喬美昀，王 印

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

現(xiàn)代汽車已進入一個電子化武裝的時代，汽車除了作為傳統(tǒng)的交通工具之功能外，更多地成為一個人們休閑和娛樂的空間，有著第二家庭的美譽。越來越多的電子設(shè)備裝備于汽車，使得診斷系統(tǒng)越來越復(fù)雜。隨著微機技術(shù)、可視化開發(fā)應(yīng)用軟件的不斷發(fā)展，汽車診斷也逐步走向信息化。而串行通信正是是實現(xiàn)計算機和外部設(shè)備（單片機、PLC等）數(shù)據(jù)交換的一個簡捷又實用的方法。本文介紹了串行通訊的重要意義以及汽車故障診斷儀、ECU和計算機三者之間通訊的基本原理：多個電子控制單元（ECU），用于接收從安裝在車內(nèi)的各種傳感器傳出的感知信號，并依據(jù)汽車各裝置的有無異常情況，產(chǎn)生與其對應(yīng)的診斷代碼；VCI盒即故障診斷儀，通過上述電子控制單元接收與診斷對象項目相對應(yīng)的故障代碼，并傳送到PC機上；PC機診斷軟件，用于分析和處理接收到的故障代碼，并把故障的詳細(xì)說明和應(yīng)對措施等信息傳送到VCI盒至汽車終端。

1 串行通訊故障診斷

不同的獨立系統(tǒng)經(jīng)由線路相互交換數(shù)據(jù)，即為通訊。通訊的目的就是數(shù)據(jù)交換。在電噴技術(shù)中，ECU電子控制單元起著關(guān)鍵性的核心作用，各種機械傳感器的工作參數(shù)，都是沿著線路傳輸?shù)紼CU中然后被保存起來，或者是作進一步的處理。而這種傳輸遵循著特定的協(xié)議，對于這種協(xié)議的獲取，可通過采用串行通信口到個人PC機上實現(xiàn)。要采集到ECU中的故障信息流數(shù)據(jù)，就有必要使用串行通信口進行數(shù)據(jù)流的采集，通過信號的轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)形式的轉(zhuǎn)換。在汽車電腦ECU中的電壓為0～12V，而通用PC的標(biāo)準(zhǔn)電壓為0～5V，因此要進行相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換，以此來使用RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)，RS-232-C的標(biāo)準(zhǔn)電壓為3～15V，因此電平間的轉(zhuǎn)換是不可避免的。出于ECU中的數(shù)據(jù)流通過標(biāo)準(zhǔn)的OBDII標(biāo)準(zhǔn)接口，將數(shù)據(jù)流通過RS-232-C傳輸?shù)皆\斷盒上，通過電路板硬件的轉(zhuǎn)換，將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的形式，再通過RS-232-C傳入到通用PC上，即診斷儀在PC機上實現(xiàn)相應(yīng)的處理。

1.1 串口初始化

串口初始化通過串口常規(guī)、串口事件控制、串口流控制、串口超時空置和串口監(jiān)控控制共5個部分來實現(xiàn)。汽車故障診斷中，根據(jù)讀取ECU內(nèi)部不同的信息，設(shè)定不同的數(shù)組進行接收，在初始化中，通過串口初始化功能函數(shù)來實現(xiàn)整個過程。

串口初始化流程圖見圖1，串口初始化窗口設(shè)計見圖2。

圖1 串口初始化流程圖

圖2 串口初始化界面

1.2 通訊初始化與串口的自動連接設(shè)置

ISO9141-2、ISO14230（kwp2000）kw1281協(xié)議要求，在通訊前進行總線初始化激活總線后，才能與ECU建立通訊，ISO9141kw1281只用低速的初始化模式，ISO14230用高速和低速兩種模式。專業(yè)診斷芯片自動進行總線初始化，它是在接收到第一個OBD命令時才開始初始化。一旦總線完成了初始化過程，就可與車輛進行數(shù)據(jù)通訊，但ISO9141、ISO14230、kw1281要求，在一定的時間內(nèi)，數(shù)據(jù)總線上必須至少進行一次通訊，如果5s或更長時間沒有通訊，ECU將會退出診斷模式。必須重新進行初始化后才能通訊。

專業(yè)診斷芯片在初始化完成建立連接后，如果檢測到它與ECU已超過設(shè)定的時間沒有通訊，專業(yè)診斷芯片將自動為你發(fā)送一數(shù)據(jù)包到總線上，以保持連接。

為方便維修技術(shù)人員的診斷工作，本系統(tǒng)通過上位機程序設(shè)置實現(xiàn)了串口的自動連接設(shè)置，完成了串口的初始化。打開端口，對緩沖區(qū)進行清空并讀取數(shù)據(jù)，驗證回執(zhí)命令是否正確，如果正確則端口連接成功，否則需延時重新連接。串口通訊自動連接流程圖如圖3所示。

圖3 串口通訊連接

1.3 串口通訊故障診斷設(shè)計原理

單片機與計算機之間采用RS232C標(biāo)準(zhǔn)進行點對點的通信連接，它們之間的通信采用“8位、無奇偶、波特率為38400bps”的方式。計算機作為上位機，定時對作為下位機的VCI盒“點名”，無“應(yīng)答”就說明串口通信發(fā)生故障。

具體的方案：在程序運行過程中，計算機定時向VCI盒發(fā)一個控制代碼，當(dāng)VCI盒接收到該代碼后，根據(jù)通信協(xié)議向計算機回傳一個代碼（該代碼通過程序產(chǎn)生）。計算機在一定時間內(nèi)接收到VCI盒發(fā)送來的代碼，并與驅(qū)動程序識別代碼比較，如2個識別代碼相符，計算機驅(qū)動程序正常運行。若計算機在一定時內(nèi)沒有收到識別代碼，或收到的識別代碼與驅(qū)動程序識別代碼不相符，計算機屏幕會出現(xiàn)消息框“請檢查通信線路”。

2 故障診斷整體通訊思路

計算機故障診斷通訊過程，是通過2個定時器控件（Timer）完成的。當(dāng)一事件產(chǎn)生時，發(fā)送能使信號進入“指令識別子程序”的控制代碼中。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)后，回送一個“識別碼”。計算機若在指定的時間內(nèi)接收到正確的“識別碼”程序，則正常運行；若在其時間內(nèi)沒接收到正確的“識別碼”，此時通信中斷。通訊過程中，當(dāng)VCI盒接收到從計算機傳送的指令后，將進行處理，轉(zhuǎn)換成協(xié)議的正確形式再傳送給ECU。ECU接收到指令后，與自己內(nèi)部的指令進行比較，如正確，則將數(shù)據(jù)返回到診斷盒，經(jīng)VCI盒處理，再發(fā)送到計算機上（如圖4所示）。

圖4 通訊中信號的傳遞

2.1 數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收

當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后，開始故障診斷通訊，本系統(tǒng)利用RS-232通訊模式，通訊在數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程中實現(xiàn)，圖5、圖6為數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的流程圖。

2.2 數(shù)據(jù)處理

在故障診斷數(shù)據(jù)處理的理論分析方面，研究了粗糙集理論及基于粗糙集理論的決策系統(tǒng)約減方法，構(gòu)建了最優(yōu)決策系統(tǒng)，簡化了診斷結(jié)構(gòu)，提高了診斷效率。該系統(tǒng)集各種數(shù)據(jù)處理功能于一身，包括階次分析結(jié)果及各種時頻信號特征值的存儲及讀取、診斷過程中所需各種ECU模塊參數(shù)的設(shè)置、階次分析各種參數(shù)的輸入與讀取、通過圖形顯示直觀明了地分析數(shù)據(jù)、修改及擬定診斷結(jié)果中對應(yīng)的故障類型、生成故障報表及對診斷結(jié)果進行實時查詢等功能。在診斷通訊過程中，數(shù)據(jù)接收的過程，是一個數(shù)據(jù)處理的過程，根據(jù)ECU所對應(yīng)的相應(yīng)的協(xié)議，對其所接收到的數(shù)據(jù)作相應(yīng)的處理。如圖7所示。

圖5 數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖

圖6 接收命令流程

3 結(jié)束語

串口通訊的連接，是整個汽車故障診斷通訊的基礎(chǔ)，串口通訊對整個診斷系統(tǒng)的工作性能，甚至是整個機車的工作性能，都有著重要的影響。模塊化的構(gòu)架理念，在整個通訊過程中具有重要的影響意義。本文利用串口通訊的強大功能，采用VB6.0程序編寫，實現(xiàn)了汽車ECU模塊與診斷盒及計算機之間的通訊。

[1]范逸之，陳立元.VisualBasic與RS232串行通信控制[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

圖7 數(shù)據(jù)處理流程圖

[2]劉 暢，江道輝.利用SPComm控件實現(xiàn)PC機與單片機串口通訊[J].微計算機信息，2005，（12）：89-91.