智能手机的汽车远程故障诊断系统设计
目 录
1引言1
1.1 课题研究的背景1
1.2 课题研究的目的和意义1
1.3 国内外研究状况2
2 汽车远程监测与故障诊断系统研究3
2.1 汽车远程监测与故障诊断系统的基本原理3
2.2 汽车远程监测与故障诊断系统的结构组成4
2.3 实现汽车远程监测与故障诊断系统的技术途径4
2.4 汽车远程监测与故障诊断系统研究的技术路线6
3 车载诊断系统 OBD-II 分析7
3.1 OBD-II 概述 7
3.2 OBD-II系统诊断方法分析8
3.3 OBD-II 标准通讯协议的解读 8
4 车载终端系统开发 11
4.1 车载终端系统硬件结构总体设计 11
4.2 车载终端硬件设计 11
5 测试 13
5.1 硬件测试 13
5.2 软件测试 14
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
1.1 课题研究的背景
随着科技的飞速发展，带动了汽车工业的飞速发展，使得汽车的功能越来越多样化、智能化，自动化程度也越来越高，更有越来越丰富的电控系统广泛应用于汽车的各个部位上，使得汽车行车越来越舒适、越来越安全。正因为汽车的机电一体化程度越来越高，导致了专业性的维修技师和汽车专家在区域上越来越缺乏，这就促进了汽车远程故障诊断系统的发展[1]。随着全球数字化进程的推进，互联网得到了飞速的发展，通过远程连接和无线通信技术，实现了资源的共享，使汽车的远程故障诊断的实现成为了可能！
1.2 课题研究的目的和意义 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
/> 1.2.1 课题研究的目的
随着汽车工业的飞速发展，汽车越来越智能化、人性化，车载电控系统更是越来越多样化。因此越来越需要那些全能型的维修工人，正因为全能型人才的缺乏，导致了汽车的故障诊断越来越困难。但是汽车的远程监测与故障诊断系统不受这些因素的影响，仍然能及时地发现汽车故障，确保汽车的安全行驶，避免由于汽车的突发状况而导致的交通事故，能够提前预防，确保行车的舒适性和驾驶员的人生安全。车载终端可以快速准确地获取车辆信息，驾驶人员可以通过手机客户端及时地了解汽车状况。一旦汽车数据变化很大的时候，能及时地前往汽车4S店进行修理，确保驾驶员道路行驶的通畅性和舒适性；当汽车发生故障时，远程监测系统能通过车载终端的GPS模块准确地获取汽车所在的位置，并通过远程连接技术将车辆数据发送给远程客户端，有助于维修人员快速地赶到故障现场并快速地排除汽车故障，提高了服务力度和客户满意度[2]。
1.2.2 课题研究的意义
为了解决汽车的故障诊断与维修越来越困难的问题，本文就基于智能手机的汽车远程故障诊断系统进行了设计开发，设计一款基于OBD-II的嵌入式车载终端，利用OBD-II、GPS、GPRS和互联网技术来实现汽车的远程故障诊断，同时也能够实现汽车诊断和无线通信的功能，对汽车进行实时监测，对汽车的远程故障进行实时监测，尤其是通过无线通信技术实现了对跨地域汽车的故障诊断，提高了安全行驶风险的预警机制以及故障诊断的准确性和可靠性[3]。
1.3 国内外研究状况
1.3.1 国外发展状况
国外互联网起步相对较早，所以在汽车远程监测方面有一定的成就，并且在部分产品上得以实施。由于汽车远程监测与故障诊断系统涉及到汽车的通信协议和车载终端协议的一致性，而每个生产厂家的汽车通信协议都不一样，但是车载终端的通信协议只有寥寥的数十种，想实现通信协议的一致性难度较大；另外，也无法保证远程建立连接的稳定性，因此即使在国外也没有取得实质性的进展和推广，只局限于一些使用维护和简单服务功能方面[4]。下面就举几个国外比较典型的远程服务功能的例子。
（1）2000 年，英国理工学院对汽车在运行工况下的尾气排放进行了远程监测的实验。启动发动机，使汽车处于正常运行状态下，通过数据采集模块获取汽车的尾气排放，并通过数据传输技术将获取的尾气排放数据发送给远程服务器，远程服务器便会对接受的数据进行分析，分析该车在该工况下的尾气排放是否符合标准，并生成诊断报告显示出来。
（2）美国福特公司的 SYNC 系统。它配备有专门为手机和数字媒体播放器配备的车载多媒体系统平台，可以给驾驶人员提供多种服务，例如安全气囊的启动检测、紧急援助、实时路况以及汽车导航等功能。SYNC系统和本文设计的车载终端一样可以采集车辆数据信息并生成报告，最后将信息上传至客户手机客户端，让车主及时了解汽车的运行工况。
（3）日本丰田汽车公司开发的 OASIS Edge EDM系统，通过局域网和广域网来实现对诊断设备和信息通信功能的控制。此外，在2002年丰田公司在公共信息服务平台的基础上开发了车载通信系统G-BOOK。该系统主要通过车载无线通讯终端来实现车主与服务中心之间的通信交流。
1.3.2 国内发展状况
在国内，由于经济的落后，使得互联网的起步相对国外来说比较晚，发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
展也相对缓慢。汽车的远程故障诊断作为智能交通的发展潮流，具有非常广阔的发展前景，现阶段在中国市场，由上汽集团、上汽通用和美国通用三家公司共同出资的“上海安吉星信息服务有限公司”于 2009 年 10 月成立，取名“安吉星”，它的功能主要体现在车辆救援以及为车主提供援助；2012年由上海艾闵信息科技有限公司推出的众浩汽车远程故障诊断系统，开启了车联网的基本定义，它必定会随着汽车工业的飞速发展而发展。
1.3.3 本文主要研究内容
针对目前车辆故障诊断系统的不足，以及为满足未来远程化、网络化、智能化的故障诊断需要，设计一种基于智能手机平台的远程汽车故障诊断系统，内容包括：
（1）对汽车远程监测与故障诊断系统进行研究，包括系统工作的基本原理、组成、系统搭建的技术路线、相关的通信协议和应用场景；
（2）研究车载自诊断系统OBD 的组成、功能、检测项目和诊断方法，研究OBD-II 通信协议；
（3）设计开发一个基于蓝牙无线传输的OBD车载终端产品，包括硬件的结构设计、STM32F103C8T6单片机的应用，蓝牙模块 BC417与智能手机的无线通讯；
（4）基于移动通信网络和Internet构建远程诊断系统。
2 汽车远程监测与故障诊断系统研究
通过车载终端的GPS模块可实现对车辆的实时远程监测，获取汽车的实时位置和行驶轨迹，一旦汽车在半路上发生故障时，远程服务端能够及时地得知消息，并第一时间派送维修人员到达指定的事故地点，为保证汽车的行驶提供一流的服务。用户也可以通过手机APP终端来获取车辆的传感器数据信息，最后将获取的数据信息传送给远程监测中心，远程监测中心会对收到的数据信息进行诊断分析，并将诊断报告反馈给用户，及时了解汽车性能，并提前预防汽车故障，确保自身的安全舒适出行。
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图5.3 汽车加速度和车辆油耗
1引言1
1.1 课题研究的背景1
1.2 课题研究的目的和意义1
1.3 国内外研究状况2
2 汽车远程监测与故障诊断系统研究3
2.1 汽车远程监测与故障诊断系统的基本原理3
2.2 汽车远程监测与故障诊断系统的结构组成4
2.3 实现汽车远程监测与故障诊断系统的技术途径4
2.4 汽车远程监测与故障诊断系统研究的技术路线6
3 车载诊断系统 OBD-II 分析7
3.1 OBD-II 概述 7
3.2 OBD-II系统诊断方法分析8
3.3 OBD-II 标准通讯协议的解读 8
4 车载终端系统开发 11
4.1 车载终端系统硬件结构总体设计 11
4.2 车载终端硬件设计 11
5 测试 13
5.1 硬件测试 13
5.2 软件测试 14
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
1.1 课题研究的背景
随着科技的飞速发展，带动了汽车工业的飞速发展，使得汽车的功能越来越多样化、智能化，自动化程度也越来越高，更有越来越丰富的电控系统广泛应用于汽车的各个部位上，使得汽车行车越来越舒适、越来越安全。正因为汽车的机电一体化程度越来越高，导致了专业性的维修技师和汽车专家在区域上越来越缺乏，这就促进了汽车远程故障诊断系统的发展[1]。随着全球数字化进程的推进，互联网得到了飞速的发展，通过远程连接和无线通信技术，实现了资源的共享，使汽车的远程故障诊断的实现成为了可能！
1.2 课题研究的目的和意义
/> 1.2.1 课题研究的目的
随着汽车工业的飞速发展，汽车越来越智能化、人性化，车载电控系统更是越来越多样化。因此越来越需要那些全能型的维修工人，正因为全能型人才的缺乏，导致了汽车的故障诊断越来越困难。但是汽车的远程监测与故障诊断系统不受这些因素的影响，仍然能及时地发现汽车故障，确保汽车的安全行驶，避免由于汽车的突发状况而导致的交通事故，能够提前预防，确保行车的舒适性和驾驶员的人生安全。车载终端可以快速准确地获取车辆信息，驾驶人员可以通过手机客户端及时地了解汽车状况。一旦汽车数据变化很大的时候，能及时地前往汽车4S店进行修理，确保驾驶员道路行驶的通畅性和舒适性；当汽车发生故障时，远程监测系统能通过车载终端的GPS模块准确地获取汽车所在的位置，并通过远程连接技术将车辆数据发送给远程客户端，有助于维修人员快速地赶到故障现场并快速地排除汽车故障，提高了服务力度和客户满意度[2]。
1.2.2 课题研究的意义
为了解决汽车的故障诊断与维修越来越困难的问题，本文就基于智能手机的汽车远程故障诊断系统进行了设计开发，设计一款基于OBD-II的嵌入式车载终端，利用OBD-II、GPS、GPRS和互联网技术来实现汽车的远程故障诊断，同时也能够实现汽车诊断和无线通信的功能，对汽车进行实时监测，对汽车的远程故障进行实时监测，尤其是通过无线通信技术实现了对跨地域汽车的故障诊断，提高了安全行驶风险的预警机制以及故障诊断的准确性和可靠性[3]。
1.3 国内外研究状况
1.3.1 国外发展状况
国外互联网起步相对较早，所以在汽车远程监测方面有一定的成就，并且在部分产品上得以实施。由于汽车远程监测与故障诊断系统涉及到汽车的通信协议和车载终端协议的一致性，而每个生产厂家的汽车通信协议都不一样，但是车载终端的通信协议只有寥寥的数十种，想实现通信协议的一致性难度较大；另外，也无法保证远程建立连接的稳定性，因此即使在国外也没有取得实质性的进展和推广，只局限于一些使用维护和简单服务功能方面[4]。下面就举几个国外比较典型的远程服务功能的例子。
（1）2000 年，英国理工学院对汽车在运行工况下的尾气排放进行了远程监测的实验。启动发动机，使汽车处于正常运行状态下，通过数据采集模块获取汽车的尾气排放，并通过数据传输技术将获取的尾气排放数据发送给远程服务器，远程服务器便会对接受的数据进行分析，分析该车在该工况下的尾气排放是否符合标准，并生成诊断报告显示出来。
（2）美国福特公司的 SYNC 系统。它配备有专门为手机和数字媒体播放器配备的车载多媒体系统平台，可以给驾驶人员提供多种服务，例如安全气囊的启动检测、紧急援助、实时路况以及汽车导航等功能。SYNC系统和本文设计的车载终端一样可以采集车辆数据信息并生成报告，最后将信息上传至客户手机客户端，让车主及时了解汽车的运行工况。
（3）日本丰田汽车公司开发的 OASIS Edge EDM系统，通过局域网和广域网来实现对诊断设备和信息通信功能的控制。此外，在2002年丰田公司在公共信息服务平台的基础上开发了车载通信系统G-BOOK。该系统主要通过车载无线通讯终端来实现车主与服务中心之间的通信交流。
1.3.2 国内发展状况
在国内，由于经济的落后，使得互联网的起步相对国外来说比较晚，发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
展也相对缓慢。汽车的远程故障诊断作为智能交通的发展潮流，具有非常广阔的发展前景，现阶段在中国市场，由上汽集团、上汽通用和美国通用三家公司共同出资的“上海安吉星信息服务有限公司”于 2009 年 10 月成立，取名“安吉星”，它的功能主要体现在车辆救援以及为车主提供援助；2012年由上海艾闵信息科技有限公司推出的众浩汽车远程故障诊断系统，开启了车联网的基本定义，它必定会随着汽车工业的飞速发展而发展。
1.3.3 本文主要研究内容
针对目前车辆故障诊断系统的不足，以及为满足未来远程化、网络化、智能化的故障诊断需要，设计一种基于智能手机平台的远程汽车故障诊断系统，内容包括：
（1）对汽车远程监测与故障诊断系统进行研究，包括系统工作的基本原理、组成、系统搭建的技术路线、相关的通信协议和应用场景；
（2）研究车载自诊断系统OBD 的组成、功能、检测项目和诊断方法，研究OBD-II 通信协议；
（3）设计开发一个基于蓝牙无线传输的OBD车载终端产品，包括硬件的结构设计、STM32F103C8T6单片机的应用，蓝牙模块 BC417与智能手机的无线通讯；
（4）基于移动通信网络和Internet构建远程诊断系统。
2 汽车远程监测与故障诊断系统研究
通过车载终端的GPS模块可实现对车辆的实时远程监测，获取汽车的实时位置和行驶轨迹，一旦汽车在半路上发生故障时，远程服务端能够及时地得知消息，并第一时间派送维修人员到达指定的事故地点，为保证汽车的行驶提供一流的服务。用户也可以通过手机APP终端来获取车辆的传感器数据信息，最后将获取的数据信息传送给远程监测中心，远程监测中心会对收到的数据信息进行诊断分析，并将诊断报告反馈给用户，及时了解汽车性能，并提前预防汽车故障，确保自身的安全舒适出行。
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图5.3 汽车加速度和车辆油耗
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