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远程汽车状态监控及故障诊断系统的研究

作　者: 杨凯悦
导　师: 唐厚君
学　校: 上海交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: OBD-Ⅱ GPRS透明数据传输 μC/OS-Ⅱ μC/GUI GPS定位 STM32
分类号: U472
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 243次
引　用: 2次
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内容摘要

随着我国汽车保有量的大幅增长,汽车的监控也变得越来越重要。近几年,随着汽车排放国IV标准的出台,车载自动诊断系统(OBD)已经变成了每一辆汽车必须配备的系统。本文研究在不对汽车做任何改装的情况下,如何利用国家规定必须强制安装的OBD-Ⅱ系统,即插即用地实现远程汽车状态监控和诊断的功能。本文首先分析了整个远程监控诊断系统的方案,并与其他的方案进行了对比。之后对ISO-15031规定的OBD-Ⅱ系统的物理接口定义以及通信协议进行了介绍,分析了如何从DLC接口获取需要的数据。从硬件、软件的角度介绍了整个系统的实现。分别设计了STM32主控系统的硬件电路以及ELM327 OBD-Ⅱ数据转译模块、SIM300 GPRS通信模块、C3-470C GPS定位模块以及BCM车身控制系统的接口电路;介绍了μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统以及μC/GUI图形界面的移植过程,对ELM327模块的通信协议以及程序对其数据格式的处理进行了介绍,实现了利用SIM300进行GPRS DTU透明数据传输以及短信收发;实现了从C3-470C获取汽车的GPS定位信息;设计并实现了利用LabVIEW编写上位机软件,与SIM300通过网络连接进行数据的双向传输。最后在实际的汽车上对远程汽车状态监测和故障诊断系统进行了试验测试,结果表明:整个系统符合预期的结果,能够从OBD-Ⅱ系统读出数据,解析转换为汽车状态参数,并在液晶屏上显示。远程数据服务器上的LabVIEW程序也可以顺利与SIM300建立连接并接收到汽车状态参数以及汽车的GPS定位信息。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
图录  13-14
表录  14-15
第一章绪论  15-20
  1.1 车载检测诊断系统简介  15-16
    1.1.1 什么是OBD  15
    1.1.2 为什么需要OBD 系统  15-16
  1.2 国内外研究现状  16-19
  1.3 本文研究的意义  19-20
第二章系统整体方案选择  20-25
  2.1 系统整体框架结构  20
  2.2 设计方案的选择与比较  20-24
    2.2.1 OBD-Ⅱ 接口模块的选择  20-21
    2.2.2 无线通信模块的选择  21
    2.2.3 主控芯片的选择  21-22
    2.2.4 GPS 模块的选择  22
    2.2.5 触摸液晶屏的选择  22-23
    2.2.6 嵌入式操作系统的选择  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第三章 OBDII 接口的功能及接口  25-34
  3.1 OBDII 数据连接口  25-26
  3.2 OBDII 数据的解析  26-31
    3.2.1 Mode1\Mode2 诊断数据的解析  27-28
    3.2.2 故障码的解析  28-31
  3.3 OBD-Ⅱ 系统其他模式介绍  31-33
  3.4 本章小结  33-34
第四章 ARM 诊断系统的硬件设计  34-40
  4.1 STM32 主控电路设计  34-35
  4.2 系统与OBDII 诊断模块ELM327 连接的接口硬件设计  35-37
  4.3 系统与通信模块SIM300 连接的硬件接口设计  37
  4.4 系统与GPS 模块C3-470C 连接的硬件接口设计  37-38
  4.5 系统与BCM 模块连接的硬件接口设计  38-39
  4.6 本章小节  39-40
第五章 ARM 诊断系统的软件设计  40-62
  5.1 软件设计介绍  40-45
    5.1.1 μC/OS-Ⅱ 任务及其调度  40-41
    5.1.2 μC/OS-Ⅱ 任务间的通信  41-43
    5.1.3 程序结构的介绍  43-45
  5.2 μC/OS-Ⅱ 操作系统的移植  45-48
    5.2.1 内核头文件os_cpu.h  45-46
    5.2.2 与处理器相关的汇编代码os_cpu_asm.a  46-48
    5.2.3 与CPU 相关的C 函数和钩子函数os_cpu_c.c  48
  5.3 μC/GUI 图形界面的移植  48-50
    5.3.1 μC/GUI 显示程序的移植  48-49
    5.3.2 μC/GUI 触摸屏程序的移植  49-50
  5.4 ELM327 数据的处理  50-52
    5.4.1 AT 指令  50-51
    5.4.2 OBD 指令  51-52
  5.5 SIM300 通信模块的控制程序  52-56
    5.5.1 SIM300 发送、接收短信程序  53-55
    5.5.2 SIM300 GPRS DTU 程序  55-56
  5.6 GPS 位置信息的获取  56-60
    5.6.1 $GPGGA 命令  56-57
    5.6.2 $GPGSA 命令  57-58
    5.6.3 $GPGSV 命令  58
    5.6.4 $GPRMC 命令  58-59
    5.6.5 输出命令的控制  59-60
  5.7 本章小结  60-62
第六章上位机程序设计及网络设置  62-69
  6.1 上位机网络的设置  62-66
    6.1.1 路由器配置  62-65
    6.1.2 防火墙以及查毒软件的配置  65-66
  6.2 上位机程序的编写  66-68
  6.3 本章小结  68-69
第七章系统试验及测试数据分析  69-74
  7.1 系统实车试验  69-71
  7.2 上位机程序试验  71-73
  7.3 本章小结  73-74
第八章结论  74-77
  8.1 总结  74
  8.2 本文的主要工作  74-75
  8.3 遗留的问题和展望  75-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  81

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