专利名称：与obd诊断座进行数据交换的实现方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种与车载自动诊断系统(OBD :0n-Board Diagnostics)诊断座进行 数据交换的实现方法及其装置，尤其涉及一种基于嵌入式汽车故障诊断设备与汽车数据连 接器(DLC =Data Link Connector)0BD-16型诊断座进行数据连接的实现方法及其装置。
背景技术：
早在上世纪80年代汽车进入计算机控制时期，以美国三大汽车公司为代表的世 界著名汽车制造商就开始考虑用软件监控汽车控制系统，同时也开启了汽车电控自诊断技 术发展的新篇章。但早期的汽车故障诊断设备都是由各个整车制造厂或仪器制造商各自开 发的，诊断接口和通信方式各不相同，不能互相通用。比如，Ford车系有7针、25针，Benz 车系有圆形9针、38针、长方形16针等等。这种各自为政的局面不仅给维修工作带来了麻 烦，而且也增加了维修成本和人员培训费用，反过来也影响了产品在全球范围的销售。1994年美国汽车工程师协会(SAE)提出了第二代随车自诊断系统(0BD-II)的标 准规范，只要各汽车制造厂执行该规范，其诊断模式和诊断插座，便可得到统一。随着时间 的推移，OBD-II的标准也得到了不断发展，16PIN OBD汽车诊断座已成为了目前汽车诊断接 口的唯一标准。汽车诊断接口标准的统一，使得利用单一接口形式实现对多车系的不同电控系统 进行故障诊断的目的成为可能，这将大大减少维修人员在使用诊断设备时因接头问题带来 的巨大麻烦。目前，一般综合性汽车诊断设备可以只通过一个通用的0BD16汽车诊断接头 便可以与所有具有统一的16pin诊断座的汽车进行数据交换，实现对汽车各个不同电控系 统进行诊断的目的。但由于其成本过高，灵活性不够，这种实现方案不更够得到广泛应用。 特别是对于面向个人车主的汽车诊断设备，不仅要求诊断设备使用方便灵活，同时要求产 品成本较低，能满足个人车主的购买承受力，而目前在综合性汽车诊断设备上使用的方案 不仅实现电路复杂，成本高，也使得产品实现后体积大，不便携。而且，现有的一般针对OBD 的设备只能与支持OBD的汽车发动机系统进行通信，不能与汽车上的其它电控系统通信， 因此也就不能诊断除发动机系统以外的其它系统。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种与OBD诊断座进行数据交换的实现方法，其在原有 支持OBD通信的设备上，基本不增加成本，通过简单的电路跳线配置，即可实现与具有统一 OBD诊断座的汽车的不同电控系统进行数据交换；本发明的另一目的在于，提供一种与OBD诊断座进行数据交换的装置，其电路设 计简单，在节省硬件成本的同时，不增加电路设计体积，可以实现对汽车更多电控系统的诊 断，大大增强了产品功能，扩大了产品的应用范围。为实现上述目的，本发明提供一种与OBD诊断座进行数据交换的实现方法，其包 括如下步骤
步骤1、将原OBD 16型汽车诊断座上未定义的诊断信号脚定义为汽车各电控系统 与外部汽车诊断设备进行数据通信的物理接口；步骤2、通过一诊断接口电路产生各种汽车电控系统所能识别的通信信号，再通过 一信号通道切换电路，根据不同车型的诊断信号脚定义，将上述信号连接到经过步骤1操 作后OBD 16型汽车诊断座上对应的诊断信号脚上；步骤3、通过MCU控制�？橥瓿捎肫蹈鞯缈叵低车耐ㄐ牛允萁蟹治龃恚� 并根据用户的操作选择，完成对应的功能诊断。所述原OBD 16型汽车诊断座上包括9个已定义诊断信号脚、及7个未定义的诊断
信号脚。所述汽车各电控系统与外部汽车诊断设备之间采用多种通信协议进行通信，该通 信协议类型包括SAE J1850PWM.SAE J1850VPW.KWP 2000、IS0 9] 4]-2、及 ISO] 5765-4CAN。所述步骤2中，诊断接口电路在MCU控制�？榈目刂葡虏髦制档缈叵低乘� 能识别的通信信号。所述诊断接口电路产生的通信信号包括BUS+信号、BUS-信号、K线信号、L线信 号、CAN-H信号、及CAN-L信号。所述步骤2中，信号通道切换电路通过一组跳线来实现，通过该组跳线将各种通 信信号匹配到OBD 16型汽车诊断座上对应的诊断信号脚上。所述步骤3中，MUC控制�？榛雇ü刂埔� LCD液晶显示屏将各电控系统的各项功 能及诊断结果信息予以显示；该MCU控制�？榛雇ü刂埔淮娲⑵鹘锒鲜菁右源⒋�。进一步地，本发明还提供一种与OBD诊断座进行数据交换的装置，其包括一 MCU 控制�？�、分别与该MCU控制�？榈缧粤拥恼锒辖涌诘缏�、键盘、液晶显示屏、及一存储 器，所述诊断接口电路一端进一步还通过一信号通道切换电路与OBD 16型诊断接头电性 连接。所述诊断接口电路在MCU控制�？榈目刂葡虏髦制档缈叵低乘苁侗鸬� 通信信号，该通信信号包括=BUS+信号、BUS-信号、K线信号、L线信号、CAN-H信号、及CAN-L信号。所述液晶显示屏为一彩色IXD液晶显示屏。本发明的有益效果本发明所提供的与OBD诊断座进行数据交换的实现方法及其 装置，其在原有支持OBD通信的设备上，基本不增加成本，通过简单的电路跳线配置，即可 实现与具有统一 OBD诊断座的汽车的不同电控系统进行数据交换；该设备无需增加电子开 关和继电器等，简化了电路设计，在节省硬件成本的同时，不增加电路设计体积，同时还使 得针对个人车主的OBD诊断产品，在不增加电子器件成本的条件下，可以实现对汽车更多 电控系统的诊断，大大增强了产品功能，扩大了产品的应用范围。为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细 说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式
详细描述，将使本发明的技术方案 及其他有益效果显而易见。
附图中，图1为本发明与OBD诊断座进行数据交换的实现方法的流程示意图；图2为现有OBD 16型汽车诊断座的诊断信号脚的示意图；图3为作为本发明一实施例的BUS+信号与OBD 16型汽车诊断座诊断信号脚之间 的连接关系示意图；图4为作为本发明一实施例的BUS-信号与OBD 16型汽车诊断座诊断信号脚之间 的连接关系示意图；图5为作为本发明一实施例的K线信号与OBD 16型汽车诊断座诊断信号脚之间 的连接关系示意图；图6为作为本发明一实施例的L线信号与OBD 16型汽车诊断座诊断信号脚之间 的连接关系示意图；图7为作为本发明一实施例的CAN-H信号与OBD 16型汽车诊断座诊断信号脚之 间的连接关系示意图；图8为作为本发明一实施例的CAN-L信号与OBD 16型汽车诊断座诊断信号脚之 间的连接关系示意图；图9本发明一种与OBD诊断座进行数据交换的装置一种实施例的�？槭疽馔�。
具体实施例方式为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施 例及其附图进行详细描述。如图1所示，本发明提供一种与OBD诊断座进行数据交换的实现方法，其包括如下 步骤步骤1、将原OBD 16型汽车诊断座上未定义的诊断信号脚定义为汽车各电控系统 与外部汽车诊断设备进行数据通信的物理接口。由于现有汽车的OBD标准规范只针对汽车 发动机做了要求，而没有对汽车上的其它电控系统做明确规定，而汽车厂商可利用OBD 16 型诊断座上保留的诊断信号脚来为其它的电控系统提供自诊断接口。而一般针对OBD的设 备则只能与支持OBD的汽车发动机系统进行通信，不能与汽车上的其它电控系统通信，因 此也就不能诊断除发动机系统以外的其它电控系统。如图2所示，为现有OBD 16型汽车诊 断座的诊断信号脚的示意图，其16个诊断信号脚(Pin)的接脚定义如下表1所示表 1 由表1可见，OBDII标准只对OBD 16型汽车诊断座的第2、4、5、6、7、10、14、15、及 16诊断信号脚做了明确定义，而其他的第1、3、8、9、11、12、及13诊断信号脚是给汽车制造 商预留的，即原OBD 16型汽车诊断座上包括9个已定义诊断信号脚、及7个未定义的诊断 信号脚。对于那些预留给汽车制造商自定义的诊断信号脚，它们可以被设计成用来作为汽 车其它电控系统与外部汽车诊断设备进行数据通信的物理接口。由于OBDII标准不仅对 汽车诊断座的形状、诊断信号脚做了规定，同时也对汽车与诊断设备之间的通信协议信号 也做了定义，在该发明中，汽车各电控系统与外部汽车诊断设备之间采用多种通信协议进 行通信，该通信协议类型包括SAEJ1850PWM、SAE J1850VPW, KffP 2000、ISO 9141-2、及 ISO 15765-4CAN。步骤2、通过一诊断接口电路产生各种汽车电控系统所能识别的通信信号，再通过 一信号通道切换电路，根据不同车型的诊断信号脚定义，将上述信号连接到经过步骤1操 作后OBD 16型汽车诊断座上对应的诊断信号脚上。在该步骤2中，诊断接口电路在MCU控 制�？榈目刂葡虏髦制档缈叵低乘苁侗鸬耐ㄐ判藕�(即电信号)，该通信信号可 包括BUS+信号、BUS-信号、K线信号、L线信号、CAN-H信号、及CAN-L信号。本发明中，信 号通道切换电路可以通过一组简单的电路跳线来实现，通过该组跳线将各种通信信号匹配 到OBD 16型汽车诊断座上对应的诊断信号脚上。如图3-图8所示，分别为作为本发明实 施例的BUS+信号、BUS-信号、K线信号、L线信号、CAN-H信号、及CAN-L信号与OBD 16型 汽车诊断座诊断信号脚之间的连接关系示意图，其中，图3中的虚线框即为通过一组跳线 来实现的信号通道切换电路22，图4中的虚线框24即为通过该组跳线将各种通信信号匹配 到OBD 16型汽车诊断座上OBD 16型诊断接头24对应的诊断信号脚上。步骤3、通过MCU控制模块完成与汽车各电控系统的通信，对数据进行分析处理， 并根据用户的操作选择，完成对应的功能诊断。该MUC控制模块内部的固件程序控制相关 硬件电路将需要与汽车各电控系统进行交换的数据发送到对应的诊断接口电路，通过诊断 接口电路产生汽车各电控系统所能识别的各种通信信号。该MUC控制�？榛雇ü刂埔� LCD液晶显示屏将汽车各电控系统的各项功能及诊断结果信息予以显示；该MCU控制模块 还进一步通过控制一存储器将诊断数据加以储存。进一步地，如图9所示，本发明还提供一种与OBD诊断座进行数据交换的装置，其 包括一 MCU控制�？�10、分别与该MCU控制�？�10电性连接的诊断接口电路20、键盘30、 液晶显示屏40、及一存储器50，所述诊断接口电路20 —端进一步还通过一信号通道切换电路22与0BD 16型诊断接头24电性连接。其中，该MCU控制�？�10是设备的控制中心，在完成与汽车各电控系统通信、数据 分析处理的同时，控制液晶显示屏40显示各电控系统的各项功能及诊断结果信息，同时检 测键盘30的输入信号，根据用户的操作选择，完成对应的功能诊断。诊断接口电路20在MCU控制�？�10的控制下产生各种汽车电控系统所能识别的 通信信号，该通信信号包括BUS+信号、BUS-信号、K线信号、L线信号、CAN-H信号、及CAN-L 信号。信号通道切换电路22根据设备所测车型各电控系统的要求，将与汽车通信所需要 的物理信号匹配到汽车诊断座对应的诊断信号脚上，为设备与汽车电控系统之间的数据交 互，提供最基本的物理信号通道。0BD 16型诊断接头24则为该装置与汽车0BD诊断座提供 物理连接。键盘30为用户提供操作的接口，用户通过该键盘30进行操作选择，MCU控制�？� 10通过检测该键盘30的输入信号，并根据用户操作选择，完成对应的功能诊断。作为本发 明的一种选择性实施例，该键盘30可通过通用输入/输出(GPIO General Purpose Input Output)端口与MCU控制�？�10电性连接。本发明中的液晶显示屏40为一彩色LCD液晶显示屏，其用于向使用者提供设备功 能菜单选项及查看诊断信息，MCU控制�？�10通过控制液晶显示屏40显示各电控系统的 各项功能及诊断结果信息。存储器50则为本发明的装置提供必要的数据存储介质，将一些需要的诊断数据 予以储存。综上所述，本发明所提供的与0BD诊断座进行数据交换的实现方法及其装置，其 在原有支持0BD通信的设备上，基本不增加成本，通过简单的电路跳线配置，即可实现与具 有统一 0BD诊断座的汽车的不同电控系统进行数据交换；该设备无需增加电子开关和继电 器等，简化了电路设计，在节省硬件成本的同时，不增加电路设计体积，同时还使得针对个 人车主的0BD诊断产品，在不增加电子器件成本的条件下，可以实现对汽车更多电控系统 的诊断，大大增强了产品功能，扩大了产品的应用范围。以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术 构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利 要求的保护范围。
权利要求
一种与OBD诊断座进行数据交换的实现方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1、将原OBD 16型汽车诊断座上未定义的诊断信号脚定义为汽车各电控系统与外部汽车诊断设备进行数据通信的物理接口；步骤2、通过一诊断接口电路产生各种汽车电控系统所能识别的通信信号，再通过一信号通道切换电路，根据不同车型的诊断信号脚定义，将上述信号连接到经过步骤1操作后OBD 16型汽车诊断座上对应的诊断信号脚上；步骤3、通过MCU控制�？橥瓿捎肫蹈鞯缈叵低车耐ㄐ牛允萁蟹治龃恚⒏萦没У牟僮餮≡瘢瓿啥杂Φ墓δ苷锒�。
2.如权利要求1所述的与OBD诊断座进行数据交换的实现方法，其特征在于，所述原 OBD 16型汽车诊断座上包括9个已定义诊断信号脚、及7个未定义的诊断信号脚。
3.如权利要求1所述的与OBD诊断座进行数据交换的实现方法，其特征在于，所述汽车 各电控系统与外部汽车诊断设备之间采用多种通信协议进行通信，该通信协议类型包括: SAEJ1850PWM、SAE J1850VPW、KWP2000、ISO 9141-2、及 ISO 15765-4CAN。
4.如权利要求1所述的与OBD诊断座进行数据交换的实现方法，其特征在于，所述步骤 2中，诊断接口电路在MCU控制�？榈目刂葡虏髦制档缈叵低乘苁侗鸬耐ㄐ判藕�。
5.如权利要求4所述的与OBD诊断座进行数据交换的实现方法，其特征在于，所述诊断 接口电路产生的通信信号包括BUS+信号、BUS-信号、K线信号、L线信号、CAN-H信号、及 CAN-L信号。
6.如权利要求1所述的与OBD诊断座进行数据交换的实现方法，其特征在于，所述步 骤2中，信号通道切换电路通过一组跳线来实现，通过该组跳线将各种通信信号匹配到OBD 16型汽车诊断座上对应的诊断信号脚上。
7.如权利要求1所述的与OBD诊断座进行数据交换的实现方法，其特征在于，所述步骤 3中，MUC控制模块还通过控制一 LCD液晶显示屏将各电控系统的各项功能及诊断结果信息 予以显示；该MCU控制模块还通过控制一存储器将诊断数据加以储存。
8.—种与OBD诊断座进行数据交换的装置，其特征在于，包括一 MCU控制模块、分别 与该MCU控制�？榈缧粤拥恼锒辖涌诘缏�、键盘、液晶显示屏、及一存储器，所述诊断接 口电路一端进一步还通过一信号通道切换电路与OBD 16型诊断接头电性连接。
9.如权利要求8所述的与OBD诊断座进行数据交换的装置，其特征在于，所述诊断接口 电路在MCU控制�？榈目刂葡虏髦制档缈叵低乘苁侗鸬耐ㄐ判藕牛猛ㄐ判藕虐� 括BUS+信号、BUS-信号、K线信号、L线信号、CAN-H信号、及CAN-L信号。
10.如权利要求8所述的与OBD诊断座进行数据交换的装置，其特征在于，所述液晶显 示屏为一彩色IXD液晶显示屏。
全文摘要
一种与OBD诊断座进行数据交换的实现方法及其装置，该方法包括步骤1、将原OBD 16型汽车诊断座上未定义的诊断信号脚定义为汽车各电控系统与外部汽车诊断设备进行数据通信的物理接口；步骤2、通过一诊断接口电路产生各种汽车电控系统所能识别的通信信号，再通过一信号通道切换电路，根据不同车型的诊断信号脚定义，将上述信号连接到经过步骤1操作后OBD 16型汽车诊断座上对应的诊断信号脚上；步骤3、通过MCU控制模块完成与汽车各电控系统的通信，对数据进行分析处理，并根据用户的操作选择，完成对应的功能诊断。本发明在原有支持OBD通信的设备上，基本不增加成本，通过简单的电路跳线配置，即可实现与具有统一OBD诊断座的汽车的不同电控系统进行数据交换。
文档编号G01M17/00GK101895394SQ20101021151
公开日2010年11月24日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者刘刚, 刘均, 叶懿, 熊亮 申请人:深圳市元征软件开发有限公司
专业数控铣床产品供应商
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