0 引言

为了满足日益严格的国家排放法规以及提高高压共轨柴油机的整体性能，越来越多的汽车电控技术已被应用到现代汽车工业领域中，导致发动机电控系统越来越复杂，对发动机及汽车故障排查与维修也越来越困难。为了实现对发动机尾气排放的精确控制，必须开发故障诊断系统。高压共轨柴油机故障诊断系统由于开发技术难度大、系统复杂度高，其产品几乎全被国外企业垄断，国内很少有公司能独立开发，使得故障诊断系统价格居高不下。要突破国外技术垄断必须掌握核心技术，这样才能在市场竞争中掌握主动权[1]。

本文根据高压共轨柴油机ECU开发需求，以独立自主开发的高压共轨柴油机ECU为平台，提出了一种基于ISO15765协议的与OBD诊断仪通讯的底层实现方法。

1 高压共轨柴油机故障诊断底层通讯总体设计

1.1 TC1728简介

采用英飞凌32位微控制器TC1728作为自主开发的高压共轨柴油机ECU的主控芯片。其最高工作频率为133 MHz，Flash 模块包括1.5 MB的Flash存储器用于存储代码或者存储数据（被称为程序Flash）和64 kB的附加Flash存储器用于EEPROM数据的仿真（被称为数据Flash），足够满足存储故障码DTC的需求，其中MCU自带CAN模块，能够工作在-40～125 ℃的温度条件范围[2]。因此，TC1728非常适用于满足低排放、高燃油经济性的柴油机电子控制ECU。

高压共轨柴油机的故障诊断系统由上层诊断策略与底层通讯组成，上层诊断模型通过Simulink搭建故障诊断模型，模块框图如图1所示，生成的故障码通过函数接口传给底层做进一步的处理。MCU将上层模型诊断得出的故障码实时存储于DFlash（EEPROM）中。

  

图1 模块框图Fig.1 Module block diagram

通讯协议采用ISO11898规定的CAN总线方式。CAN总线具有传输速率高、采用差分信号传输、抗干扰能力强、信号传输可靠性高、最大传输长度可达4 096字节等优势[3]。CAN总线应用于车辆中的物理连接如图2所示。

  

图2 CAN总线物理连接图Fig.2 CAN bus physical connection diagram

1.2 ISO15765协议简介

ISO15765适用于ISO11898制定的车辆诊断控制区域网络（CAN）的车辆诊断系统，并且规定了在ISO11898指定的链路上实现车辆诊断系统的通用要求。

第2,短信提醒及微信推送。护理人员每周需通过短信形式为患者发送骨科的相关问题,并督促患者按照护理计划执行各项操作。此外,护理人员可组织患者建立微信群,以便患者随时咨询相关问题;同时护理人员还可通过微信向患者推送疾病的相关知识及护理注意事项等。

ISO15765规定了主要用于诊断系统要求的网络层协议。基于互连的开放系统（OSI）7层模型，ISO15765规定了应用于CAN诊断的应用层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。每一层的目的都是为上层提供服务,应用层为诊断应用提供服务,通过软件实现各层的沟通[4-6]。

使用英飞凌公司开发的对MCU进行前期配置的可视化配置工具DAVE，可以高效地配置MCU内部资源，并自动生产相应的C代码，提高了软件工程师编程效率。

  

图3 数据通讯结构Fig.3 Data communication structure

2 CAN通讯模块外围电路设计

报文对象MO 11至MO 20用于给外部测试设备发送数据帧。

  

图4 硬件模块设计图Fig.4 Hardware module design

⑫Katherine O’Donovan，“‘Real’Mothers for Abandoned Children”，Law ＆ Society Review，347(36)，2002，pp．361～363．

再以友、悌在东晋的践行为例。性好音乐的谢安：“自弟万丧，十年不听音乐。”[2](P2075)而王徽之更是因兄弟情深因“悌”而死：

3 底层通讯软件设计

英飞凌TC1728微控制器是基于Tricore架构的针对汽车动力总成开发的MCU。设计故障诊断底层驱动程序主要用到了CAN模块和GPTA模块。

3.1 CAN 配置

OSI模型的数据通信7层结构定义为（自上而下）应用层（7层）、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层（1层），如图3所示。这些层的子集应用在ISO15765以及SAEJ1939 中 [7]。

ISO15765 协议的数据链路层和物理层所依照底层的协议标准为 ISO11898-1 标准。以CAN高和CAN低双线的差分电压来表示CAN总线中的数据显性位和隐性位，分别用1和0来描述[3]。

GA系列五轴联动万能加工中心以格劳博成功的万能机床G系列为基础研发而成，在格劳博大连工厂进行生产。GA350 与GA550两个尺寸同属亚洲系列，广泛应用于汽车零部件、工具与模具、航空航天、机械工程和医疗等行业。

英飞凌32位微控制器TC1728带有CAN模块（MultiCAN），具有两个CAN节点（NODE0和NODE1），并有先进的先进先出机制FIFO，在短时间内收到或需要多帧数据帧而CPU处于繁忙状态不能及时处理CAN数据帧时，FIFO缓冲架构能避免数据丢失，并且能最小化发送报文的设置时间[1]。硬件模块设计如图4所示，外围驱动芯片采用TLE6250，硬件设计如图4所示。

3.2 连接初始化

ISO-15765协议支持11位标识符的CAN标准帧格式(遵循CAN2.0B规范）和29位标识符的CAN扩展帧格式（遵循CAN2.0B规范）。目前，车辆故障诊断主要采用的是29位标识符的形式，29位的标识符里包括了优先级、扩展数据页、数据页、PDU格式、PDU特定域和源地址等信息。

外部测试设备在连接ECU时需要向ECU发送服务$01的功能请求，ECU在收到请求后需要在规定的时间P2CAN内进行回应以确认支持相应服务，如果不支持该服务则不回应，P2CAN超时后外部测试设备认为ECU不支持该协议。

ECU使用的外部晶振为20 MHz，在TC1728内部经过振荡后达到640 MHz。选择参数8作为分频因子使得CPU时钟频率为80 MHz，FPI时钟频率为40 MHz，CAN模块的时钟频率和FPI保持一致选择40 MHz，所有节点波特率配置为500 kHz，使用MCU的CAN NODE0作为报文的接收与发送节点。报文对象MO 0用于接收外部测试设备发送的数据帧，配置接收中断，在接收中断中对接收到的数据帧进行标识符和数据域处理。

3.3 数据帧接收处理

数据协议单元PDU包含ID标识符和数据域，并且一个CAN帧只对应一个PDU。PDU格式如表1所示。

ECU在收到外部测试设备发送的数据帧后对其进行进一步解析处理。ID标识符部分按照协议规定对29位ID标识符重新分组定义，数据域部分统一采用8字节形式，不足8字节的以十进制数255填充。

 

表1 PDU格式Tab.1 PDU format

  

优先级 扩展页 数据页 PDU格式PDU特定域 源地址 数据域域 P EDP DP PF PS SA DATA位 3 1 1 8 8 8 64

根据协议规定，通过CAN总线发送的数据帧一共有5种类型，分别为请求、命令、确认、广播/响应和群扩展。通过对服务种类位域的解析可以确定该数据帧的种类，进而进行下一步处理。在网络层中对协议控制信息PCI（数据域的1-3字节）解析以确定该帧帧类型。ISO15765协议规定了CAN总线数据帧有单帧、首帧、连续帧和流控帧四种帧类型[8]。

3.4 数据帧发送处理

通过再次设定CAN标识符，可以同时支持基于帧传输和基于节点传输两种方式。考虑到对大多数OBD诊断仪的兼容性，本设计方案采用基于帧传输方式，ECU对OBD诊断仪的回应采用全局广播的形式，CAN总线上的其他节点通过MASK对总线上的报文进行滤波处理。

由于单帧的数据域最多包含7个字节，因此当传输超过7字节的信息时要被分成多个部分通过连续帧发送。在数据链路层完成了对数据帧的解析并获得外部设备请求的相应信息后，在网络层要对所回应的信息进行分段、重组以及数据传输流控制。将已拆分好的待发送数据帧存入FIFO缓存器，能有效避免报文丢失，提高发送通讯效率。

 

表3 CAN ID地址定义Tab.3 CAN ID address definition

  

CAN ID 目标地址 源地址 TA类型 信息类型功能请求 33 hex F1 hex 功能的 诊断物理回应 F1 hex xx hex 物理的 诊断物理请求 xx hex F1 hex 物理的 诊断

在发送模块中要完成对需要回应数据的处理，即从EEPROM中取出相关数据，根据数据字节长度选择用单帧或是多帧发送。

对森林和植被的保护即绿色生态，而绿色则是环保的、健康的。在大多数情况下，人们对绿色的理解也是如此。对于室内设计师来说，绿色的概念可以更广泛，这是空间设计的绿色延伸，在大多数情况下取决于设计师对绿色的理解。

对物理请求和功能请求回应的ID配置如表3所示。

杨露露走后，桃花发了阵呆，找出那件的确凉衬衫，像个醉汉似地一脚高一脚低去了墓地，嘴里讷讷地说：“回去吧！回去……”桃花坐在梨花坟前，将衬衫铺在自己的腿上，细细地抚摸着衬衫上的竹子道：“梨花，回去吧；梨花，回去吧……”她重又叠好衬衫，摆在坟前，划亮了火柴；火焰吞噬着衬衫，两支翠竹在火焰中舞蹈……

目前较高端的OBD诊断仪允许无间断连续接收数据帧，但考虑到对市面上大多数OBD诊断仪的兼容性，本设计方案添加了流控帧对发送连续数据帧的影响。根据协议要求，在发送一个多帧数据的首帧之后，需要等待接收外部测试设备发回的流控帧，ECU后续发送连续帧需要满足流控帧对发送间隔时间，以及每次连续发送连续帧的要求，见图5数据发送时序图。

目标公司尽职调查应重点关注其是否合法取得营业执照、是否按照当地税务要求履行纳税义务、是否取得项目投资所需开发许可、审核目标公司章程是否对股权变更有相关限制性规定、目标公司原股东间如有股东协议也应重点审查、目标公司资本注入情况、目标公司是否设立分支机构代表处、资产抵质押情况、债务情况、项目资产情况(包括有形资产与无形资产)、目标公司是否面临相关诉讼纠纷等。

  

图5 数据发送时序图Fig.5 Data transmission timing diagram

3.5 与上层接口对接

基于层次架构软件设计原则以及对程序安全性的考虑并参考ISO26262功能安全标准，本通讯方案特别设计了数据存储接口以及数据接收发送模块，同时保证了故障代码存储的实时性、高效性以及数据的安全性，接口框图如图6所示。

  

图6 架构框图Fig.6 Schema diagram

上层诊断策略不具备直接访问EEPROM以及直接向CAN总线发送数据的权限，其仅完成对发动机及各传感器的故障诊断任务。生成的故障代码通过数据传输接口层向底层传输故障码以及处理接收到的OBD诊断仪的服务请求。

4 实验验证

在进行台架验证之前，需要先验证程序是否正确，以防烧毁MCU。使用英飞凌的DAVE配置寄存器，TASKING软件添加、编辑、编译代码，UDE软件对程序进行调试。使用英飞凌TC1728开发板以及OBD-100诊断仪验证程序正确性。在程序中预先存入假定的故障码、冻结帧以及车辆VIN等信息，通过OBD诊断仪对MCU请求相关诊断服务，MCU回应相关请求信息。

在煤矿通风监控系统中，通信协议的不统一不但会使得相关人员不能随意地对系统进行升级或是改造，而且还会导致系统配套受制于人、设备重复购置的情况发生，因此国家应统一煤矿通风监控系统的通信协议，采用统一化的SQL数据库和数据格式，从而为系统的升级和改造提供便利，同时也有利于系统的资源共享，更好地实现对通风监控系统的管理。

船上的各类物料库，往往大都没有锁闭装置，这不利于保安控制，物料库是否遭受破坏，这直接影响船舶的安全和保安工作,因此要改装添加锁闭装置，保安巡逻期间要重点关注物料间。特别是长期停靠码头，及锚泊船舶，出国作业船舶。上了锁，既可以防止内部失盗、丢失，也可以防止外部的偷盗，顺手牵羊等现象的发生。

采用YN33高压共轨柴油机和自主开发的ECU以及BD-100进行实验验证。发动机转速控制在2 000，对水温传感器加热、切断连接机油温度传感器和加速踏板传感器，人为制造故障。关闭发动机，取下ECU，并连接OBD，通过OBD读取存储在ECU里的故障码及冻结帧，试验接线如图7所示。

示波器通道1连接CANO，观察CAN总线上的信号。

  

图7 试验接线图Fig.7 Test wiring diagram

5 结论

（1）台架实验表明，该通讯驱动程序和上层诊断策略交互良好，符合ISO15765标准，实现了相关故障诊断并与OBD诊断仪通讯。

（2）该通讯驱动程序采用了层次架构软件设计，在功能安全方面保证了和上层诊断策略良好的数据交互，保证了数据的安全性。

（3）采用模块化的软件设计方法，软件对接收发送数据帧的拆包和重组算法简单灵活，硬件资源占用少，传输效率高，通用性强。

参考文献

[1]任博.基于CAN总线的OBD系统的研究与开发[D].大连:大连交通大学,2008.

[2]Infineon Technologies A G.TC1728 32-bit single-chip microcontroller User’s Manual v1.0 2011[Z].Infineon Technologies A G,2011,12.

[3]ISO-11898-1，Road vehicles—Controller area network (CAN)data link layer and physical signaling[S].2003:1-45.

[4]姚燕.基于ISO15765的车载CAN网络上位机诊断软件设计[D].重庆:重庆邮电大学,2011.

[5]ISO-15765-4 Road vehicles—Diagnostics on controller area networks (CAN) Part 4: requirements for emissions-related systems[S].2005.

[6]常欣红,于金泳,刘志远．汽车故障诊断标准ISO15765的网络层分析与实现[J]．汽车技术．2006,(9)：40-44.

[7]SAE-J1939,Recommended practice for a serial control and communications vehicle network[S].2005.

[8]ISO-15765-2：Diagnostics on controller area networks (CAN)Part 2: network layer services[S].2004.