CAN網絡下的車輛故障診斷軟件設計
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了CAN網絡下的車輛故障診斷軟件設計范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
摘要:設計一種應用于電腦端的車輛故障診斷軟件，將不易理解的二進制can信息數(shù)據(jù)轉變成十進制數(shù)據(jù)和文字，同時給出相應的故障描述，降低維修工作難度，提高故障診斷效率。
隨著汽車產業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車的電子控制系統(tǒng)智能化程度越來越高，所使用的電子控制單元越來越多，也越來越復雜。系統(tǒng)中任何一個部件的故障，都可能導致整個系統(tǒng)的故障。電子控制系統(tǒng)的故障通常由CAN總線發(fā)出，總線上的信息都是以二進制為基礎。當車輛出現(xiàn)故障時，汽車維修人員需要具備一定的專業(yè)知識，才能解讀和定位車輛的故障。因此，開發(fā)一款有針對性的車輛故障診斷軟件在汽車的維修服務中非常重要［1］。本文所開發(fā)的車輛故障診斷軟件能夠自動完成故障數(shù)據(jù)采集、問題判斷及故障描述等功能，能夠降低維修人員的工作復雜度，提高工作效率。
1基本方案
基本方案由標準總線設備(CAN工具)和故障診斷軟件兩部分組成。其基本構架如圖1所示。標準總線設備通過車輛的OBD接口接入車載CAN網絡，主要負責電腦和車輛之間不同數(shù)據(jù)幀的封裝和信號轉換［2］。故障診斷軟件安裝在電腦上，通過USB接口與標準總線設備連接，主要負責向車輛控制單元發(fā)送指令，同時處理應答的數(shù)據(jù);記錄下每次的故障信息及維修人員的維修記錄，建立維修記錄文件。目前車輛上的電控模塊都使用CAN總線進行通信，因此汽車故障診斷系統(tǒng)主要針對CAN總線通信協(xié)議進行開發(fā)，通過連接車輛OBD口實現(xiàn)。系統(tǒng)軟件的通信流程如下:1)故障診斷系統(tǒng)通過專用的CAN工具與車輛CAN總線進行連接;若連接不成功，則進行提示，并且在一定時間內循環(huán)連接，直至成功為止。2)連接成功后，對CAN進行特定波特率(250kbps)設置，完成初始化。3)設置總線信息的過濾機制，對于CAN總線而言，總線上傳輸著大量的數(shù)據(jù)，通過CANID的過濾，篩選出需要的數(shù)據(jù)傳給上位機，避免上位機對繁多的數(shù)據(jù)進行處理。4)根據(jù)通信協(xié)議中故障位的范圍對總線上相應的CAN信息進行取值，再進行一定的數(shù)據(jù)處理。5)處理后的數(shù)據(jù)如是車輛的故障碼，則查詢軟件中存入的故障描述表，將對應的故障描述顯示出來。6)將每次出現(xiàn)的故障進行記錄，同時記錄下解決此次故障的方法。7)收集數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)文件，若再出現(xiàn)相同故障時，可調出之前處理的維修記錄，提示維修人員。8)故障處理完成后，斷開故障診斷系統(tǒng)和總線的連接，此次故障診斷結束［3］。
2系統(tǒng)軟件設計
車輛故障診斷平臺開發(fā)使用MicrosoftVisualStu-dio的開發(fā)工具集，基于NETFramework4，采用C#語言編寫，適用于主流的MicrosoftWindows系統(tǒng)。根據(jù)診斷系統(tǒng)需求分析，采用分層的設計思路，將軟件架構從下到上分為4層:底層———驅動層，次中層———數(shù)據(jù)層，中層———邏輯層，上層———表示層［4］。1)驅動層。驅動層主要通過調用CAN工具提供的DLL庫為接口，實現(xiàn)對CAN工具的開啟、配置、初始化、收發(fā)數(shù)據(jù)和關閉等功能。其主要負責標準接口函數(shù)的調用，將其封裝成功能函數(shù)，供數(shù)據(jù)層調用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)層和接口函數(shù)的連接。接口函數(shù)主要包括:建立總線連接、斷開總線連接、發(fā)送/接收數(shù)據(jù)、過濾接收CANID、讀取車輛模塊信息、CAN連接過程中錯誤提示、更新/清除數(shù)據(jù)緩存區(qū)［5］。2)數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層主要是對數(shù)據(jù)的處理，包括對數(shù)據(jù)進行發(fā)送、接收、記錄與調用。其建立在驅動層上，通過驅動層封裝的函數(shù)，設計以下功能程序:向CAN總線發(fā)送診斷請求、接收ECU反饋回來的數(shù)據(jù)、收集數(shù)據(jù)信息、從數(shù)據(jù)記錄文件里查詢相應的信息［6］。3)邏輯層。邏輯層主要負責對CAN總線指令生成。當用戶對車輛故障診斷軟件進行操作時，邏輯層對操作進行解析，轉化成一定的數(shù)據(jù)，再通過數(shù)據(jù)層和驅動層，發(fā)送到CAN總線上。當邏輯層接收到CAN總線上的車輛反饋數(shù)據(jù)時，將從反饋的數(shù)據(jù)中提取所需信息，根據(jù)通訊協(xié)議解析為有效數(shù)據(jù)，在表示層上和用戶進行交互［7］。邏輯層負責車輛故障診斷平臺系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，主要包括故障診斷功能、故障維修幫助功能和軟件其他功能:①故障診斷功能通過將車輛的模塊發(fā)送出來的數(shù)據(jù)進行解析，從而得到故障碼，進而對車輛實現(xiàn)故障診斷;②維修診斷幫助功能是通過訪問診斷數(shù)據(jù)文件，從診斷文件中查詢相應的維修幫助內容并調用［8］;③軟件其他功能包括軟件激活、用戶認證、密碼登錄、軟件升級等。4)表示層。表示層主要功能包括數(shù)據(jù)的顯示和用戶操作入口兩個方面。軟件界面主要包括標題區(qū)、工作區(qū)和狀態(tài)顯示區(qū)3個部分:標題區(qū)可以實現(xiàn)不同界面之間的切換和軟件的關閉;工作區(qū)包括用戶的操作入口和結果的顯示;狀態(tài)顯示區(qū)包括總線連接狀態(tài)、動態(tài)接收數(shù)據(jù)狀態(tài)和總線負載狀態(tài)［9］。
3系統(tǒng)測試及結果
以某車輛為測試對象，其核心電控模塊包括ECU、ABS、ASR、EBS等，故障診斷平臺工具通過車輛OBD接口連接車載總線網絡，測試人員通過PC端的車輛故障診斷軟件進行整車的故障診斷功能測試。車輛故障診斷軟件顯示的故障及描述如圖2所示。當車輛壓力故障燈亮時，維修人員使用故障診斷軟件讀到故障碼，描述為壓力傳感器，初步判斷為發(fā)動機的壓力傳感器電壓數(shù)據(jù)故障，意味著壓力傳感器并未工作。根據(jù)軟件的維修診斷幫助排查，檢查壓力傳感器，對傳感器進行維修，重新讀取車輛的數(shù)據(jù)，壓力傳感部分恢復正常。故障碼被清除，故障燈熄滅，故障被排除。
4結束語
基于OBD的汽車故障診斷系統(tǒng)適用于標準的診斷接口工具，同時使用主流的車載CAN網絡通信協(xié)議，具有良好的通用性。軟件模塊化的開發(fā)思路，具有良好的擴展性。將現(xiàn)代的軟件技術和汽車故障診斷技術相結合，實現(xiàn)故障診斷的智能化，從而更加便捷地診斷汽車電子控制系統(tǒng)的故障［10］。
參考文獻:
［1］顏伏伍，王攀，胡杰，等．基于車載總線的PC式汽車故障診斷系統(tǒng)［J］．武漢理工大學學報(信息與管理工程版)，2011，33(5):758－762．
［2］郭剛，王勵明，盧明．基于MVCI、ODX的診斷標準研究［J］．制造業(yè)自動化，2010，32(14):15－16．
［3］仇雅莉．汽車故障診斷技術發(fā)展研究［J］．交通標準化，2010(11):223－225．
［4］蔡浩．汽車故障診斷系統(tǒng)的設計與開發(fā)［D］．上海:上海交通大學，2009．
［5］柳燕子．基于本體的汽車故障診斷知識建模與推理研究［J］．現(xiàn)代國企研究，2018(4):136－137．
［6］胡杰，盛祥政，李洪飛，等．基于智能手機的汽車故障診斷系統(tǒng)研究與開發(fā)［J］．汽車技術，2011(9):4－10．
［7］葉仁滿．《汽車故障診斷》課堂的思考與探索［J］．汽車維護與修理，2018(8):34－35．
［8］韓杰．現(xiàn)代汽車故障診斷技術探究［J］．時代農機，2018，45(9):208．
［9］邱霖，尹少峰．電控汽車故障診斷中如何用好診斷設備［J］．中國高新技術企業(yè)，2016(12):76－77．
［10］伍辨學．在汽車維修中不應忽略傳統(tǒng)診斷的應用［J］．廣東科技，2007(8):84．
作者：胡洋 李韌 常圣 單位：安徽安凱汽車股份有限公司