X431工作原理.ppt

1、第二章X431工作原理,第一节X431主板工作原理 第二节SMARTBOX板工作原理 第三节X431电源板工作原理,第一节:X431主板工作原理,功能介绍： 1.该测试设备使用EP-7212作为主控制CPU。 2.该测试设备具有16M EDORAM 和8M FLSAH。 3.该测试设备使用320X240点阵的STN或TSTN的单 色4灰度LCD显示器和模拟式电阻型触摸屏。,4.该测试设备具有通用CF+卡插座，并能读写通用于TRUE IDE结构的所有CF卡。 5.该测试设备具有两个速率大于等于115200BPS的RS-232串口，其中一个为标准RS-232，另一个为三线制RS-232接口。,6.

2、该测试设备使用外接电源，和自带RTC保持时钟。 7.该测试设备使用LED背光，软件控制通断。 8.该测试设备对部分设备都能进行电源管理并具有电调对比度功能。 9.该测试设备使用最大电流不超过2A。 10.该测试设备适用于LINUX等嵌入式操作系统。,方框图（如图一）： 具体电路（X431-7212-1_1.DDB原理图部分）。,一、CPU部分,CPU 部分包括CPU、CPU供电电路、总线、CPU状态控制、晶体振荡、总线扩展电路和其他辅助电路等。 电路原理： U3是CPU EP7212， 它的详细资料见EP7212.PDF。U4用于IO扩展,它的详细资料见74HCT373.PDF，74HCT37

3、3的锁存位连接在CPU的CS4，当CS4为低时373将数据总线上的低八为锁存在输出端。由于373的锁存相位是高，所以通过一个非门（U5A）将CS4的信号作反相处理。,由电路可以见到，CPU上面连接了两个晶体震荡器，一个是32K的低功耗晶振一个是3.6M的晶振，32K的晶振在上电时就开始振荡，而3.6M的晶体则在运行时才工作。CPU有两组电源供电，一组连接在VDD上，负责IO的电源供应，另一组为2.5伏，是CPU内部电路的核心电源，2.5伏电压由U2通过VDD转换得到，关于MTC5207-2.5MB的详细资料见MCT5207.PDF。,由于EP7212自带的RTC功耗过大，所以采用外挂I2C芯片

4、RS5C372A（U6）来实现实时时钟，此芯片直接挂到CPU的PA口上（关于RS5C372A的资料查看PDF文件）。蜂鸣器连接在CPU的BUZ输出端，使用一个三极管进行电流放大。HOT KEY按键是用于设备直接进入测车程序的快捷键，此键用一上拉电阻直接挂在PE1口上。KB2按键是一个强制复位键，由于电源板自带复位功能所以此键在生产时可不用焊接。,在电路上的电阻排用于CPU初始化和电平设置。关于初始化的管脚有：PE0、PE1、PE2，这3个脚是决定CPU开始工作时的工作状态，它们在上电和WAKEUP时必须下拉。(如下图) J1用于通过串口往FLASH里面烧录程序的短接座，为了方便整机烧录已把这二

5、点引到J2（DB9头）的3、4脚（即3、8为MEDCHG，4、5、9为GND）烧录时只需把MEDCHG和GND短接即可。,测试点和勘错：,CPU部分必须测试的地方有2.5伏电压电压和VDDE3.3伏电压，两个电压工作的纹波不应该超过50mV。晶体振荡器的频率，频率偏差小于十万份之一。RESET、WAKEUP的电压变化应该在3.3和0伏间。具体测试点的测试情况见上表。,二、内存部分,DRAM部分： RAM部分主要由两片HM5165165组成。HM5165165B是4M word16bit的 EDODRAM，供电电压VDD为3.3V。它的操作主要通过CAS、RAS、MOE、MWE以及数据、地址总线

6、的逻辑电平组合控制，值得注意的是，RAM的数据总线和其他设备总线复用，而地址总线则独立于其他地址总线，地址总线的连接由CPU定义。在检测内存设备时可以分开RAM 和其他总线分别检测。其技术资料可参考5165165.PDF。,内存主要操作为读写操作，其电路参见原理图。需要测试的节点有：控制端CAS、RAS、MOE、MWE和An、Dn。检测时注意观察boot loader报告的读写对比情况，boot loader 会对首页地址写入00000000,FFFFFFFF,55555555,12345678等数值，当读出数值和写入数值不等时，则表示数据或地址总线有问题，分析读出数值就可以推断相应的数据或地

7、址线的错误情况。,FLASH部分由两片E28F320J3A110组成。E28F320J3A110是2M16bit 的FLASH存储器，供电电压为3.3V。主要控制端口包括CE0、CE1、CE2、OE、WE、RP端口：CE03主要控制FLASH的级联选通，OE、WE端口控制读写操作，RP端口进行电源管理，当RP为低电平时，IC进入POWER DOWEN状态，禁止写操作，详细资料可参考28F320J3.PDF。,三、LCD部分： 基本电路原理：,LCD部分由一片IRU3037、IRF7313和LCD连接端口组成。LCD部分的控制端口和数据端口直接在连接端与CPU相连。关于IRU3037及IRF73

8、13的具体资料查看PDF文件，此电路提供-24V作为LCD的驱动电压，,R12、R13是IC的调压电阻，为得到-24V的输出电压，R13阻值定为18K，根据公式：Vout=Vref X (1+R13/R12)，得到R12数值为1K，其中Vref为1.25V的参考电压，电调对比度是通过一个LM393得到，比较器的一端所接四个电调电阻，实现16级调压,当EP0_VEE、EP1_VEE、EP2_VEE、EP3_VEE全为低电平时，得到输出电压的MAX输出，当EP0_VEE、EP1_VEE、EP2_VEE、EP3_VEE全为高电平时，得到输出电压的MIN输出（注意此处的电压为负压），确定电压范围可求出

9、电调电阻阻值（根据IR13IR12IR电调=0可求得电调电阻的并联阻值），,经过计算R26、R56、R55、R54取值分别为249K、500K、1M、2M能得到较好的电调效果。LCD的背光采用LED发光管，电压采用+5V串联分压电阻得到，背光控制则PD1口控制。PD1口为0V（低电平）开背光，PD1口为3.3V（高电平）时关背光。,R12、R13的阻值精度决定VLCD（-24V）的准确性，工作电流限制在小于20mA，纹波特性方面，影响纹波的主要是电容C55和输入端的电容C83，应靠近DCDC转换器放置。另外C86、C89则影响VCON的特性。,测试点和勘错： 接入外部电源后，测试参考电压节点和

10、输出电压节点的电压，如下表：,四、触摸屏部分,基本电路原理： 触摸屏部分主要由一片MAX148和一个电平控制电路组成。MAX148是一个A/D转换器，供电电压为3.3V。触摸屏上的采样电压分别作为IC的二个CHANNEL输出，经转换后可得到相应的数字值由DOUT输出至CPU存储，U15带有电源管理，,PE2_ADC_EN为高电平时，IC输出无效，有关资料可参考MAX148.PDF。电平控制电路主要由三极管开关电路组成，有二个控制输入端口，控制触摸屏X、Y电阻的有效选通。PB4_XEN控制X电阻选通，分压输入到U15转换为数字值，由此确定X方向位置，同理PB5_YEN控制Y电阻选通，确定Y方向位

11、置，从而确定触摸点位置。,测试点和勘错： TYH、TYL、TXH、TXL的逻辑波形见下图：,五、RS-232部分,基本电路原理： RS232部分主要由一片SP3243和一片SP385组成。SP3243和SP385均为符合RS232串口通讯标准的接收器，其中SP3243具有3个发送端口和5个接收端口，而SP385则具有2个发送端口和两个接收端口。其技术资料可参考SP3243E.PDF和SP385.PDF。设计中，U10、U11均带有电源管理，,当EP4_SPD2为零时，U10输出端口TxOUT、RxOUT无效，当PA1_SPD为零时，U11的输出端口TxOUT、RxOUT无效。另外，为了配合内置

12、modem使用，电路使用了两片74HC244三态缓冲器作为串口1的信号转换选通，当PB3为0时使用modem 当PD6为0时使用外接串口。MODEM作为一个模块直接使用，本身带有SPK_OUT功能只需加放大电路即可直接接入SPEAKER或交流BUZZER。,六、打印机部分,基本电路原理： 打印机部分主要由二组电路组成，（LVX174、LVX244和LVX374、LVX244）LVX174为16位的D-Type Flip-Flop详见LVX174.PDF，LVX374为八位的D-Type Flip-Flop见LVX374.PDF，LVX244为八位缓冲器（3-STATE OUTPUT）详见LVX

13、244.PDF,以上几款LVX芯片自适应5V或3V系统。CPU通过CS5口控制打印口。,测试点和勘错：,第二节: SMARTBOX工作原理,简介: 该诊断盒采用5V和12V两组电源供电 该诊断盒采用W77LE58F作主控CPU 该诊断盒采用89C2051作次控CPU 该诊断盒上共用八个串行IO口(IO0IO7)与汽车ECU进行通讯,该诊断盒有一个三线制RS-232接口用于与上位机进行通讯 该诊断盒采用两片128K X 8bit SRAM一片用于存储程序代码另一片用于与主CPU进行数据交换. 诊断盒上的主控与次控CPU均采用18.432M晶振,方框图,一、电源部分,SMARTBOX采用两组电压供

14、电12V与5V。12V电压直接由外部供给，12V电压经过7805稳压器稳压后输出5V电压。5V电压用于系统供电，12V用于驱动与IO通讯接口。,二、次CPU部分,该部分电路主要用于控制主CPU W77LE58F的复位、U20 89C2051的 P1.4用于控制主CPU是运行内部FLASH程序还是运行外部U4程序存储中的程序。当EA为低时运行外部程序代码，,当EA为高时运行CPU内部程序代码。CE1为U4程序存储器的片选信号。电路主要由上电复位电路、U20 89C2051（具体资料参见PDF文件）、18.432M时钟振荡器、U21（具体资料参见PDF文件）、两个8850三极管组成。如图一所示：,

15、U20 89C2051 各脚定义说明：,重要参数测试点：,三、主CPU部分,该部分主要主CPU U1 W77LE58F、U2 74HC573地址锁存器、U3数据存储器HY628100B、U4程序存储器HY628100B、U6 74HC377 正沿八D触发器、U5 74HC257数据选择器组成，（它们的详细资料参见PDF文件）。U8用于驱动四个收发数据批示灯，当某输入端为低时相应的发光二极管将被点亮。U9ICL232串行通讯接口芯片用于与上位机进行通讯。如图二所示：,重点参数测试点：,四、串行通讯IO口部分（IO0IO7）,串行通讯IO口部分由发送、接收、IO口切换控制电路组成。发送电路由主CP

16、U TXD、U16D 74LS02、U19 IRF7313、JZ1 ATQ203SA继电器、U11 74HC138多路选择器、J1J8干簧继电器、U7 U13 OC门7407组成。,接收电路由：主CPU RXD、U18C LM339、U23 74HC138 多路选择器U8 U12、OC门7407、干簧继电器J9J16、Q1组成八路串行通讯IO接口，以上IC的详细资料参见它们的PDF文件。与汽车ECU通讯时使用哪个IO口通讯由诊断软件来切换，比如测广州本田汽车时,SMARTBOX使用IO1与本田汽车ECU进行通讯 的工作过程如下：（整个过程由发送数据和接收数 据两部分组成）电路图如图所示。,汽车

17、ECU,IO0IO7 主CPU IO0IO7,发按数据电路 按收数据电路,收发示意图,（发送、接收流程图）,重要参数测试点：,五、L线数据传输部分,该部分主要由数据发送和数据接收电路两部分组成。发送电路由主CPU LCTR端、U16B 74LS02 、U19IRF7313组成。接收电路由U18A LM339、主CPU RXD端组成。（它们的资料详细参见PDF文件） 具体电路如（图四）粉红色虚线框所示：,（收发示意图,收发流程图,重要参数测试点：,六BUS+/BUS-通讯协议部分,该电路主要由数据收发两部分组成。数据发送电路由：主CPU XMIT1A、XMIT2端、U15 74HC00与非门、Q

18、2Q6三极管组成。数据接受电路由：Q7三极管、U16A 74LS02或非门、U10B LM339 比较器、主CPU RCV1、RCV2端组成。（它们的资料详细参见PDF文件）具体电路如所示：,汽车ECU,XMIT1A、XMIT2 主CPU RCV1、RCV2,发送数据电路,接收数据电路,（收发流程图）,（收发流程图）,重要参数测试点：,七、SLVC电压切换部分,该部分电路图用于IO接口电平12V与5V之间的切换。电路主要由主CPU SLVC端、Q16、Q17三极管、JZ2继电器组成。当SLVC端为低时VO端电压切换成5V电压输出，当SLVC端为高时VO端输出12V电压。具体电路如图所示的红色虚

19、线框：,（电压切换示意图）,收 发 流 程 图,重要参数测试点：,八、DTS电路部分,该部分电路由主CPU XMIT1B端、Q8三极管、U17 IRF7313组成。当DTS有效时输了低电平，缺省值为高电平。具体电路如图红色虚线框所示：,（工作流程图）,重要参数测试点：,九、TDS电路部分,访电路主要由R60、R61将5V分压得到2.5V的VREF1电压、U10A LM339、J9干簧继电器组成。具体电路如图红色虚线框所示：,（工作流程图）,重要参数测试点：,X431电源板工作原理,1、 功能简介： l将外部输入的直流电压（722V）调整成电流大于1A的+3.3V(VDD)和电流大于1.5A的+

20、5V电压。 电源低指示：当输入的直流电压低于7.1V时，电源板J2的2脚将产生一高电平送给CPU 的PB7口。当输入的电压低至6.7V时设备将无法正常工作。,l 自动关机功能：当CPU的PB6口给电源板J2的1脚送低电平时，电源板自动停止向外供电。 l上电后自动唤醒主板功能：系统上电后nPOR端保持低电平200mS，nPOR端变高2300mS后，PG-USWU端输出17mS高电平脉冲，完成开机过程。 l延时关机：由NE555构成3秒的延时关机信号。,2、电源板由电压调整、延时关机、开机控制、自动关机、延时关机、低电指示、自动唤醒七个模块组成，现讲解各模块的工作原理。,2.1 电压调整电路原理：

21、 外部输入电压（7V22V）经电压调整模块(两组MAX1626和IRF7204)将外部输入的电压分别调整为+3.3V和+5V电压。有关MAX1626和IRF7204的详细资料参见它们的PDF文件。如下图红色虚线框所示：,外部输入电压（VIN）经C1、C2、L1、C3、C4滤波后，分别送到（两组MAX1626、IRF7204）3.3V和5V组成电压调整器，将外部输入电压调整为3.3V和5V输出。,2.1.1 3.3V电压输出工作过程如下：,2.1.2 5V电压输出工作过程如下：,2.1.2 重要参数测试点：,2.2 自动关机电路原理：,自动关机电路图 2.2.1该电路主要由两个三极管T1、T3组成，当CPU的PB6口送出低电平时将切断电源板电压输出，实现软件关机。电路见下图青绿虚线框所示:,2.2.2自动关机工作过程：,2.2.3 重要参数测试点：,2.2