遠(yuǎn)程診斷報告

1、研制背景及意義隨著汽車電子控制技術(shù)在汽車上的廣泛使用，汽車上的電子控制單元及電子元件越來越多，汽車控制系統(tǒng)的高度電子化，汽車電控系統(tǒng)日趨復(fù)雜，給汽車維修工作帶來了越來越多的困難，對汽車維修技術(shù)人員的要求越來越高，對汽車電控單元故障檢測與維修所需設(shè)備的要求也越來越先進(jìn)。汽車故障診斷功能就是利用ECU（電子控制單元）監(jiān)視電子控制系統(tǒng)各組成部分的工作情況，發(fā)現(xiàn)故障后自動啟動故障運行程序。故障診斷功能，已經(jīng)成為了新車出廠和修理廠故障檢測不可缺少的重要手段。汽車故障診斷模塊不僅能夠存儲記憶汽車故障，還能夠?qū)崟r提供汽車各種運行參數(shù)等。故障診斷技術(shù)主要是幫助維修人員快速查找故障和分析汽車運行性能。駕駛員的檢測和修理經(jīng)驗在車輛出現(xiàn)電控系統(tǒng)故障時往往是無能為力的。為了解決這個問題，可以通過GSM通過無線通訊，維修人員或?qū)I(yè)人員通過服務(wù)器控制故障診斷設(shè)備來讀取汽車的診斷數(shù)據(jù)從而判斷或解決汽車故障。汽車遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)系統(tǒng)主要是通過實時檢查汽車故障碼和車內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)無線地傳輸?shù)竭h(yuǎn)程診斷與維護(hù)服務(wù)器PC機上，汽車的相關(guān)信息也存儲在服務(wù)器中。服務(wù)器有強大的處理能力，能夠評價汽車的健康狀態(tài)，建議車主是否進(jìn)行維護(hù)。如果發(fā)現(xiàn)問題，會向駕駛員發(fā)出警告，遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)中心的技術(shù)顧問也會幫助駕駛員分析故障的嚴(yán)重程度并做出維護(hù)或修理安排。對于汽車駕駛員而言，遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)有助于降低運行成本并提高行車安全性，對故障的及早預(yù)報可防止車輛壞在路上，有時還可避免一些交通事故的發(fā)生，這相對于為汽車請了一位“家庭醫(yī)生”。2、設(shè)計方案及原理2.1系統(tǒng)的構(gòu)成和功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下圖1：車載信息采堀終端圖車載信息采堀終端圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖具體功能如下：車載信息采集終端通過串口總線與車內(nèi)ECU（電子控制單元）連接并讀取汽車故障碼和車內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)，然后通過GSM將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器（PC機），維修人員可實時監(jiān)控汽車運行中的各種數(shù)據(jù)，我們也可通過手持終端隨時隨地的讀取汽車故障碼和車內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)。很大程度的改變當(dāng)前汽車的維護(hù)模式，真正起到一種預(yù)防維護(hù)的作用，切切實實的提高汽車的穩(wěn)定性和安全性。2.2硬件電路的設(shè)計1、車載信息采集終端系統(tǒng)車載信息采集終端系統(tǒng)電路主要包括TC35I模塊、單片機控制模塊、及其串行通信和時鐘模塊和ISD4004語音模塊。單片機作為系統(tǒng)的核心控制部件，主要完成對車內(nèi)ECU采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和控制語音模塊和TC35I模塊的工作。TC35I模塊完成對數(shù)據(jù)傳輸和報警信號的傳輸，以短消息的形式發(fā)送控制中心即用戶手機中。其中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)輪胎的溫度及胎壓等值，傳輸數(shù)據(jù)時一種形式是實時發(fā)送數(shù)據(jù)，但是考慮到成本的因素，可以固定間隔時間發(fā)送數(shù)據(jù)，另一種就是只有當(dāng)溫度和濕度超過設(shè)定值時，發(fā)送報警短消息到用戶手機并且給用戶手機打電話通知。該系統(tǒng)的硬件框圖如圖2：圖2車載信息采集終端系統(tǒng)硬件框圖I數(shù)據(jù)傳輸模塊主要由TC35I模塊、電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232、電壓轉(zhuǎn)換芯片LP3966-ADJ、SIM卡座電路等構(gòu)成。我們只需要正確設(shè)計出啟動電路、SIM卡電路和RS232電平轉(zhuǎn)換等電路遍可與單片機連接，由單片機控制實現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)。TC35I模塊簡介：TC35I模塊有40個引腳，通過一個ZIF（ZeroInsertionForce，零阻力插座）連接器引出。這40個引腳可以劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制。單片機通過串口與TC35進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通信速率為9600bps，采用8位異步通訊方式，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位°TC35模塊輸入輸出的TTL正電平邏輯不是+5V，而是+2.8V左右，因此必要時加端口保護(hù)。電源模塊：GSM模塊TC35I對電源的要求十分嚴(yán)格，模塊的工作電壓范圍為3.3?4.8V，推薦值為4.2V，當(dāng)?shù)陀?.3V時，TC35I模塊將自動關(guān)機。模塊啟動時也需要很大的電流才可以啟動，

否則模塊不能正常工作?；谏鲜?，電源芯片的選擇采用LP3966-ADJ，該芯片可以滿足大電流的要求，可以達(dá)到3A的電流峰值，并且可以通過調(diào)節(jié)電阻R13使得輸出電壓有很大的變化范圍，電源輸出電壓值選擇4.2V。電源電路如圖3所示。U5LP3966-ADJVCC-68uFR1510KR1418&4.2VCCUlCiC9[ [63pF33uFC11O.luFR1310K圖3-68uFR1510KR1418&4.2VCCUlCiC9[ [63pF33uFC11O.luFR1310K圖3GSM模塊電源電路SIM模塊：TC35I模塊采用外接SIM，24?29為SIM卡引腳，SIM上的CRST、CCIO、CCCLK、CCVCC和CCGND通過SIM卡卡座與TC35I的同名端直接相連，ZIF連接座的CCIN引腳用來檢測SIM卡是否插好，如果連接正確，則CCIN引腳輸出高電平，否則為低電平?？紤]到干擾的問題，通常在CCRST和CCVCC接兩個小電容與地相連。SIM卡電路如圖4所示。SIMCLK-27|~7~VCC-28:CCIO26GND-29GND圖4SIM卡模塊電路接口電平轉(zhuǎn)換：單片機的接口電壓為TTL電平，而TC35I模塊的數(shù)據(jù)口電壓為2.8V左右，因此在單片機與模塊進(jìn)行串行通信時，不能直接相連，需要加端口保護(hù)電路，此部分電路采用74F07芯片實現(xiàn)端口電平的轉(zhuǎn)換。電路如圖5所示：圖5接口電平轉(zhuǎn)換電路II時鐘電路本系統(tǒng)的構(gòu)成有定時開關(guān)的功能，因此，我們用到了時鐘芯片DS1302。DS1302是涓流充電時鐘芯片，內(nèi)含有一個實時時鐘和31字節(jié)的靜態(tài)RAM。并且具有每月天使和閏年的天數(shù)自動調(diào)整的功能。重要的是，DS1302的功耗很低，顯示狀態(tài)時電流為2pA,省電模式時小于川A，工作電壓為2.4V?3.3V。保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時的功率小于1mW。這樣就可以在其保持?jǐn)?shù)據(jù)時節(jié)約了一定的電能。并且連接方式十分簡單，只需將DS1302的X1和X2引腳間加一個32.768KHz的晶振即可輸出穩(wěn)定的秒信號。電路原理圖如下圖6：圖6時鐘電路原理圖mISD4004語音電路ISD4004語音芯片是由美國ISD公司推出的新產(chǎn)品。單片錄放語音時間8?16min，操作簡單，音質(zhì)好。芯片內(nèi)含振蕩器、防混濾波器；平滑濾波器、自動靜噪、音頻好大器及高密度多電平閃爍存貯陣列。芯片設(shè)計是基于所有操作必須由微控制器控制，操作命令通過串行通信接口（SPI或Microwire）送入。芯片采用多電平直接模擬量存貯技術(shù)，每個采樣值直接存貯在片內(nèi)的閃爍存貯器中，因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路固置化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲。頻率越低，錄放時間越長，而音質(zhì)則有所下降。片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中，可在斷電情況下保存100年（典型值），反復(fù)錄音10萬次。語音電路與單片機接口原理圖如圖7所示:JP1—CIO47iilrfepi|j50KGNDU3ISD400XJP1—CIO47iilrfepi|j50KGNDU3ISD400X/SSVccdMOSIXCLKMISOVccaSCLKNC：■INTVssaRACNCVssdNCAMCAPNCOUTNC1X4-NCNCVssa^￥灤\1丁||iGNDj||-GNDIcrf|Mi|,GND2ci?||^圖7ISD4004語音電路結(jié)構(gòu)圖W主控制電路另一方面通過TC35I模塊將本系統(tǒng)所采用的是的控制電路是AVR單片機系列的ATMEGA128芯片。之所以選擇該芯片主要是因為AVR系列單片機具有高速度和低功耗的特點。其中，它具有SLEEP（休眠）功能及CMOS技術(shù)，每一指令執(zhí)行速度可達(dá)50ns,而耗電則在1mA?2.5mA間（典型功耗,WDT關(guān)閉時為100nA）。并且AVR系列單片機均具有預(yù)取指令功能，這樣程序執(zhí)行速度相比于傳統(tǒng)的51系列單片機有了顯著的提高。另外，ATMEGA128L單片機具有多個固定中斷向量入口地址，可快速響應(yīng)中斷的同時，內(nèi)部還帶具有8路10位A/D轉(zhuǎn)換功能。這樣就對光控電路和壓控電路的控制十分方便，也減少了利用外部電路來進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換引起的不必要的能量浪費。并且ATMEGA128具有兩個串口，可以一方面采集車內(nèi)另一方面通過TC35I模塊將PE：=(SS)PAMAEQ：，PEI(SCK)PE：=(SS)PAMAEQ：，PEI(SCK)FA1{.Wl；PB2，算沖PA2：；.AD2)FB3尊皿0）PAS對PE4(OCD)PA4{.AD4)PE5(OC1A)PAS{.W5)PB5(OC1E)PA"{.W；TOSC1PG3TOSZ11PG4PCI"FD：'；SCLE<TC')PC2{A10)PD1；=DAINT1)PH(All)FD2'3DJD1INT.荷PC4：；A12)PD3'TXE'lINT3)PC5{A13；PE4；IC1)PC5(A14)PD5?:楚IKl)PC-{Al5)PDe：Tl)FD-：T1)PF，：ADC，.TDPPF『：AD算TDO}.PFJ{.ADC5IMS)FE1'JXD2'PEO)FF4{.AD24TCK)PEL；X2KC:..AINuOPF3；AEC3)PE3；O：3A.-UNI)PF2PE4 IXT4)PF1gM)FES(OC3CINT5)PFD.'.AD：：-)PE6J30母PE"'IC3.INT?}vccPG1{RD)vccPG2(_UE)AVCCAREFRESETPESsGNDGNDXTAL2GNDXT.U-1C1+WDCl-VCCC2+C2-TUNT1OUTTUN口OUTR1OUTRUNR2OUTR2INGNDVEE2、手持診斷儀系統(tǒng)手持診斷儀要達(dá)到如下性能要求:操作簡便，界面人性化，除按鍵外，還要功耗低，作為手持設(shè)備，由電池供電，功耗是很重要的一個因數(shù);體積小，可隨身攜帶，方便移動;可靠性高，達(dá)到工業(yè)電子產(chǎn)品要求，不易受干擾，有一定的抗震能力。同時車載信息采集終端要達(dá)到如下功能要求數(shù)據(jù)處理功能:手持診斷儀要求能夠?qū)κ盏降墓收洗a數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理。顯示功能:根據(jù)需要，用戶可以選擇想要的顯示內(nèi)容、界面和數(shù)據(jù)等。手持故障診斷儀的系統(tǒng)框圖如下:附屬電路\/控制接口TC351模塊◎〉MAX232ATMEGA16L/I_LPH7366顯示模塊穩(wěn)壓SIM卡按鍵電路圖9手持診斷儀系統(tǒng)硬件框圖I數(shù)據(jù)傳輸模塊由于在之前的車載信息采集終端系統(tǒng)已經(jīng)介紹過相關(guān)的GSM模塊，在這個單元就不再陳述了。IILPH7366顯示電路LPH7366是NOKIA公司生產(chǎn)的可用于其5110、6150，6100等系列移動電話的液晶顯示模塊。該產(chǎn)品除應(yīng)用于移動電話外，也可廣泛應(yīng)用于各類便攜式設(shè)備的顯示系統(tǒng)。與其它類型的產(chǎn)品相比，該模塊具有以下特點：84x48的點陣LCD，可以顯示4行漢字采用串行接口與主處理器進(jìn)行通信，接口信號線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內(nèi)的信號線僅有9條。支持多種串行通信協(xié)議（如AVR單片機的SPI、MCS51的串口模式0等），傳輸速率高達(dá)4Mbps，可全速寫入顯示數(shù)據(jù)，無等待時間?？赏ㄟ^導(dǎo)電膠連接模塊與印制版，而不用連接電纜，用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到印制板上，因而非常便于安裝和更換。LCD控制器/驅(qū)動器芯片已綁定到LCD晶片上，模塊的體積很小。采用低電壓供電，正常顯示時的工作電流在200mA以下，且具有掉電模式°LPH7366的這些特點非常適合于電池供電的便攜式通信設(shè)備和測試設(shè)備中，具體顯示電路圖如下：CLKDI-rvc"UZSvccoVCCoGND-C7LCDRST104,「JU6寸LCLKDI-rvc"UZSvccoVCCoGND-C7LCDRST104,「JU6寸LinGNDXXVDDCLKDSND/CcsoscGNDVOUTRSTLED2ALED1ALED1KNOKIASHOLCD^co—<，□GNDLED2KE寸b蘭蘭成U_LLN圖10LPH7366顯示電路m主控制電路本系統(tǒng)所采用的是的控制電路是AVR單片機系列的ATMEGA16L芯片。具體AVR系列單片機的優(yōu)點在之前也介紹過了，所以這里就不在介紹了。與之間不同的是，手持終端可以觸動按鍵，來獲取實時的車內(nèi)信息。主控制芯片的原理圖11如下：2.3系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計程序是整個控制系統(tǒng)的核心部分，接受和執(zhí)行命令，把控制轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理子程序的入口，起到引導(dǎo)作用。本系統(tǒng)主程序流程圖如圖所示，初始化部分完成單片機的初始化和時鐘模塊及語音模塊的初始化操作，并且完成對TC35I模塊的啟動，完成模塊登錄到GSM網(wǎng)絡(luò)，使之進(jìn)入待機狀態(tài)。通過AT指令對GSM模塊進(jìn)行初始化設(shè)置，使之可以接收和發(fā)送短消息，控制中心（手機）發(fā)送控制命令，通過接收短消息子函數(shù)解析短消息內(nèi)容，完成對控制終端的參數(shù)設(shè)置。根據(jù)設(shè)置不同時間間隔發(fā)送短消息時間，顯示車內(nèi)的傳感器參數(shù)，當(dāng)發(fā)生溫度或其他參數(shù)超過設(shè)定值時，及時發(fā)送報警短消息，并且給控制中心（用戶手機）打電話。根據(jù)主程序流程圖和實際軟件調(diào)試的步驟，系統(tǒng)軟件的調(diào)試分幾個模塊：調(diào)試語音模塊程序、調(diào)試TC35I模塊實現(xiàn)正常收發(fā)短消息、打電話和、調(diào)試各種編碼轉(zhuǎn)換。最終整合程序，完成主程序。調(diào)試TC35I模塊主要是對AT指令的熟練運用，通過不同的AT指令對模塊進(jìn)行設(shè)置，實現(xiàn)模塊可以和單片機正常通信，模塊自己識別指令完成收發(fā)短消息的操作，此時的短消息是傳輸不同命令的短信內(nèi)容。下圖12為