黃立梅，陳彤

（陜西法士特汽車傳動(dòng)工程研究院，陜西 西安 710119）

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一種基于安卓藍(lán)牙和OBD接口的車輛監(jiān)測(cè)與控制方法

黃立梅，陳彤

（陜西法士特汽車傳動(dòng)工程研究院，陜西 西安 710119）

摘 要：文章提出了一種方便快捷可靠的車輛或產(chǎn)品監(jiān)測(cè)控制方法，此方法是由直插在車輛上的OBD接口的下位機(jī)來(lái)采集車輛或產(chǎn)品發(fā)送的相應(yīng)CAN信息，并通過(guò)藍(lán)牙通信方式來(lái)跟上位機(jī)即安卓移動(dòng)終端進(jìn)行信息交互，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛或產(chǎn)品的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制的目的。此方法具有成本低、方便快捷、對(duì)技術(shù)人員的要求低、可靠性高等顯著特點(diǎn)，并且硬件方案可拓展性很強(qiáng)，只需修改相關(guān)軟件即可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛或者產(chǎn)品的其他操作，例如標(biāo)定、診斷等等。

關(guān)鍵字：OBD；安卓；藍(lán)牙；CAN ；車輛；監(jiān)控

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.04.035

CLC NO.: U463.6Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)04-103-03

引言

隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信和電子技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的無(wú)線技術(shù)被應(yīng)用到電子領(lǐng)域。其中藍(lán)牙技術(shù)和紅外技術(shù)都是常用的無(wú)線技術(shù)，其中藍(lán)牙[1][2]具有小型化、低功率、低成本、內(nèi)置安全性、穩(wěn)固、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，使用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。同時(shí)安卓智能移動(dòng)終端設(shè)備發(fā)展日新月異且由于安卓系統(tǒng)的開放性，基于安卓平臺(tái)的開發(fā)應(yīng)用越來(lái)越多。所以安卓藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用到汽車電子領(lǐng)域具有方便快捷、成本低、低功耗、易于使用等多種優(yōu)點(diǎn)。

目前國(guó)內(nèi)安卓移動(dòng)設(shè)備和汽車電子綜合開發(fā)的應(yīng)用產(chǎn)品比較少（尤其是卡車和客車），使用安卓移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛信息的系統(tǒng)應(yīng)用更少。目前針對(duì)商用車的產(chǎn)品大多都采用外接引線連接專業(yè)的CAN采集工具并與便攜式電腦連接對(duì)車輛或產(chǎn)品進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，然后這種方法雖然可行，但存在很多缺點(diǎn)：

（1）必須增加監(jiān)測(cè)線路才能進(jìn)行在線監(jiān)控，增加故障點(diǎn)。

（2）工程人員自帶電腦外加專業(yè)采集工具，成本較高。

（3）過(guò)程相對(duì)比較復(fù)雜，對(duì)工程人員的技術(shù)要求提高，并且個(gè)人電腦相對(duì)體積較大，攜帶不是很方便。

因此我們提出了一種基于ODB接口與無(wú)線技術(shù)的商用車輛監(jiān)控方法，用來(lái)商用車輛各產(chǎn)品的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集顯示、在線調(diào)試、故障診斷等多種功能，此法具有成本低、方便快捷、可靠性高、并對(duì)技術(shù)人員的要求降低等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，給產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)人員提供了另外一種監(jiān)測(cè)開發(fā)思路。本文中的無(wú)線技術(shù)采用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)，此方法可以拓展其他無(wú)線技術(shù)可采用同樣的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

1.1 藍(lán)牙功能特點(diǎn)

a）操作距離長(zhǎng)：經(jīng)過(guò)試驗(yàn)顯示，在通常情況下，藍(lán)牙智能無(wú)線控制可以達(dá)到8米以上，符合監(jiān)控車輛要求，而紅外遙控器操作距離最長(zhǎng)為3米。

b）使用方便：在下位機(jī)內(nèi)嵌藍(lán)牙模塊后，只要在具有藍(lán)牙功能的移動(dòng)終端上裝上藍(lán)牙智能無(wú)線監(jiān)控軟件，就可以自如地對(duì)車輛進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控操作。

c）具有友好的人機(jī)界面：本系統(tǒng)可以對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可讀取、修改車輛或產(chǎn)品的參數(shù)，同時(shí)還可以進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)。

d）抗干擾能力強(qiáng)[2]：紅外遙控器在接收管受到物體遮擋時(shí)無(wú)法進(jìn)行通信，而藍(lán)牙是在2.4GHz波段運(yùn)行，該波段是一種無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可證的工業(yè)、科技、醫(yī)學(xué)無(wú)線電波段。正因如此，使用藍(lán)牙技術(shù)不需要支付任何費(fèi)用，且當(dāng)有無(wú)線局域網(wǎng)干擾時(shí)藍(lán)牙技術(shù)的糾錯(cuò)機(jī)制也會(huì)恢復(fù)這些誤碼。

1.2 系統(tǒng)軟硬件構(gòu)成

藍(lán)牙移動(dòng)終端的商用車輛監(jiān)控系統(tǒng)主要包括這兩大部分：自帶藍(lán)牙的移動(dòng)終端設(shè)備和內(nèi)嵌藍(lán)牙模塊的下位機(jī)分別擔(dān)當(dāng)上位機(jī)和下位機(jī)的角色。車輛監(jiān)控系統(tǒng)的硬件框架如圖1所示。上下位機(jī)之間通過(guò)藍(lán)牙來(lái)進(jìn)行通信。系統(tǒng)的軟件框架如圖2所示。

圖1　監(jiān)控系統(tǒng)的硬件框架圖

下位機(jī)通過(guò)采集車輛或相應(yīng)產(chǎn)品的總線上的各信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、控制邏輯判斷與計(jì)算、輸出控制信號(hào)完成對(duì)車輛或產(chǎn)品的控制，下位機(jī)通過(guò)內(nèi)置藍(lán)牙模塊將車輛或產(chǎn)品的相關(guān)信息發(fā)送給安卓智能終端即上位機(jī)，移動(dòng)終端通過(guò)藍(lán)牙接收數(shù)據(jù)及指令發(fā)送完成車輛狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2、上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)

上位機(jī)也即安卓智能移動(dòng)終端，安卓藍(lán)牙移動(dòng)終端的監(jiān)控系統(tǒng)的重要部分之一是上位機(jī)軟件，此部分主要完成的功能有：

a）無(wú)線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，可以通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙實(shí)時(shí)采集車輛或產(chǎn)品所需的工作中的各種數(shù)據(jù)。

b）實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)曲線顯示，可以實(shí)時(shí)以圖像的形式直觀顯示車輛或產(chǎn)品的狀態(tài)信息。

c）采集數(shù)據(jù)回顯功能，可以回讀以前采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并可以圖像顯示形式來(lái)方便后期進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

d）無(wú)線調(diào)試功能，可以通過(guò)無(wú)線連接方便地修改產(chǎn)品或車輛參數(shù)。

e）無(wú)線診斷功能，可以通過(guò)故障診斷模塊，在線診斷控制器的故障信息。

上位機(jī)軟件的實(shí)現(xiàn)采用了模塊化設(shè)計(jì)，主要有數(shù)據(jù)采集模塊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)回顯模塊、車輛參數(shù)標(biāo)定模塊、故障檢測(cè)模塊。上位機(jī)軟件流程如圖3所示。

3、下位機(jī)軟硬件實(shí)現(xiàn)

下位機(jī)主要完成的功能如下：

a）采集原始車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)，所有的狀態(tài)信息都是CAN 消息，都是通過(guò)下位機(jī)的CAN總線接口獲得。

b）車輛數(shù)據(jù)解析與計(jì)算，主要將采集到的車輛信息，根據(jù)CAN協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)解析與計(jì)算，得到具體的車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)。

c）車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)打包與發(fā)送，負(fù)責(zé)將解析了的車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)按照上下位機(jī)通訊協(xié)議進(jìn)行重新組包，并通過(guò)內(nèi)置的藍(lán)牙模塊進(jìn)行發(fā)送。

d）數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息主要系統(tǒng)配置參數(shù)、上位機(jī)及下位機(jī)設(shè)備信息、監(jiān)控的車輛信息等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主要由下位機(jī)內(nèi)部外擴(kuò)的存儲(chǔ)芯片來(lái)完成。當(dāng)行車過(guò)程中，只要下位機(jī)與車輛進(jìn)行正確連接，無(wú)論上位機(jī)是否存在以及與下位機(jī)是否建立連接，下位機(jī)都會(huì)將此次行駛過(guò)程中的車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，后期通過(guò)上位機(jī)連接后可以對(duì)之前存儲(chǔ)的行車數(shù)據(jù)進(jìn)行回放顯示。

下位機(jī)部分在原有緩速器控制器系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)上加入藍(lán)牙發(fā)送接收模塊，將控制器采集到的車輛信息按照指定的編碼格式使用藍(lán)牙模塊發(fā)送給安卓移動(dòng)終端。下位機(jī)的硬件構(gòu)圖如圖4所示。

圖 4　下位機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)圖

4、實(shí)車試驗(yàn)

將上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟硬件開發(fā)好后進(jìn)行了實(shí)車試驗(yàn)，結(jié)果顯示該系統(tǒng)能很好的和緩速器進(jìn)行通信并在線監(jiān)測(cè)車輛的實(shí)時(shí)狀態(tài)，同時(shí)在使用過(guò)程中設(shè)備簡(jiǎn)單易行，某次在線監(jiān)控的結(jié)果圖如圖5所示。監(jiān)測(cè)界面友好，效果良好。

圖5　在線監(jiān)控效果圖

5、總結(jié)

本文提出了一種方便快捷可靠的車輛或產(chǎn)品監(jiān)測(cè)控制方法，此方法是通過(guò)下位機(jī)采集車輛上的OBD接口的CAN消息，并通過(guò)藍(lán)牙通信方式來(lái)跟上位機(jī)即安卓移動(dòng)終端進(jìn)行信息交互的設(shè)計(jì)方案，簡(jiǎn)單易行，開發(fā)成本低，拓展性強(qiáng)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的需通過(guò)修改車輛線束連接來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的缺點(diǎn)，同時(shí)安卓系統(tǒng)是開源系統(tǒng)，發(fā)展飛速，開發(fā)靈活，為相關(guān)項(xiàng)目或產(chǎn)品開發(fā)提供了新的開發(fā)思路和平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：U463.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7988(2016)04-103-03

作者簡(jiǎn)介：黃立梅，碩士研究生，就職于陜西法士特汽車傳動(dòng)工程研究院。主要研究方向：商用車輛電控系統(tǒng)。

A Method to Monitor Vehicles Based on Android System by OBD Interface and Bluetooth Technic

Huang Limei, Chen Tong
( Shaanxi method and ford motor drive engineering institute Shaanxi Xi'an 710119 )

Abstract:A convenient and simple method to monitor vehicles is designed on android system. It contains two parts, one is upper monitor block and another is lower block. Upper monitor block is a mobile machine developed on android system. The lower block connects to the OBD interface of vehicles to collect the information of vehicles by CAN message. The lower block exchanges messages with the upper monitor block by Bluetooth. This way has a lot of benefits, such as: the lower cost, more convenient, less special technical requirements to workers, higher reliability and stronger extending characteristic. You can only change the software to realize other functions using the same hardware case, such as: calibration, diagnoses and so on.

Keywords:OBD; android;Bluetooth;CAN; vehicles; monitor