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2024年3月12日发(作者：createprocessasuser管理员权限)
关键词:CAN网络;车辆故障;诊断软件
随着汽车产业的迅猛发展，汽车的电子控制系统智能化程度越来越高，所使用的电子控制单
元越来越多，也越来越复杂。系统中任何一个部件的故障，都可能导致整个系统的故障。电
子控制系统的故障通常由CAN总线发出，总线上的信息都是以二进制为基础。当车辆出现
故障时，汽车维修人员需要具备一定的专业知识，才能解读和定位车辆的故障。因此，开发
一款有针对性的车辆故障诊断软件在汽车的维修服务中非常重要［1］。本文所开发的车辆故
障诊断软件能够自动完成故障数据采集、问题判断及故障描述等功能，能够降低维修人员的
工作复杂度，提高工作效率。
1基本方案
基本方案由标准总线设备(CAN工具)和故障诊断软件两部分组成。其基本构架如图1所示。
标准总线设备通过车辆的OBD接口接入车载CAN网络，主要负责电脑和车辆之间不同数据
帧的封装和信号转换［2］。故障诊断软件安装在电脑上，通过USB接口与标准总线设备连
接，主要负责向车辆控制单元发送指令，同时处理应答的数据;记录下每次的故障信息及维
修人员的维修记录，建立维修记录文件。目前车辆上的电控模块都使用CAN总线进行通信，
因此汽车故障诊断系统主要针对CAN总线通信协议进行开发，通过连接车辆OBD口实现。
系统软件的通信流程如下:1)故障诊断系统通过专用的CAN工具与车辆CAN总线进行连接;
若连接不成功，则进行提示，并且在一定时间内循环连接，直至成功为止。2)连接成功后，
对CAN进行特定波特率(250kbps)设置，完成初始化。3)设置总线信息的过滤机制，对于CAN
总线而言，总线上传输着大量的数据，通过CANID的过滤，筛选出需要的数据传给上位机，
避免上位机对繁多的数据进行处理。4)根据通信协议中故障位的范围对总线上相应的CAN
信息进行取值，再进行一定的数据处理。5)处理后的数据如是车辆的故障码，则查询软件中
存入的故障描述表，将对应的故障描述显示出来。6)将每次出现的故障进行记录，同时记录
下解决此次故障的方法。7)收集数据形成数据文件，若再出现相同故障时，可调出之前处理
的维修记录，提示维修人员。8)故障处理完成后，断开故障诊断系统和总线的连接，此次故
障诊断结束［3］。
2系统软件设计
车辆故障诊断平台开发使用MicrosoftVisualStu-dio的开发工具集，基于NETFramework4，采
用C#语言编写，适用于主流的MicrosoftWindows系统。根据诊断系统需求分析，采用分层
的设计思路，将软件架构从下到上分为4层:底层———驱动层，次中层———数据层，中层
———逻辑层，上层———表示层［4］。1)驱动层。驱动层主要通过调用CAN工具提供的DLL
库为接口，实现对CAN工具的开启、配置、初始化、收发数据和关闭等功能。其主要负责
标准接口函数的调用，将其封装成功能函数，供数据层调用，实现数据层和接口函数的连接。
接口函数主要包括:建立总线连接、断开总线连接、发送/接收数据、过滤接收CANID、读取
车辆模块信息、CAN连接过程中错误提示、更新/清除数据缓存区［5］。2)数据层。数据层
主要是对数据的处理，包括对数据进行发送、接收、记录与调用。其建立在驱动层上，通过
驱动层封装的函数，设计以下功能程序:向CAN总线发送诊断请求、接收ECU反馈回来的数
据、收集数据信息、从数据记录文件里查询相应的信息［6］。3)逻辑层。逻辑层主要负责对
CAN总线指令生成。当用户对车辆故障诊断软件进行操作时，逻辑层对操作进行解析，转化
成一定的数据，再通过数据层和驱动层，发送到CAN总线上。当逻辑层接收到CAN总线上
的车辆反馈数据时，将从反馈的数据中提取所需信息，根据通讯协议解析为有效数据，在表
示层上和用户进行交互［7］。逻辑层负责车辆故障诊断平台系统功能的实现，主要包括故障
诊断功能、故障维修帮助功能和软件其他功能:①故障诊断功能通过将车辆的模块发送出来
的数据进行解析，从而得到故障码，进而对车辆实现故障诊断;②维修诊断帮助功能是通过
访问诊断数据文件，从诊断文件中查询相应的维修帮助内容并调用［8］;③软件其他功能
包括软件激活、用户认证、密码登录、软件升级等。4)表示层。表示层主要功能包括数据的
显示和用户操作入口两个方面。软件界面主要包括标题区、工作区和状态显示区3个部分:
标题区可以实现不同界面之间的切换和软件的关闭;工作区包括用户的操作入口和结果的显
示;状态显示区包括总线连接状态、动态接收数据状态和总线负载状态［9］。
3系统测试及结果
以某车辆为测试对象，其核心电控模块包括ECU、ABS、ASＲ、EBS等，故障诊断平台工具
通过车辆OBD接口连接车载总线网络，测试人员通过PC端的车辆故障诊断软件进行整车的
故障诊断功能测试。车辆故障诊断软件显示的故障及描述如图2所示。当车辆压力故障灯亮
时，维修人员使用故障诊断软件读到故障码，描述为压力传感器，初步判断为发动机的压力
传感器电压数据故障，意味着压力传感器并未工作。根据软件的维修诊断帮助排查，检查压
力传感器，对传感器进行维修，重新读取车辆的数据，压力传感部分恢复正常。故障码被清
除，故障灯熄灭，故障被排除。
4结束语
基于OBD的汽车故障诊断系统适用于标准的诊断接口工具，同时使用主流的车载CAN网络
通信协议，具有良好的通用性。软件模块化的开发思路，具有良好的扩展性。将现代的软件
技术和汽车故障诊断技术相结合，实现故障诊断的智能化，从而更加便捷地诊断汽车电子控
制系统的故障［10］。
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