劉宏君

摘 要：隨著國(guó)六排放法規(guī)的落地，OBD相關(guān)法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)于整車企業(yè)來(lái)說(shuō)，OBD系統(tǒng)的驗(yàn)證工作就顯得十分必要。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代汽車各電控系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸多采用CAN總線，通過(guò)總線連接解決了原有復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。文章結(jié)合CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成和性能特點(diǎn)，闡述了CAN網(wǎng)絡(luò)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并介紹了如何使用CANOE軟件進(jìn)行OBD系統(tǒng)中CAN節(jié)點(diǎn)的故障診斷的驗(yàn)證測(cè)試，為OBD系統(tǒng)開發(fā)和后續(xù)診斷維修提供了便利。

關(guān)鍵詞：CANOE;車載診斷系統(tǒng);CAN;仿真

中圖分類號(hào)：U472.9? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）22-159-03

Abstract： With the implementation of CN6 emission regulations， the relevant regulations of OBD are more and more strict. For vehicle enterprises， the verification of OBD system is very necessary. With the development of network technology， the data transmission between modern automobile electronic control systems mostly adopts CAN（Controller Area Network）， which solves the original complex data transmission problem. Combined with the composition and performance charac -teristics of CAN network system， this paper expounds the application advantages of CAN network in automobile field， and introduces how to use CANOE software to verify and test faults diagnosis of CAN nodes in OBD system， which provides convenience for the development of OBD system and subsequent diagnosis and maintenance.

Keywords： CANOE; On-Board Diagnostic; Controller Area Network; Simulation

CLC NO.： U472.9? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-159-03

前言

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，大部分汽車零部件及整車系統(tǒng)已經(jīng)逐步從原有的純機(jī)械系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化智能終端發(fā)展。尤其是近年來(lái)車載網(wǎng)絡(luò)在傳統(tǒng)有線式、集成電控單元的基礎(chǔ)上得到新的發(fā)展，其中，CAN網(wǎng)絡(luò)是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種車載網(wǎng)絡(luò)，CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的相關(guān)故障診斷也是車載診斷系統(tǒng)（OBD）的重要組成部分，本文以后處理系統(tǒng)上游NOx傳感器為例，淺析基于CANOE進(jìn)行OBD診斷的方法。

1 CAN網(wǎng)絡(luò)

CAN網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network），即控制器局域網(wǎng)，是車載各種電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、儀表、車身穩(wěn)定系統(tǒng)、安全氣囊、胎壓監(jiān)測(cè)以及后處理系統(tǒng)中的NOx傳感器和PM傳感器，均嵌入CAN控制裝置。一個(gè)由CAN總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)中，理論上可以掛接無(wú)數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)數(shù)目受網(wǎng)絡(luò)硬件的電氣特性所限制。CAN可提供高達(dá)1Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，這使實(shí)時(shí)控制變得非常容易，當(dāng)信號(hào)傳輸距離達(dá)到10km時(shí)，CAN仍可提供高達(dá)50kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外，硬件的錯(cuò)誤檢定特性也增強(qiáng)了CAN的抗電磁干擾能力。

2 車載診斷系統(tǒng)

通常稱作為OBD（On Board Diagnostic）系統(tǒng)，它必須具有識(shí)別可能存在故障區(qū)域的功能，并以故障碼的方式將該信息存儲(chǔ)在電控單元存儲(chǔ)器中。該系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)零部件和系統(tǒng)的故障和持續(xù)監(jiān)測(cè)排放的劣化過(guò)程，利用OBD系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)信息，可以簡(jiǎn)化車檢和維修的程序，從而減少故障發(fā)生和維修之間的間隔時(shí)間。

3 CANOE

CANOE，全稱CAN Open Environment，最初主要為了汽車CAN總線的開發(fā)、仿真、測(cè)試盒分析而設(shè)計(jì)，隨著車載總線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，擴(kuò)展加入了Lin、FlexRay、MOST和Ethernet等網(wǎng)絡(luò)。

CANOE軟件主要由數(shù)據(jù)庫(kù)編輯器、CAPL瀏覽器、主窗口、面板編輯器、CAPL程序生成器、面板生成器等部分組成。利用數(shù)據(jù)庫(kù)編輯器可以創(chuàng)建CAN 數(shù)據(jù)庫(kù) ，也可以復(fù)制一個(gè)已有的數(shù)據(jù)庫(kù)作為一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，通過(guò)對(duì)象鏈接功能可以在信號(hào)與消息、消息與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、消息信號(hào)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間建立鏈接。利用面板編輯器提供的控件創(chuàng)建可視化的用戶界面。CAPL是CAN總線訪問(wèn)編程語(yǔ)言（CAN Access Programming Language），應(yīng)用于Vector CAN工具節(jié)點(diǎn)編程，是類C語(yǔ)言，同時(shí)，CAPL是基于事件（總線事件、屬性事件、時(shí)間事件）建模的語(yǔ)言，具有易于使用性。

CANOE軟件在CAN總線開發(fā)中的作用，根據(jù)ECU項(xiàng)目的開發(fā)進(jìn)度可以分為三個(gè)階段：（1）全仿真的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在ECU開發(fā)初期，尚無(wú)實(shí)際的ECU節(jié)點(diǎn)時(shí)，可以利用CANOE仿真所有節(jié)點(diǎn)的功能，進(jìn)行系統(tǒng)需求分析與可行性分析;（2）真實(shí)節(jié)點(diǎn)和仿真節(jié)點(diǎn)共存，這是在ECU開發(fā)中期，利用CANOE可以對(duì)某個(gè)或者某些部件進(jìn)行仿真來(lái)測(cè)試實(shí)際的ECU節(jié)點(diǎn);（3）全真實(shí)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這是在ECU開發(fā)的后期，對(duì)實(shí)際完整的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試分析，驗(yàn)證總線的負(fù)載情況和其他的設(shè)計(jì)是否滿足要求。

4 節(jié)點(diǎn)仿真

以上游NOx傳感器供電電壓不合理故障為例，故障碼P2204，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU軟件內(nèi)部DFC碼為：DFC_HegnWireDiag S1B1，當(dāng)傳感器供電電壓出現(xiàn)不合理情況時(shí)，NOx傳感器會(huì)自診斷，然后將診斷狀態(tài)位通過(guò)CAN總線發(fā)往發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，ECU根據(jù)接收的CAN報(bào)文信息進(jìn)行OBD診斷，若滿足診斷條件將故障報(bào)出。

通過(guò)CANOE設(shè)定一個(gè)交互式信號(hào)發(fā)生器，以此來(lái)仿真上游NOx傳感器節(jié)點(diǎn)和CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，如圖2所示。

6 結(jié)論

本文首先介紹了CAN網(wǎng)絡(luò)、車載診斷系統(tǒng)和CANOE，然后基于CANOE仿真后處理系統(tǒng)NOx傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN總線進(jìn)行報(bào)文發(fā)送，最后仿真NOx傳感器供電電壓不合理狀態(tài)，ECU接收到CAN報(bào)文信息后進(jìn)行OBD診斷，成

功并將故障報(bào)出，測(cè)試結(jié)果理想。

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