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1遠程故障診斷儀簡介

（1）通訊功能類

配置CAN總線接口，支持標準SAEJ1939從數據鏈路層、網絡層到應用層協議；配置無線數據通訊模塊，具備遠程數據查詢、故障診斷功能；支持實時數據流上傳功能，支持歷史故障信息上傳。

（2）診斷功能類

配置NANDFLASH存儲器，具有本地存儲功能；具有重要數據本地存儲和服務器雙重備份功能；支持遠程監控系統模擬診斷儀對整車CAN網絡進行診斷；支持在整車設計過程中對發動機標定數據檢測與上傳，配合整車設計功能。

2硬件設計

（1）單片機

在該方案設計中使用Cortex－M3內核的單片機STM32F207VCT6。ARM的CORTEX－M3處理器是新一代的嵌入式ARM處理器，它為實現MCU的需要提供了低成本的平臺、縮減的管腳數目、降低的系統功耗，同時提供卓越的計算性能和先進的中斷系統響應。STM32F207VCT6擁有內置的ARM核心，它與所有的ARM工具和軟件兼容。

（2）通信模塊

通信模塊目前采用SIMCOM公司GPRS模塊SIM800A。SIM800A模塊單元支持兩頻GSM900／1800。最大發射功率為EGSM900Class4（2W），DCS1800Class1（1W）。正常上電后，GSM模塊基本在20s連上GSM網絡，30s連上服務器，連上服務器就能建立與服務器的正常數據鏈路。模塊接口方式簡單，使用TTL串口，操作方便。單片機串口與模塊串口連接，即可通過發送AT指令控制GSM模塊，實現GPRS網絡的數據發送。

（3）CAN單元

CAN單元包含兩路CAN接口，一路作為標準車身CAN通信接口，波特率125Kbps，另一路預留。CAN收發器選用NXP公司的車載級收發器TJA1042－3，適用于12V和24V系統，工作溫度－40～125℃。最大傳輸速度為1Mbps。支持SAEJ1939標準的CAN數據接口。芯片內部帶過壓保護，CANH、CANL管腳耐壓值范圍－27V～40V，抗瞬態脈沖電壓范圍達到－200V～200V。

3軟件設計

系統軟件架構為典型的前后臺式架構，整體采用模塊化的軟件設計方法，將系統功能分解為多個子模塊，每個模塊對應一個狀態機，系統在初始化完成之后，即進入主循環，各狀態機依據在程序中的前后位置依次獲得CPU時間循環運行。系統軟件的主要部分分為GSM模塊管理，GPS模塊，電源管理模塊，SAEJ1939協議處理模塊。GSM管理模塊主要處理的內容包括：GSM模塊的電源控制，建立移動網絡的鏈接，與服務器建立數據鏈接，應用層數據包的打包與發送處理，數據包重發處理機制等。GPS模塊主要處理的內容是：GPS模塊的電源控制，NMEA2000GPS數據協議解析，獲取GPS的位置信息、速度信息與時間信息等。電源管理模塊負責管理系統的電源，處理系統不同的工作模式還有各個工作模式之間的切換。SAEJ1939協議處理模塊，包含了SAEJ1939的數據鏈路層、傳輸層、網絡管理層、應用層和故障診斷層的協議的全部內容。

（1）數據鏈路層

STM32F207VCT6集成的CAN控制器芯片基本實現了數據鏈路層的全部內容，但是SAEJ1939對數據鏈路層進行了重新定義，對CAN擴展幀的29位標識符進行了重新編碼。數據鏈路層需要完成29位標識符的編碼和解碼工作。

（2）傳輸層

傳輸層是整個SAEJ1939網絡協議最復雜的一層，主要實現分段傳輸功能。在J1939中要傳輸大于8個字節的報文時，需要采用分段傳輸功能，分段傳輸功能可以拆分為兩個主要的功能塊：報文的分包、重組以及連接管理。分包、重組用于傳輸長度大于8的報文，報文必須被拆分為若干個小書架包，然后使用數據幀將報文逐一傳送。而接收方必須能夠接收這些數據幀，然后解析并且重組成原始的報文。連接管理的功能包括基于連接模式的點對點報文傳輸和基于未連接模式的廣播報文傳輸。在點對點模式下，連接管理用于處理節點間的虛擬鏈接的打開、使用和關閉。而基于未連接模式的廣播報文傳輸，則只要處理數據超時，當超時時間到了，而沒有收到后續數據包，則直接放棄此連接就可以了。

（3）網絡管理層

在本系統中，車輛的各個CAN總線節點的地址已經分配好了，所以未使用網絡管理的功能。這樣簡化了系統的設計與軟件復雜度。

4功能設計使用

SAEJ1939的總線應用層協議，在系統中主要實現的功能包括以下幾個方面。

（1）遠程車輛控制

因為重型卡車價格高昂，客戶普遍會選擇貸款購車。為了防止客戶有欠款不還的情況出現，要保證系統可以實現對客戶車輛的遠程控制。遠程控制的實現要求是要保證發動機要預留有操作接口，要支持各種運行模式，比如跛行模式，此模式可以限制車速，保證基本的行車安全，但是車輛的速度很低，小于30km／h，這樣就能在不影響安全的情況下實現對有些不遵守合約的客戶的約束。實現的原理是這樣的，遠程診斷系統定義了一個SAEJ1939的報文，此報文通過車身控制模塊從低速車身CAN總線轉發到高度的動力CAN總線。在車輛點火的時候，發動機管理系統就檢測此報文，如果總線上沒有此報文，則發動機點火失敗；如果檢測到此報文，才允許點火。如果遠程診斷系統被惡意破壞了，則發動機管理系統接收不到遠程診斷系統的報文，則車輛就不能點火了。在車輛使用中，可以通過從發服務器端發送命令來對車輛進行鎖定、解鎖、跛行等模式的設定。當設定不同的工作模式時，遠程診斷系統把對應的設定模式發送到發動機管理系統，由發動機管理系統實現對車輛的實際控制功能。

（2）診斷信息收集

SAEJ1939應用層診斷協議定義了系統診斷相關的協議，包含：當前活動的診斷故障碼（DM1）、歷史活動的診斷故障碼（DM2）、歷史故障碼清除（DM3）、停幀參量（DM4）、當前故障碼清除（DM11）等。可以通過服務器向遠程診斷系統配置診斷的操作模式，可以實時收集各個CAN總線節點的當前活動的診斷故障碼，收集到的診斷故障信息可以先存儲在系統的NANDFLASH存儲器中，當與服務器建立數據鏈路后就可以發送到后臺服務器。這樣從服務器端就可以知道當前的車輛實時狀態，也可以對車輛的安全狀態有個基本了解。

（3）模擬在線診斷儀診斷

各個整車廠一般都在對應的4S店或者是服務網點配有診斷儀對車輛進行診斷，通過診斷可以發現車輛出現的故障情況，以及車輛可能出現的故障。遠程診斷系統在正常使用時分配一個固定的網絡節點地址(本系統中分配為0x4B)，但是如果要實現完全的診斷功能，需要使用診斷儀的網絡地址(分配為0xF9)，模擬診斷儀設備對各個模塊進行診斷。遠程診斷設備可以實現SAEJ1939協議定義的所有的診斷相關的協議，實現遠程隊車輛的完全診斷，掌握車輛的歷史故障狀態，監控車輛的完整生命周期的全部情況，不但有利于車輛的使用和保養。同時，服務器端搜集大量的車輛診斷信息，通過對大量數據的統計分析與研究，可以改進車輛的設計。

作者:黃強單位:中國電子科技集團公司第三十八研究所汽車電子工程研究中心