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襄 樊 学 院毕业设计(论文)开题报告题 目基于CAN总线的车载诊断系统设计专 业机械设计制造及其自动化（汽车服务方向）班 级汽车服务0811姓 名孟凤学 号08139025指导教师职称 刘祯 讲师 2012年 3 月 6 日襄樊学院毕业论文（设计）开题报告机械与汽车工程学院机制（汽车服务方向）专业 0811 班学生姓名孟凤指导教师刘祯论文题目基于CAN总线的车载诊断系统设计开 题 报 告（ 可 另 附 页 ）1、 研究目的与意义电子技术的迅速发展和在汽车上的广泛运用使得汽车电子化程度越来越来越高，特别是微控制器进入汽车领域给汽车带来了划时代的变化，汽车的动力性，操纵稳定性、安全性、燃油经济性、对环境的友好型都得到了大幅度提升。但随之而来的问题也比较突出，汽车出现故障的概率增高，检测汽车故障的设备更专业化，对汽车故障的检测人员要求更专业，而普通驾驶人员并不能直接得到汽车故障的原因。因此有必要显示出汽车的具体的故障原因。与此同时，由于环境的要求，关于汽车排放的法规制定越来越严格，从而使得汽车的电子技术得到了更大的发展。为满足对汽车废气排放标准的检测和故障诊断的需要，OBD(On-Board Diagnostic:车载诊断系统应运而生)。OBD的软件包括故障诊断控制策略代码和标定，与发动机控制部分一起构成整个发动机控制系统的软件包。在一个典型的发动机控制系统软件包中，OBD部分的代码占整个软件内容的一半。典型的EOBD软件包括60000行代码和15000个标定。OBD的硬件主要由各传感器、ECU（电子控制单元）、DLC（诊断数据连接器）、故障显示灯、执行器及线路等与发动机废气控制相关的子系统组成。OBD程序使得汽车故障诊断简单而统一，给汽车故障诊断检修工作带来了空前的便利。 随着电子技术的广泛应用，汽车线束的增加成级数增长，为了简化线路，提高各个电脑之间的通信速度，降低故障频率，CAN数据总线应运而生。控制局域网（Controller Area Network 简称CAN）是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，广泛运用于汽车工业、航天工业等领域，是目前最有前途的现场总线之一。它作为汽车环境中的微控制通讯，在车载各个电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。CAN是一种有效支持分布式控制系统或实时控制的串行通信网络，成本低、可靠性高、抗干扰能力和实时性强等特点使其应用扩大。CAN可以提供高达1Mbit/s的数据传输速率，当信号传输距离达到10KM时，CAN仍可以提供高达50Kbit/s的速率。ISO颁布的国际标准ISO11898为CAN规范化、标准化、和应用系统设计铺平了道路随着目前汽车行业里汽车正朝智能化电子化方向发展，CAN总线技术将得到更广泛的。在未来1到3年内汽车上装备的电子装置成本将占汽车整成本的25%以上，一些豪华轿车如宝马的汽车电子产品甚至占整成本的50%上。汽车电子产品的开发和应用不仅给汽车产业的发展壮大带来新的生机和活力，同时带动了整个信息产业的发展。但我国电子产业起步较晚，要改善我国汽车电子产业的落后局面必须要突破技术壁垒，只有掌握核心技术才能在市场竞争中握有主动权。因此本文研究的第一个着眼点是车载故障诊断系统的研究。及时地显示故障，其提供的故障相关信息便于故障的定位和修复。更重要的是，OBD 系统的使用可以降低汽车尾气排放，对环境保护起到积极的推动作用。目前从国内的情况看，除了与国外合资的车辆生产商外，国内车辆生产商有能力进行 OBD 系统研发的企业并不多见。因此关于 OBD 系统的研究开发可谓迫在眉睫。 二 、国内外现状和发展状况 在汽车网络通信领域，我国的起步较晚，但发展较快。在“十五”期间，国家 863 计划电动汽车重大专项中设立了网络、总线、通讯协议的前期研究，对汽车网络进行研究，使研究工作有较高起点。在发动机电控领域，近年来涉及车辆故障诊断的研究论文逐年增多，但研究方向多集中于发动机诊断策略的制定或通信模块的硬件设计，对于 OBD 系统信息存储策略未见有相关研究文献。 OBD（车载诊断系统）系统经历了OBD（第一代车载诊断系统）和OBD（第二代车载诊断系统）。 OBD最早在美国加州规定中使用，其功能简单，主要是诊断与排放有关的零部件的完全失效， OBD没有统一的OBD连接器插口、故障代码、通讯协议等，给电控汽车的故障诊断和维修带来了诸多不便。 OBD系统复杂，除了对排放有关部件的完全失效诊断外，还要对由于部件老化、部分失效引起的排放超标进行诊断。因此OBD系统才是真正意义上的实现对在用车整个使用寿命范围内的排放监控，使用统一的标准，只要用一台仪器即可对各种车辆进行诊断。 车载诊断系统OBD 程序在美国的颁布实施，给汽车专业人士的诊断带来了空前的便利。任何维修人员都可使用同一设备，对所有根据标准生产的汽车在同一位置通过同样的诊断接口进行故障诊断。随着经济全球化和汽车国际化程度越来越高，中国的维修人员将越来越深切感受到OBD 强大的技术魅力。OBD系统的优点是改善在用车时的排放性能，快速对车辆排放性能的诊断,改善车辆的维修服务（标准化的故障代码，诊断接口等），改善了零部件的可靠性，及早提出故障警告，避免进一步的损坏。但也存在缺点：1、OBD系统不能测量车辆的排放物CO、NOX、和HC等，只能起到随车排放监测器的作用。2、OBD系统的可靠性受车辆运行环境的影响，如恶劣的环境中OBD系统会出现错误信息存储。3、OBD系统不能够指示如何对车辆进行维修，只能对车辆进行实时监控。4、OBD系统不能诊断出电控系统内的所有故障，它仅能监测出汽车电控系统中的7080的故障。5、OBD系统对软件的要求越来越严，其中任何一个软件出现错误可能导致故障指示。 2005年4月27日国家环保总局公布了 轻型汽车污染物排放限值及测量方法，我国将分别于2007年7月1日和2010年7月1日开始在全国实施国、国) ( 相当于欧、欧) ) 排放标准。面对举办奥运会带来的巨大环境压力, 北京采取积有效的措施应对机动车污染物排放。自2005年12月30日起, 北京市对轻型汽油车和轻型燃气汽车实施国家第三阶段排放标准, 对重型柴油发动机和重型燃气发动机(重型汽车) 实施国家第三阶段排放标准。自2007年1月1日起, 对轻型柴油车实施国家第四阶段排放标准。此外, 自2005年12月30日起, 在北京市销售新定型车型(包括全新产品及产品扩展与更改) 须安装OBD 系统,2005年12月30日前已定型上市销售并通过国家第三阶段排放标准审核的车型可延迟安装OBD 系统; 2006年12月1日后, 停止在北京销售未安装OBD 系统的新车。我国目前实施OBD 系统主要面临以下挑战:燃油品质、专业的售后维修服务、道路环境。其中燃油品质对实施OBD 系统的影响最大。 由于汽车电控技术的引入，车辆中负责车辆控制状态的各电子控制单元需要实时获得车辆运行参数，根据所得参数对车辆状况进行调整并将控制命令下达致各执行器；与此同时，车辆中各控制模块间也需要信息的交换。因此通信技术得以在车辆上大量应用。由于车辆运行环境的特殊性，车辆数据的传输媒介和数据传输方式需通过特有的通信形式实现。从布线角度分析，传统的电气系统大多采用点对点的单一通信方式，相互之间少有联系，这样必造成庞大的布线系统。据统计，一辆采用传统布线方法的高档汽车中，其导线长度可达 2000 米，电气节点达 1500 个，而且，根据统计，该数字大约每十年增长 1 倍，从而加剧了粗大的线束与汽车有限的可用空间之间的矛盾。无论从材料成本还是工作效率看，传统布线方法都将不能适应汽车的发展。汽车总线传输必须确保以下几点：传输信息的安全；信号的逻辑“1”明显区别于逻辑“0”；异步总线随机地传送数据；根据预先确定的优先权进行总线访问；竞争解决后获胜站点能够访问总线且继续传输信息；具有根据信息内容解决总线访问竞争的能力；总线的功能寻址和点到点寻址能力；节点在尽量小的时间内成功访问总线；最优化的传输速率（波特率）；节点的故障诊断能力；总线具有一定的可扩充性等等。按照我国汽车电子技术发展规划，进入 21 世纪后轿车电子技术可达国外 90 年代水平，为了缩短同国外轿车技术水平的差距，提高自身的竞争力，单纯靠技术引进不利于发展，消化、吸收、研究和开发自己的汽车总线与网络应用系统势在必行。目前我国的汽车总线研究和应用尚处起步阶段，而且汽车总线的应用趋势明显，现在介入该研究正是大好时机。由于我国的车型以欧美车型为主，且欧美车型又以控制局域网(controller area network，CAN)总线为主流，目前国内使用总线技术的车型几乎全部使用 CAN 总线，因此汽车总线的研发应该结合国内外实际情况选用 CAN 总线。CAN 总线是德国 BOSCH 公司在 20 世纪 80 年代初，为了解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通讯协议。它的短帧数据结构、非破坏性总线性仲裁技术以及灵活的通讯方式适应了汽车的实时性和可靠性要求。汽车 CAN 总线的技术背景来源于工业现场总线和计算机局域网这样非常成熟的技术，因此具有很高的可靠性，抗干扰性。三、研究的基本内容和方法 基本内容：1. 学习车载诊断系统与CAN 总线的基本概念。2. 掌握目前车载诊断系统与CAN 总线的功能,标准化内容及基本理论。3. OBD系统诊断信息存储策略的制定及实施。4. OBD系统研究的基础上实现基于 CAN 总线的车辆与外部故障诊断设备的通信。 基本方法：1. 了解OBD系统的工作原理，主要特点，以及检测对象，然后进行系统设计总体方案，之后对系统各功能模块划分。2. 了解CAN总线的主要特点，规范简介以及通信协议。3. 进行 CAN总线在OBD系统中的应用，包括诊断过程以及诊断部位。4. 进行系统硬件设计。 四、研究工作进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期阅读相关的书籍，查阅资料2012.2-2012.3进行系统分析，提出初步的设计方案2011.3系统详细设计及实际制作2012.4毕业论文的撰写和修改2012.4论文审核部分2012.5之后5、 主要参考文献1. 李东江.张大成编著：汽车车载网络系统(CAN一BUS)原理与检修，机械工业出版社，2005。2. 孙仁云编著：汽车电器与电子技术，机械与汽车工业出版社，2006。3. 陆梦熊，汽车舒适系统的CAN总线性能分析与仿真硕士学位论文南京:南京农业大学。4. 张翔，颜伏伍，邹斌：现代车载诊断系统及其在我国的应用（论文） 武汉理工大学。5. 张宏，詹德凯，林长加：基于CAN总线的汽车故障诊断系统研究与设计（学术论文）华晨宝马汽车研发中心。6. 千承辉 ，苏建，潘洪达：基于CAN总线的汽车