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(jìn)入一個(gè)電子化武裝的時(shí)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(gè)人們休閑和娛樂(lè)的空間，有著第二家庭的美譽(yù)。越來(lái)越多的電子設(shè)備裝備于汽車，使得診斷系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜。隨著微機(jī)技術(shù)、可視化開(kāi)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(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備（單片機(jī)、PLC等）數(shù)據(jù)交換的一個(gè)簡(jiǎn)捷又實(shí)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(jì)算機(jī)三者之間通訊的基本原理：多個(gè)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(hào)，并依據(jù)汽車各裝置的有無(wú)異常情況，產(chǎn)生與其對(duì)應(yīng)的診斷代碼；VCI盒即故障診斷儀，通過(guò)上述電子控制單元接收與診斷對(duì)象項(xiàng)目相對(duì)應(yīng)的故障代碼，并傳送到PC機(jī)上；PC機(jī)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(shuō)明和應(yīng)對(duì)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(dú)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(jī)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(lái)，或者是作進(jìn)一步的處理。而這種傳輸遵循著特定的協(xié)議，對(duì)于這種協(xié)議的獲取，可通過(guò)采用串行通信口到個(gè)人PC機(jī)上實(shí)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(jìn)行數(shù)據(jù)流的采集，通過(guò)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)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(jìn)行相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換，以此來(lái)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)的OBDII標(biāo)準(zhǔn)接口，將數(shù)據(jù)流通過(guò)RS-232-C傳輸?shù)皆\斷盒上，通過(guò)電路板硬件的轉(zhuǎn)換，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的形式，再通過(guò)RS-232-C傳入到通用PC上，即診斷儀在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的處理。

1.1 串口初始化

串口初始化通過(guò)串口常規(guī)、串口事件控制、串口流控制、串口超時(shí)空置和串口監(jiān)控控制共5個(gè)部分來(lái)實(shí)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(jìn)行接收，在初始化中，通過(guò)串口初始化功能函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程。

串口初始化流程圖見(jiàn)圖1，串口初始化窗口設(shè)計(jì)見(jiàn)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(dòng)連接設(shè)置

ISO9141-2、ISO14230（kwp2000）kw1281協(xié)議要求，在通訊前進(jìn)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(dòng)進(jìn)行總線初始化，它是在接收到第一個(gè)OBD命令時(shí)才開(kāi)始初始化。一旦總線完成了初始化過(guò)程，就可與車輛進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，但I(xiàn)SO9141、ISO14230、kw1281要求，在一定的時(shí)間內(nèi)，數(shù)據(jù)總線上必須至少進(jìn)行一次通訊，如果5s或更長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有通訊，ECU將會(huì)退出診斷模式。必須重新進(jìn)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(cè)到它與ECU已超過(guò)設(shè)定的時(shí)間沒(méi)有通訊，專業(yè)診斷芯片將自動(dòng)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(guò)上位機(jī)程序設(shè)置實(shí)現(xiàn)了串口的自動(dòng)連接設(shè)置，完成了串口的初始化。打開(kāi)端口，對(duì)緩沖區(qū)進(jìn)行清空并讀取數(shù)據(jù)，驗(yàn)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(shí)重新連接。串口通訊自動(dòng)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(jì)原理

單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間采用RS232C標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信連接，它們之間的通信采用“8位、無(wú)奇偶、波特率為38400bps”的方式。計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，定時(shí)對(duì)作為下位機(jī)的VCI盒“點(diǎn)名”，無(wú)“應(yīng)答”就說(shuō)明串口通信發(fā)生故障。

具體的方案：在程序運(yùn)行過(guò)程中，計(jì)算機(jī)定時(shí)向VCI盒發(fā)一個(gè)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(jì)算機(jī)回傳一個(gè)代碼（該代碼通過(guò)程序產(chǎn)生）。計(jì)算機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)接收到VCI盒發(fā)送來(lái)的代碼，并與驅(qū)動(dòng)程序識(shí)別代碼比較，如2個(gè)識(shí)別代碼相符，計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)程序正常運(yùn)行。若計(jì)算機(jī)在一定時(shí)內(nèi)沒(méi)有收到識(shí)別代碼，或收到的識(shí)別代碼與驅(qū)動(dòng)程序識(shí)別代碼不相符，計(jì)算機(jī)屏幕會(huì)出現(xiàn)消息框“請(qǐng)檢查通信線路”。

2 故障診斷整體通訊思路

計(jì)算機(jī)故障診斷通訊過(guò)程，是通過(guò)2個(gè)定時(shí)器控件（Timer）完成的。當(dāng)一事件產(chǎn)生時(shí)，發(fā)送能使信號(hào)進(jìn)入“指令識(shí)別子程序”的控制代碼中。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)后，回送一個(gè)“識(shí)別碼”。計(jì)算機(jī)若在指定的時(shí)間內(nèi)接收到正確的“識(shí)別碼”程序，則正常運(yùn)行；若在其時(shí)間內(nèi)沒(méi)接收到正確的“識(shí)別碼”，此時(shí)通信中斷。通訊過(guò)程中，當(dāng)VCI盒接收到從計(jì)算機(jī)傳送的指令后，將進(jìn)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(jìn)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(jì)算機(jī)上（如圖4所示）。

圖4 通訊中信號(hào)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(kāi)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(guò)程中實(shí)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(jiǎn)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(shí)頻信號(hào)特征值的存儲(chǔ)及讀取、診斷過(guò)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(guò)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(duì)應(yīng)的故障類型、生成故障報(bào)表及對(duì)診斷結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢等功能。在診斷通訊過(guò)程中，數(shù)據(jù)接收的過(guò)程，是一個(gè)數(shù)據(jù)處理的過(guò)程，根據(jù)ECU所對(duì)應(yīng)的相應(yīng)的協(xié)議，對(duì)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(yǔ)

串口通訊的連接，是整個(gè)汽車故障診斷通訊的基礎(chǔ)，串口通訊對(duì)整個(gè)診斷系統(tǒng)的工作性能，甚至是整個(gè)機(jī)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(gè)通訊過(guò)程中具有重要的影響意義。本文利用串口通訊的強(qiáng)大功能，采用VB6.0程序編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)了汽車ECU模塊與診斷盒及計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)串口通訊[J].微計(jì)算機(jī)信息，2005，（12）：89-91.