2．4G射频的CAN总线汽车故障诊断仪

1、24g射频的can总线汽车故障诊断仪设计一款基于24g的车栽can故障诊断仪，具体介绍其工作原理及系统硬件，最后分离阐述接收端、放射端和pc端的软件模块。该计划采纳自动跳频的24g空中协议，经测试统计误码率保持在有效范围之内，在14m内仍能正常工作。采纳作为接收端和pc接口，保证了系统的即插即用及数据的高速传输。控制器局域网络can(controller area network)为汽车内部各种复杂的设备、控制器、测量仪器等提供了统一数据交换渠道，已得到广泛的应用。目前，太多数汽车部件都提供了通信接口。在当今的中高档汽车中，都采纳了can总线技术。针对车载can总线会浮现的故障结合射频和usb

2、的优点，依赖kwp2000应用层规定的故障代码，本文提出了一种基于车载can总线故障诊断仪设计计划。本计划成本低廉，携带便利，具有很强的灵便性与适应性。1 计划设计系统总体设计框图l所示。系统分为放射端和接收端两部分。因为采纳射频技术，使汽车can总线数据采集部分和can总线数据诊断部分得以分别，无需连线，不受空间场地限制，安装携带便利。根据iso有关标准，can总线传输速率最高可达1 mbps；但因为汽车内部特别环境，车载can总线速率普通在250 kbps。本系统中射频速率最高可达l mbps，可以很好地满足数据传输要求。放射端采纳usb作为接收模块和pc接口。usb与rs232或pci接

3、口相比，具实用户用法便利，设备自动识别，自动安装驱动程序和配置，支持动态接入和动态配置等优点；其传输速率可达几十mbps，并且支持同步和异步传输方式，保证带宽，传输失真小。pc端应用层软件整合kwp2000的应用层协议。kwp2000是由瑞典制定的一种车载故障诊断协议，已在微机控制的自动变速器、防抱死制动系统、平安气囊、巡航系统中得到广泛应用。它基于osi七层协议，符合is07498标准。其中第1"6层实现通信服务的功能，第7层实现诊断服务的功能。其应用层提出了一套完整和标准化的诊断代码，本系统利用kwp2000的应用层协议，对采集到的can总线数据举行分析，以实现故障诊断的功能。2

4、 硬件实现21 系统所用芯片简介2.1.1 nrf2401芯片nrf240l是单片射频收发芯片，工作在2425ghz ism频段；内置频率合成器、功率、晶体、调制器和标准spi等功能模块；输出功率和通信频道可通过软件举行配置，共有125个频道可用法，而且最高速率可达l mbps。芯片具有1936 v宽工作，工作能耗十分低。当以一5 dbm的功率放射时，工作惟独105 ma；接收时，工作电流惟独18 ma。nrf240l有4种工作模式：收发模式、配置模式、空闲模式、关机模式。其工作模式由pwr_up、ce、cs三个引脚和配置字节最低位tx_en来打算。收发模式分为directmode和shock

5、burst。前者在片内对信号不加任何处理，与其他射频相同。后者用法片内fifo堆栈，数据从低速送入，但高速放射，而且与射频协议相关的全部高速信号处理都在片内举行。例如，nrf240l在shockburst收发模式下自动处理字头和crc校验码，在接收时自动把包头和crc校验码移去；在发送数据时自动加上字头和crc校验码。2.1.2 tmu3100芯片tmu3100是台湾tenx公司2005年推出的risc内核的。它嵌入了彻低兼容usbl1协议的usb控制器，并且提供了低速usb接口和3个端点，其中1个控制输入输出端点和2个中断输入端点。tmu3100可以配置为标准的hid类，可以用法window

6、s操作系统自带的hid类驱动程序。这样可以省去开发设备驱动程序的工作，缩短开发周期。tmu3100芯片结构框罔2所示。2.1.3 l8f2682芯片picl8f2682是公司新推出的8位低功耗can微控制器，主要资源有：内置标准can模组、80kb闪存程序存储器、1 kb数据e2prom、33 kbram存储器、8通道、1个8位和3个16位t1mer、1个spi和i2c串行通信端口和可编程欠压复位功能及低电压检测电路。pic18f2682内置增加型的can总线模块，该模块包含can协议引擎、信息缓冲和信息控制。can协议引擎自动处理can总线上全部接收和发送的消息，它可以在接收或发送信息时对数

7、据帧举行解析。只需要首先设置适当的寄存器就可以发送信息，通过相关的寄存器即可得到信息传输的状态。22 硬件电路221 放射端电路原理图3是系统放射端电路原理。can总线接口用法microchip公司内置can模块的pic18f2682单片机，并由光耦6n137举行总线隔离；can总线收发器采纳mcp2551。pic18f2682与射频芯片nrf2401之间通过标准spi接口sck、sdi、sdo来完成，这样可以大大提高发送速率。对nrf2401配置控制使能cs和接收、发送使能ce分离由rb4和rb5举行控制。当nrf240l接收到数据包时，drl将被置高电平，因此picl8f2682通过查询i

8、nt0的状态可以推断是否接收到数据。2.2.2 接收端电路原理图4是系统接收端电路原理。因为tmu3100由pc供电，而pc机usb接口所提供的电压vdd干扰较大，故对vdd举行了滤波。因为tmu3100没有spi模块，故可以通过pb、pb0根据spi协议与nrf2401的spi口来举行通信。对nrf2401配置控制使能cs和接收、发送使能ce分离由kso和kso13控制。nrf2401接收到数据包后，drl将被置高电平，因此tmu3100可以通过查询ksl6的状态推断足否接收到数据。3 软件设计系统的软件设计包括放射端软件设计、接收端软件设计和pc端软件设计。3.1 放射端软件设计放射端流程

9、5所示。软件设计主要实现两项功能：第一是实现can总线上数据的采集；其次是实现将采集后的数据通过射频举行放射。上电后，首先对can模块举行初始化。然后初始化nrf2101，并与接收端建立衔接。当发送完can数据后没有收到ack信号时，就跳频；然后通知发送端预备接收重发的can数据，直到接收到ack信号。为了防止空中干扰，采纳了自动跳频的空中协议，即无论是否接收到ack信号都举行跳频，因此可以防止某个频段的强干扰，进而降低误码率。3.2 接收端软件设计接收端软件流程6所示。软件设计主要实现两项功能：第一是实现枚举；其次是实现将接收到的数据通过usb上传到pc。上电后，首先完成对tmu3100的配

10、置，并与pc机枚举；枚举胜利后就对nrf2401举行配置，并与放射端建立衔接。当接收到数据包后，首先推断是can数据还是重传数据指令。假如是can数据包，则向放射端返回ack信号并跳频，然后将接收到的数据通过usb传至pc；假如是重传指令，则先跳频，然后置重传标记，表示下个数据包是重传的数据包。tmu3100被配置为标准hid类，这样就不用为设备开发驱动程序，而是用法windows提供的标准hid类驱动程序。3.3 pc端软件设计pc端软件由应用程序和设备驱动程序组成。windows为标准usb没备提供了完美的内置驱动，本系统采纳windows自带的hid类驱动，只要将tmu3100配置为hi

11、d类，即可完成与pc机的通信。这省去了开发设备的驱动程序，极大地简化了上位机软件的开发。上位机的应用程序首要实现的功能是，要实现对tmu3100端点的读写，用vc+语言编写，可以把usb设备当成文件来操作。用createfiile()函数获得usb句柄，为读拜访或写拜访打开指定端点。用devicecontrol()来举行控制操作，用readfile()从指定端点读取数据，用writefile()向端点写入数据。当can总线上的数据被采集到pc后，就可以举行故障诊断了。故障诊断代码是依照kwp2000应用层规定的故障代码设计的，是目前国际上通用的，现将其应用于can的应用层，未来可以用全新的can上层协议取代。故障诊断代码定义在ssf14230中。sae j1979中，由车辆创造商或系统供给者定义的服务标记符数值的不同范围，如表1所列。此表中以十六进制数表示的服务标记符，同数据链路层中数据字节内的sid服务识别字节对应。不同的sid值代表不同的服务哀求，故障诊断程序必需符合此应用层标准，才干识别不同的十六进制代码所代表的不同的故障信息。4 结论本文设计的24g