号收发器之间传输。

7.根据权利要求6所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

每个所述配置位组包括x对所述配置位，

所述第二信道通断模组包括x对第四受控开关，x对所述第四受控开关与所述第二信号收发器组连接，每对所述第四受控开关各自还与每个所述配置位组中的其中一对配置位的另一端连接；或者所述第二信道通断模组包括x个第五受控开关，x个所述第五受控开关与所述第二信号收发器组连接，每个所述第五受控开关各自还与每个所述配置位组中的其中一对配置位的另一端连接，其中x大于等于1。

8.根据权利要求7所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于，

所述第二信号收发器组包括x个第二信号收发器，其中x大于等于1；

x对所述第四受控开关分别与x个所述第二信号收发器依次连接；或者x个所述第五受控开关分别与x个所述第二信号收发器依次连接。

9.根据权利要求6所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

还包括终端电阻加载单元，所述终端电阻加载单元包括开关单元和与其连接的终端电阻；所述终端电阻加载单元连接于所述第一信号收发器组和所述第一信道通断模组之间，或者所述终端电阻加载单元连接于所述第一信道通断模组和所述信号总线之间；和/或所述终端电阻加载单元连接于所述第二信号收发器组和所述第二信道通断模组之间，或者所述终端电阻加载单元连接于所述第二信道通断模组和所述引脚配置阵列之间；

所述开关单元用于控制所述终端电阻连接于所述OBD接口的引脚和所述第一信号收发器组之间，以匹配信号传输阻抗；和/或，所述开关单元用于控制所述终端电阻连接于所述OBD接口的引脚和所述第二信号收发器组之间，以匹配信号传输阻抗。

10.根据权利要求9所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

还包括单线CAN收发器和第六受控开关，所述单线CAN收发器通过所述第六受控开关连接至对应的所述OBD接口的引脚。

11.根据权利要求10所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

还包括多路复用器和控制单元，所述控制单元用于向所述第一信道通断模组、所述第二信道通断模组、所述信号通断模组、终端电阻加载单元、所述多路复用器中的至少一个发送控制信号；

所述多路复用器与所述第一信号收发器组、所述第二信号收发器组、所述单线CAN收发器中的至少一个连接。

12.根据权利要求11所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

还包括第一电源单元；所述第一电源单元包括第一电源电压输入端、第一电源电压输出端、第一电源控制信号输入端，所述第一电源控制信号输入端与所述控制单元相连接；

所述第一电源电压输入端接入第一预设电压，所述第一电源电压输出端与所述第二信号收发器组和/或所述多路复用器连接，所述第一电源电压输出端用于输出第二电压。

13.根据权利要求12所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第一电源单元还包括第一三极管、第一MOS管、第一电阻和第一降压芯片，所述第一三极管的基极与所述第一电源控制信号输入端电性连接，所述第一三极管的集电极通过所述第一电阻与所述第一电源电压输入端电性连接，所述第一三极管的集电极还与所述第一MOS管的栅极电性连接，所述第一三极管的发射极与接地端电性连接，所述第一MOS管的源极与所述第一电源电压输入端电性连接，所述第一MOS管的漏极与所述第一降压芯片的输入端电性连接，所述第一降压芯片的输出端与所述第一电源电压输出端电性连接。

14.根据权利要求11所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

还包括第二电源单元；所述第二电源单元包括第二电源电压输入端、第二电源电压输出端、第二电源控制信号输入端，所述第二电源控制信号输入端与所述控制单元相连接；

所述第二电源电压输入端接入第三预设电压，所述第二电源电压输出端与所述第一信号收发器组和/或所述第二信号收发器组连接，所述第二电源电压输出端用于输出第四电压。

15.根据权利要求14所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第二电源单元还包括第二三极管、第二MOS管和第二电阻，所述第二三极管的基极与所述第二电源控制信号输入端电性连接，所述第二三极管的集电极通过所述第二电阻与所述第二电源电压输入端电性连接，所述第二三极管的集电极还与所述第二MOS管的栅极电性连接，所述第二三极管的发射极与接地端电性连接，所述第二MOS管的源极与所述第二电源电压输入端电性连接，所述第二MOS管的漏极与第二电源电压输出端连接。

16.根据权利要求15所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第二电源单元还包括第三MOS管，所述第三MOS管的栅极所述第二MOS管的栅极电性连接，所述第三MOS管的源极所述第二MOS管的源极电性连接，所述第三MOS管的漏极所述第二MOS管的漏极电性连接。

17.根据权利要求16所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第二电源单元还包括第三电源电压输出端，所述第三电源电压输出端与所述单线CAN收发器和/或所述终端电阻加载单元连接，所述第三电源电压输出端用于输出第五电压。

18.根据权利要求17所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第二电源单元还包括升压芯片，所述升压芯片的输入端与所述第二MOS管的漏极电性连接，所述升压芯片的输出端与所述第三电源电压输出端电性连接。

19.根据权利要求1-18任一项所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

还包括连接元件，所述连接元件装载在所述配置位上，以使配置位的两端连通。

20.根据权利要求19所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述连接元件是电阻或开关。

21.根据权利要求1-18任一项所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述受控开关包括光耦合器。

22.根据权利要求1-18任一项所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

所述第一信号收发器和/或所述第二信号收发器包括如下至少一种：

普通CAN信号收发器、高速CAN信号收发器、中速CAN信号收发器和低速CAN信号收发器。

23.根据权利要求22所述的OBD接口的引脚切换电路，其特征在于：

还包括CAN信号扩展芯片；所述CAN信号扩展芯片与对应的所述普通CAN信号收发器相连接，所述CAN信号扩展芯片接收或处理来自所述普通CAN信号收发器发送的信号。

24.一种故障诊断装置，其特征在于，包括：

OBD接口；

以及如权利要求1-23任一项所述的OBD接口的引脚切换电路，所述OBD接口与所述OBD接口的引脚切换电路连接。

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