基于TL718的藍(lán)牙迷你型OBDII汽車信息檢測儀

摘要：設(shè)計(jì)一種藍(lán)牙迷你型OBDII汽車信息檢測儀，該檢測儀使用的核心芯片是一款具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片（TL718），該芯片功能強(qiáng)大、支持協(xié)議目前被廣泛使用的所有協(xié)議。體積小、功能強(qiáng)、使用方便和價(jià)格便宜是該檢測儀的突出特點(diǎn)，是私家車主隨時(shí)了解愛車運(yùn)行狀態(tài)，是維修廠檢測維修車輛的有力工具。

關(guān)鍵詞：OBDII 檢測儀 TL718 藍(lán)牙 智能手機(jī)

0 引言

隨著汽車科技的不斷發(fā)展，自動(dòng)化電控技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，汽車采用了大量的電子控制單元（Electronic Control Unit，簡稱ECU），汽車的維修和保養(yǎng)不再是簡單的機(jī)械操作，而是越來越倚重電子化、數(shù)字化、移動(dòng)化的專業(yè)檢測工具。現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的專業(yè)檢測工具是利用汽車自身電子控制單元配合第二代在線故障診斷系統(tǒng)（On Broad Diagnostic System Ⅱ，OBDⅡ）實(shí)現(xiàn)汽車的自動(dòng)化診斷[1]。

常見的汽車專用的檢測工具比較昂貴，動(dòng)輒幾千塊或者上萬塊，很難做到每個(gè)維修工位配一臺(tái)檢測設(shè)備。而且它的大多數(shù)高級(jí)的功能在解決常用故障時(shí)，基本上用不到的。本文介紹汽車信息檢測儀就是一種價(jià)格便宜（五十塊錢），能夠?qū)崿F(xiàn)故障碼讀取，數(shù)據(jù)流讀取等常用功能的迷你型檢測儀。

同時(shí)利用本文介紹的檢測儀也能滿足車主希望隨時(shí)了解自己愛車各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的愿望。例如：瞬時(shí)油耗，平均油耗等等，以及是否有故障代碼，具體是什么故障代碼。這樣在維修時(shí)，對(duì)汽車的故障有個(gè)大概的了解，不至于被汽車維修廠夸大故障，更換不需要更換的器件，花費(fèi)不必要的費(fèi)用。

1 系統(tǒng)組成

圖1是檢測儀的基本組成圖，基于TL178的藍(lán)牙迷你型OBDII汽車信息檢測儀以TL178芯片為核心，該芯片內(nèi)部集成了大量的標(biāo)準(zhǔn)OBDII協(xié)議，配合相應(yīng)的外圍電路，做成為一個(gè)體積身份證大小的電子裝置。將該裝置連接在汽車OBDII診斷接口，將汽車的各項(xiàng)參數(shù)讀取出來，再通過無線藍(lán)牙技術(shù)發(fā)射出來。同時(shí)利用現(xiàn)在被廣泛使用的智能手機(jī)作為人機(jī)交互裝置，智能手機(jī)自帶的藍(lán)牙接口接受檢測儀發(fā)送出來的數(shù)據(jù)，并通過智能手機(jī)的屏幕利用圖形和動(dòng)畫的形式來直觀形象的顯示各項(xiàng)參數(shù)。

圖1 檢測儀組成圖

1.1 OBDII介紹

ECU的引入極大地提高了汽車的動(dòng)力性、舒適性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。然而，將ECU引入發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)之后在提高汽車性能的同時(shí)也引發(fā)了故障類型難以判定的問題。

針對(duì)該情況，從20世紀(jì)80年代起，美、同、歐等地的汽車制造企業(yè)開始在其生產(chǎn)的電噴汽車上配備車載自診斷模塊。這就是第一代車載自診斷系統(tǒng)（OBD-I）。為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并且更為嚴(yán)格的對(duì)汽車的排放進(jìn)行監(jiān)控，美國汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE，Society of Automotive Engineers）1988年制定了OBD-II標(biāo)準(zhǔn)。OBD-II實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)的檢測程序，并且具有嚴(yán)格的排放針對(duì)性，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測汽車尾氣排放情況[2]。目前OBD-II系統(tǒng)已經(jīng)被全世界范圍要求強(qiáng)制安裝了。只是歐洲各國和中國汽車上強(qiáng)制安裝的是EOBD系統(tǒng)，EOBD系統(tǒng)和OBD-II系統(tǒng)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)基本上是相同，只有很少一部分具體參數(shù)要求上有不同[3]。

OBDII的物理接口根據(jù)ISO DIS 15031 3中相關(guān)內(nèi)容規(guī)定是一個(gè)如圖2所示16針的插座。其中1，3，8， 9，11，12和13未做分配，可由車輛制造廠定義。2，6，7，10，14和15是用作診斷通訊的。根據(jù)實(shí)際使用的通訊協(xié)議的不同，它們往往不會(huì)都被使用，未使用的可由車輛制造廠定義。

OBDII標(biāo)準(zhǔn)使用的通訊協(xié)議一般有： ISO 9141-2，ISO 14230-4（KWP2000），SAE J1850PWM，SAE J1850

VPM，ISO15765-4。現(xiàn)在越來越多的車使用的是ISO15765-4協(xié)議，這是今后OBD-II通訊協(xié)議發(fā)展的一個(gè)趨勢。不同的車型可以根據(jù)以上具體的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議對(duì)車輛的各種運(yùn)行工況、故障代碼和數(shù)據(jù)流等信息進(jìn)行讀取。

1.2 芯片TL718特點(diǎn)

TL718芯片是一個(gè)集成常規(guī)汽車通訊的協(xié)議芯片，具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)開發(fā)，現(xiàn)已支持16種常規(guī)的汽車通訊協(xié)議，可跟現(xiàn)在的絕大部分汽車的各種控制模塊進(jìn)行診斷通訊。

目前市面上也有利用ELM327芯片做的類似汽車的檢測儀。但是TL718比ELM327有如下一些優(yōu)點(diǎn)。

①增加了BOSCH的KW1281協(xié)議、大眾CAN VW TP2.0、通用GMALDL160/8192訊協(xié)議。②增加了ISO

15765-2混合地址模式的多楨數(shù)據(jù)（FLOW CONTROL）通訊功能，以增加對(duì)廠家專用診斷功能的支持。③增加多條AT指令，對(duì)協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展使用，使TL718附合大部分廠商專用的OBD診斷。并且可以自帶串口直接升級(jí)功能。

2 檢測儀的硬件電路組成

2.1 TL718外圍電路

圖3 TL718外圍電路圖

圖3所示的是TL718的外圍電路圖，OBDII接口提供的12V電源通過MC34063芯片轉(zhuǎn)換成5V電壓供給TL718，晶振X2的震蕩頻率為20MHZ，它為TL718提供時(shí)鐘信號(hào)，電容C80和C81是用來幫助晶振穩(wěn)定起振的。電阻R80、R81，二極管D80和電容C84組成一個(gè)上電復(fù)位電路，其中二極管D80起到一個(gè)電流快速釋放功能，保證復(fù)位的可靠性。電阻R85、R86和發(fā)光二極管D81、D82組成一個(gè)通信指示電路。當(dāng)OBD上有數(shù)據(jù)通信時(shí)D82會(huì)閃爍；當(dāng)串口上有數(shù)據(jù)通信時(shí)D81會(huì)閃爍。電容C82，C83是TL718的電源去耦電容，幫助減少TL718電源引腳處電源的波動(dòng)。

2.2 K總線接口電路

圖4 K總線接口電路

圖4所示的是檢測儀中K總線接口電路圖，通過該電路可將汽車OBDII接口中K總線上的數(shù)據(jù)讀取到芯片TL718中，也可以將TL718的數(shù)據(jù)通過該電路發(fā)送到汽車的K總線上。通過三極管Q1，Q2的開關(guān)狀態(tài)，對(duì)外輸出0或12V的電平，形成K線數(shù)字信號(hào)的輸出。同時(shí)通過運(yùn)算放大器LM339A對(duì)K線上的輸入信號(hào)進(jìn)行處理，變成0或5V伏數(shù)字通訊信號(hào)，并將它傳送給T718。這里的運(yùn)算放大器起到一個(gè)電壓比較器的作用，并且兩個(gè)運(yùn)放的反向輸入端是連接在一起的，工作時(shí)輸出的是一個(gè)差分信號(hào)。

2.3 J1850總線接口電路

圖5 J1850總線接口電路

圖5所示的是檢測儀中J1850總線接口電路圖，通過該電路可將汽車OBDII接口中J1850總線上的數(shù)據(jù)讀取到芯片TL718中，也可以將TL718的數(shù)據(jù)通過該電路發(fā)送到汽車的J1850總線上。J1850有兩種工作模式分別是VPM和PWM。TL718都能支持，并且能自動(dòng)識(shí)別。當(dāng)工作VPM模式下時(shí)TL718的第三腳輸出高電平，讓電壓調(diào)節(jié)器LM317輸出8V電平，使用單總線，信號(hào)通過J1850+進(jìn)入運(yùn)算放大器，經(jīng)過出來后進(jìn)入TL718。當(dāng)工作在PWM模式下時(shí)TL718的第三腳輸出低電平，讓電壓調(diào)節(jié)器輸出5V電平，使用雙總線，信號(hào)通過J1850+和J1850-進(jìn)入運(yùn)算放大器，經(jīng)過出來后進(jìn)入TL718。

2.4 CAN總線接口電路

圖6 CAN總線接口電路

圖6所示的是檢測儀中CAB總線接口電路圖，通過該電路可將汽車OBDII接口中CAN總線上的數(shù)據(jù)讀取到芯片TL718中，也可以將TL718的數(shù)據(jù)通過該電路發(fā)送到汽車的CAN總線上。CAN總線接口電路以CAN收發(fā)芯片MCP2251為核心搭建起來的，將來自TL718的TTL電平的信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合CAN總線要求的差分信號(hào)，提高信號(hào)的抗干擾能力，并且使其能夠掛接在已有多個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)的汽車CAN網(wǎng)絡(luò)上。電容C70是為芯片MCP2251提供電源去耦作用，讓其工作更穩(wěn)定。電阻R71，R72和電容C71、C72形成一個(gè)簡單的濾波電路，減少總線干擾。

2.5 藍(lán)牙接口電路

為了能方便的和智能手機(jī)、智能平板連接，顯示，我們必須為檢測儀配備了一個(gè)藍(lán)牙接口。該檢測儀的藍(lán)牙接口模塊選用業(yè)內(nèi)比較有聲譽(yù)企業(yè)——廣州匯承信息科技有限公司提供藍(lán)牙串口模塊，型號(hào)為HC-06。圖7分別顯示該模塊的電路原理。

圖7 藍(lán)牙接口模塊電路原理圖

該模塊體積小巧，性能穩(wěn)定，價(jià)格便宜。該模塊的1，2腳為串口腳，將模塊的1，2腳和TL718的17，18腳連接在一起，就能將TL718的串口信號(hào)通過HC-06藍(lán)牙模塊轉(zhuǎn)化成藍(lán)牙信號(hào)[3]。帶有藍(lán)牙功能的智能手機(jī)就能通過藍(lán)牙接口接收到TL718傳送出來的數(shù)據(jù)。選用成品模塊的好處是減少研發(fā)的時(shí)間，將更多的精力集中在檢測儀其他關(guān)鍵電路的設(shè)計(jì)上。

3 操作演示

目前市面上的絕大部分Android智能手機(jī)和平板電腦都帶有藍(lán)牙接口。只要在手機(jī)上下載并安裝一個(gè)名為“車況檢測大師”的免費(fèi)APP軟件。就能通過藍(lán)牙接口利用該軟件來觀察、讀取大量的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)。具體數(shù)據(jù)讀取方法：

①把檢測儀連接到汽車的OBDII診斷接口上接上車后，把車發(fā)動(dòng)起來。②打開手機(jī)進(jìn)入無線和網(wǎng)絡(luò)->藍(lán)牙設(shè)置->把藍(lán)牙打上勾，接著會(huì)掃描設(shè)備，會(huì)發(fā)現(xiàn)OBDII（或者OBD2ECU）這個(gè)設(shè)備，選中匹配，密碼為：1234。③打開車況監(jiān)控軟件，在軟件的那個(gè)大圓圈界面，按手機(jī)上面的按鈕，屏幕下方會(huì)彈出一排按鈕，里面有個(gè)設(shè)置，點(diǎn)擊設(shè)置進(jìn)去，里面有個(gè)適配器設(shè)置，進(jìn)入設(shè)置界面OBD適配器設(shè)置下的連接方式：藍(lán)牙選擇藍(lán)牙設(shè)備：OBDII（或者OBD2ECU）。

正確的執(zhí)行上面的步驟后，手機(jī)和檢測儀就通過藍(lán)牙接口連接在一起了，可以在“車況檢測大師”上觀察到OBDII診斷接口上傳輸?shù)拇罅康钠嚑顟B(tài)的數(shù)據(jù)。如圖8所示：

圖8 軟件界面及顯示

4 結(jié)束語

現(xiàn)代汽車維修傾向以機(jī)電系統(tǒng)診斷為核心的診斷技術(shù)。自診系統(tǒng)能夠在汽車運(yùn)行過程中不斷地監(jiān)測電子控制系統(tǒng)各種運(yùn)行參數(shù)，一旦發(fā)生異常情況，依特定演算法解析出故障[4]。

利用TL718芯片為核心，配合適當(dāng)外圍電路做成的檢測儀，能夠?qū)⑵囎栽\系統(tǒng)的診斷信息實(shí)時(shí)的傳輸?shù)绞謾C(jī)上。這種檢測儀相比那些動(dòng)輒幾千塊的專用檢測儀優(yōu)點(diǎn)很明顯。價(jià)格便宜，體積小，使用方便，及具大規(guī)模推廣的市場前景。對(duì)于修理廠他們只需要裝備少量的專用檢測儀供全廠共同使用，對(duì)于單個(gè)的維修工位可以每個(gè)工位配一個(gè)本文介紹的檢測儀。維修人員使用起來也方便，效率也高。

參考文獻(xiàn)：

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