專利名稱：一種通用型手持汽車故障診斷儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及汽車電子領域，具體涉及汽車故障診斷設備。
背景技術：
隨著電子技術的發展,具有體積小、成本低、可靠性高等優點的E⑶(ElectronicControl Unit電子控制單元)在汽車電子控制中得到廣泛的應用，提高了汽車的性能，同時也使汽車系統變得越來越復雜。汽車控制的電子化加大了汽車診斷維修工作的難度，通過傳統的汽車儀器儀表或者目測汽車故障可視性等方式進行汽車故障診斷的可靠性降低。汽車故障診斷儀應運而生，而作為一種終端設備，其中很多是與PC機相連，不便于攜帶，而便攜式診斷儀，汽車信息被固化在系統中，不能針對不同車型進行診斷，滿足不了現代汽車診斷的需求。
目前，大型汽車制造商都設計有適用于該車廠汽車診斷的汽車ECU故障診斷儀，該類診斷儀的使用對象范圍有限，屬于專用型汽車故障診斷儀，對不同車系/車廠/車型的汽車的診斷使用不同的汽車診斷儀，顯然這將會大大提高維修成本。雖然部分診斷儀制造商致力于通用型汽車故障診斷儀的研發，擴大了診斷對象范圍，但隨著汽車的不斷發展和汽車車型的不斷豐富，汽車診斷系統的更新升級更加復雜。選擇一種方便升級并且適合于各種車型診斷的診斷儀和診斷系統將會使得上述情況得到很好的改善。
在已有的專利中有汽車故障診斷儀的相關描述，如發明名稱為電腦式汽車診斷裝置(專利號為ZL200920164834.0)該實用新型提供了一種電腦式汽車診斷裝置，解決了汽車故障診斷儀運行速度慢，不能對診斷數據進行存儲，診斷功能單一等技術問題。該實用新型可以對被測車輛進行實時智能化維修診斷，指導和提供詳細地診斷報告，并將診斷數據流進行存儲。該實用新型與電腦配套使用，攜帶不方便。其主控模塊采用MC9S12DG128B芯片，軟硬件的升級能力差，不能根據汽車類型的變化提供及時的升級需要并且在使用該設備進行檢測和維修汽車時，必須配備一臺電腦，因此增加了維修成本，且攜帶不方便。發明名稱為汽車故障診斷儀(專利號為ZL201010571765.2)的專利提供了一種單片機汽車故障診斷儀其主要特征為CPU采用高性能的單片機，對診斷儀所需的邏輯功能進行集成，其優點是能夠實現對不同電控系統的參數測量，讀取車載電腦故障代碼和執行器測試等功能。該專利采用單片機為CPU，以及根據需要集成外圍電路，一旦系統軟硬件固化以后便無法再次進行升級。并且該專利針對不同電控系統的測量，但對通用性并未給出進一步的闡述說明且該手持設備系統軟硬件升級復雜、診斷對象單一化，汽車信息固化在系統當中，不能根據車型提供不同的診斷信息，這樣便使該設備不具有通用性。發明內容
本發明所要解決的技術問題是:提供一種適用于不同使用環境針對不同車系/車廠的手持汽車故障診斷儀及便于升級的診斷系統。
本發明解決上述技術問題所采用的方案為:具有診斷不同車型的通用型手持式汽車故障診斷儀，它主要由FPGA (Field Programmable Gate Array,即現場可編程門陣列)主控模塊(101)、系統存儲模塊(102)、電源模塊(103)、汽車信息存儲模塊(104)、CAN (Controller Area Network，即控制器局域網絡)通信模塊(105)、觸摸屏(106)、USB(Universal Serial Bus即通用串行總線)接口通信模塊(107)構成。通過CAN通信模塊(105)中的診斷接口與汽車E⑶(109)接口連接，根據觸摸屏發出的控制指令讀取并顯示汽車ECU故障碼、動態數據流、ECU版本信息、指示故障等級等信息。本發明采用SOPC(System-on-a-Programmable-Chip,可編程片上系統)技術集成系統，邏輯功能模塊包括:人機交互界面控制模塊(201)、UDS (Road vehicles-UnifiedDiagnostic Services)診斷實現模塊(202)、CAN通信控制模塊(203)、汽車信息集成卡文件操作模塊(204)、XML (Extensible Markup Language,可擴展標記語言)文檔解析模塊(205)、USB通信控制(206)、系統集成模塊(207)。并可根據系統需要進行裁減、擴充和升級，具備系統在軟硬件的可編程能力。具體為:一種通用型手持汽車故障診斷儀，包括:人機交互界面控制模塊、UDS診斷實現模塊、CAN通信控制模塊、汽車信息集成卡、文件操作模塊、XML文檔解析模塊、USB通信控制、系統集成模塊，系統集成模塊總體控制系統中各功能模塊間的數據處理；汽車信息集成卡采集汽車相關信息，對XML文件進行配置，將汽車的各項參數及故障信息以XML配置文件的形式存儲；CAN通信控制模塊實現與汽車ECU的數據交換；文件操作模塊讀取XML配置文件信息，XML文檔解析模塊構造XML文檔層次結構樹模型，解析該XML配置文件，得到汽車ECU相關的診斷信息，送入人機交互界面控制模塊顯示，UDS診斷實現模塊對不同車系/車廠/車型的汽車進行故障診斷，USB通信模塊完成系統與PC上位機的通信。更進一步，對XML文件進行配置具體為，采用FAT32文件系統將面向地址操作轉化為面向信息集成卡文件和目錄操作，讀取汽車信息集成卡中的XML配置文件。XML解析模塊還為應用程序提供API接口。其中，UDS診斷實現模塊以標準IS014229-1/IS015765-3的診斷服務內容為基礎，作為IS015765中所提出的診斷方案的應用層；CAN通信模塊基于標準IS015765-2的CAN網絡層實現和基于標準IS011898-1的數據鏈路層實現，網絡層根據標準IS015765-2的內容，完成CAN數據的打包、解包、CAN節點通信配置；數據鏈路層根據標準IS011898-1，完成從CAN網絡層數據到CAN幀標準格式的轉換以及報文過濾、仲裁、通信波特率設置。在本發明中，采用可以裝卸的汽車信息集成卡將需要診斷的汽車ECU信息以XML配置文件的形式存儲，在診斷時通過系統中XML文檔解析模塊對XML配置文件進行解析，得到汽車ECU相關的診斷信息。最后輸出顯示汽車相關的故障信息。由于是采用存儲卡將汽車ECU信息以XML配置文件的方式進行存儲，在診斷汽車故障信息之前，便能夠根據汽車相關信息對XML文件進行配置。因此無論汽車種類怎樣變化，都能夠將相關汽車ECU信息存儲到診斷儀中。從而實現對不同車系/車廠/車型的汽車進行故障診斷。與將汽車信息固化在存儲器中的傳統診斷系統相比，這種汽車診斷儀與汽車ECU信息分離式的診斷系統更加具有診斷通用性。診斷出的故障信息也可通過USB通信模塊完成系統上傳到PC上位機，再通過上位機實現對故障碼/故障信息和汽車運行參數的深入分析，并完成數據備份。根據優選技術方案，主控芯片選擇的是FPGA芯片，例如Altra公司的CycloneII系列芯片。
所述CAN通信模塊(203)用于完成系統與外部E⑶的CAN數據交換。包括CAN數據鏈路層和網絡層的實現。
所述USB通信控制模塊(206)通過USB接口完成系統與PC上位機的通信和數據交流。對故障碼/故障信息和汽車運行參數的深入分析，并完成數據備份。
XML解析模塊(205)對XML配置文件進行解析，并為應用程序提供API接口，從而使系統其它功能模塊能夠通過API接口得到所需要的數據。
人機交互界面控制模塊(201)包括對汽車故障信息的顯示模塊，以及發出控制命令和要求的觸摸控制模塊。
本發明方案所能實現的功能:診斷儀通過存儲卡模塊將汽車的各項參數及故障信息以XML配置文件的形式存儲，通過對XML文件進行配置，從而實現對不同車系/車廠/車型的汽車進行故障診斷。診斷系統可根據系統需要進行裁減、擴充和升級，具備系統在軟硬件的可編程能力，升級方便。
圖1為本發明系統硬件框圖2為本發明的診斷軟件構成框圖3為本發明診斷系統工作流程圖。
具體實施方式
本發明為一種通用型手持式汽車故障診斷儀及診斷系統，圖1為本發明汽車故障診斷儀的系統硬件框圖。它主要由FPGA主控模塊(101)、系統存儲模塊(102)、電源模塊(103)、SD存儲模塊(104)、CAN通信模塊(105)、TFT觸摸液晶模塊(106)、USB接口通信模塊(107)構成。通過CAN通信模塊(105)中的診斷接口與汽車E⑶(109)接口連接，根據觸摸屏發出的控制指令讀取并顯示汽車ECU故障碼、動態數據流、ECU版本信息、指示故障等級等信息。
圖2為汽車故障診斷系統構成框圖，本發明采用SOPC技術由單個芯片集成了整個系統的邏輯功能，SOPC系統軟件集成(208)則圍繞系統控制實現，整個診斷系統包括:USB通信控制(201)、汽車信息集成卡文件操作模塊(202)、XML文檔解析模塊(203)、UDS診斷實現模塊(204)、CAN通信控制模塊(205)、人機交互界面控制模塊(206)、系統集成(207)。其具體控制操作為:汽車信息集成卡文件操作模塊(202)設計包括信息集成控制和信息集成卡文件系統實現。系統采用FAT32文件系統將面向地址操作轉化為面向信息集成卡文件和目錄操作，讀取集成卡中的XML配置文件；XML文檔解析模塊(203)對讀取到的XML文件進行解析得到汽車的相關信息。XML文檔解析模塊主要包括加載XML文檔，構造XML文檔層次結構樹模型，提供相應接口等操作WDS診斷實現模塊(204)基于CAN總線的UDS診斷方案為基礎按照IS014229-1對UDS診斷的規范，設計與診斷儀診斷功能相關的常用UDS服務，如讀取故障碼、讀取ECU版本信息、讀取動態數據流、清除故障碼等；CAN通信模塊作為診斷儀與E⑶的CAN網絡通信實現，其設計主要包括:基于IS015765-2的CAN網絡層實現和基于IS011898-1的數據鏈路層實現，包括數據打包、數據解包、數據傳輸控制等；人機交互界面控制模塊(206)作為系統操作/顯示的控制實現，其設計內容包括:串口通信、液晶屏顯示驅動控制、GUI界面3個方面；系統集成(207)主要作用為系統各功能模塊的整合、系統總體控制以及系統中各功能模塊間的數據處理。圖3所示為本發診斷系統工作流程圖，系統開始(301)首先是系統初始化，包括液晶屏⑶I初始化(302)，CAN通信初始化(304)，汽車信息集成卡文件系統初始化(305)。其中液晶屏GUI的初始化包括串口初始化，Gn清屏等操作。初始化完成之后進行相應的開機界面顯示(303 )。然后，判斷打開汽車信息集成卡中的XML配置文件是否成功(306 )，并以打開配置文件的次數(316)來決定在液晶顯示的相應內容。配置文件打開之后，讀取配置文件信息(307)并對其進行解析(308)，并從解析得到的樹模型中查找系統主界面的顯示條目數和顯示內容，存入主界面頁面信息結構體中(309)。根據文件信息，再次初始化GUI列表框結構體(310)。接下來根據觸摸屏上有無界面選擇來判斷其操作功能(311)。根據所選擇的操作功能執行相應操作功能和診斷處理(312)，完成相應處理并顯示完成之后判斷是否有返回指令幀(313)。若沒有收到返回指令幀則繼續等待返回指令幀，收到返回指令幀(314)并判斷是否為退出命令(315)，若為退出則返回到上一級液晶顯示菜單中。在此過程中操作功能主要有讀取車型，車系，車廠，讀取故障碼、版本信息、數據流，清除故障碼等功能以及相應的輔助功能等。
權利要求
1.一種通用型手持汽車故障診斷儀，其特征在于，該診斷儀包括:人機交互界面控制模塊、UDS診斷實現模塊、CAN通信控制模塊、汽車信息集成卡、文件操作模塊、XML文檔解析模塊、USB通信控制、系統集成模塊，系統集成模塊總體控制系統中各功能模塊間的數據處理；汽車信息集成卡采集汽車相關信息，對XML文件進行配置，將汽車的各項參數及故障信息以XML配置文件的形式存儲；CAN通信控制模塊實現與汽車ECU的數據交換；文件操作模塊讀取XML配置文件信息，XML文檔解析模塊構造XML文檔層次結構樹模型，解析該XML配置文件，得到汽車ECU相關的診斷信息，送入人機交互界面控制模塊顯示，UDS診斷實現模塊對不同車系/車廠/車型的汽車進行故障診斷，USB通信模塊完成系統與PC上位機的通 目。
2.根據權利要求1所述的汽車故障診斷儀，其特征在于，對XML文件進行配置具體為，采用FAT32文件系統將面向地址操作轉化為面向信息集成卡文件和目錄操作，讀取汽車信息集成卡中的XML配置文件。
3.根據權利要求1所述的汽車故障診斷儀，其特征在于，XML解析模塊還為應用程序提供API接口。
4.根據權利要求1所述的汽車故障診斷儀，其特征在于，UDS診斷實現模塊以標準IS014229-1/IS015765-3的診斷服務內容為基礎，作為IS015765中所提出的診斷方案的應用層；CAN通信模塊基于標準IS015765-2的CAN網絡層實現和基于標準IS011898-1的數據鏈路層實現，網絡層根據標準IS015765-2的內容，完成CAN數據的打包、解包、CAN節點通信配置；數據鏈路層根據標準IS011898-1，完成從CAN網絡層數據到CAN幀標準格式的轉換以及報文過濾、仲裁、通信波特率設置。
5.一種汽車故障診斷方法，其特征在于，汽車信息集成卡采集汽車相關信息，對XML文件進行配置，將汽車的各項 參數及故障信息以XML配置文件的形式存儲；CAN通信控制模塊實現與汽車ECU的數據交換；文件操作模塊讀取XML配置文件信息，XML文檔解析模塊構造XML文檔層次結構樹模型，解析該XML配置文件，得到汽車ECU相關的診斷信息，送入人機交互界面控制模塊顯示，UDS診斷實現模塊對不同車系/車廠/車型的汽車進行故障診斷，USB通信模塊完成系統與PC上位機的通信。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，對XML文件進行配置具體為，采用FAT32文件系統將面向地址操作轉化為面向信息集成卡文件和目錄操作，讀取汽車信息集成卡中的XML配置文件。
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，UDS診斷實現模塊以標準IS014229-1/IS015765-3的診斷服務內容為基礎，作為IS015765中所提出的診斷方案的應用層；CAN通信模塊基于標準IS015765-2的CAN網絡層實現和基于標準ISOl 1898-1的數據鏈路層實現，網絡層根據標準IS015765-2的內容，完成CAN數據的打包、解包、CAN節點通信配置；數據鏈路層根據標準IS011898-1，完成從CAN網絡層數據到CAN幀標準格式的轉換以及報文過濾、仲裁、通信波特率設置。
全文摘要
本發明公開了一種通用型手持汽車故障診斷儀及診斷系統。診斷儀主要由FPGA主控模塊(、系統存儲模塊(102)、電源模塊(103)、汽車信息存儲器(104)、CAN通信模塊(105)、觸摸屏(106)、USB接口通信模構成(107)構成。通過CAN通信模塊(105)中的診斷接口與汽車ECU接口連接，根據觸摸屏發出的控制指令讀取并顯示汽車ECU故障碼、動態數據流、ECU版本信息、指示故障等級等信息。本發明能夠對不同車型的汽車進行故障診斷，實現了診斷的通用性。診斷系統具有運行穩定，升級方便等特點。
文檔編號G05B23/02GK103197666SQ201310099849
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月26日 優先權日2013年3月26日
發明者黃智宇, 李明亮, 李紅波, 陳倍新, 唐樂, 蘇嶺, 徐福祥 申請人:重慶郵電大學