一種基于安卓藍牙和OBD接口的車輛監測與控制方法

黃立梅，陳彤

（陜西法士特汽車傳動工程研究院，陜西 西安 710119）

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一種基于安卓藍牙和OBD接口的車輛監測與控制方法

黃立梅，陳彤

（陜西法士特汽車傳動工程研究院，陜西 西安 710119）

摘 要：文章提出了一種方便快捷可靠的車輛或產品監測控制方法，此方法是由直插在車輛上的OBD接口的下位機來采集車輛或產品發送的相應CAN信息，并通過藍牙通信方式來跟上位機即安卓移動終端進行信息交互，從而實現對車輛或產品的實時監測與控制的目的。此方法具有成本低、方便快捷、對技術人員的要求低、可靠性高等顯著特點，并且硬件方案可拓展性很強，只需修改相關軟件即可實現對車輛或者產品的其他操作，例如標定、診斷等等。

關鍵字：OBD；安卓；藍牙；CAN ；車輛；監控

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.04.035

CLC NO.: U463.6Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)04-103-03

引言

隨著無線網絡通信和電子技術的發展，越來越多的無線技術被應用到電子領域。其中藍牙技術和紅外技術都是常用的無線技術，其中藍牙[1][2]具有小型化、低功率、低成本、內置安全性、穩固、抗干擾能力強等優勢，使用領域也越來越廣泛。同時安卓智能移動終端設備發展日新月異且由于安卓系統的開放性，基于安卓平臺的開發應用越來越多。所以安卓藍牙技術應用到汽車電子領域具有方便快捷、成本低、低功耗、易于使用等多種優點。

目前國內安卓移動設備和汽車電子綜合開發的應用產品比較少（尤其是卡車和客車），使用安卓移動設備進行實時監控車輛信息的系統應用更少。目前針對商用車的產品大多都采用外接引線連接專業的CAN采集工具并與便攜式電腦連接對車輛或產品進行在線監測，然后這種方法雖然可行，但存在很多缺點：

（1）必須增加監測線路才能進行在線監控，增加故障點。

（2）工程人員自帶電腦外加專業采集工具，成本較高。

（3）過程相對比較復雜，對工程人員的技術要求提高，并且個人電腦相對體積較大，攜帶不是很方便。

因此我們提出了一種基于ODB接口與無線技術的商用車輛監控方法，用來商用車輛各產品的狀態數據進行在線實時監控，可以實現實時數據采集顯示、在線調試、故障診斷等多種功能，此法具有成本低、方便快捷、可靠性高、并對技術人員的要求降低等多個優點，給產品技術開發人員提供了另外一種監測開發思路。本文中的無線技術采用藍牙技術實現，此方法可以拓展其他無線技術可采用同樣的方案來實現。

1、系統設計原理

1.1 藍牙功能特點

a）操作距離長：經過試驗顯示，在通常情況下，藍牙智能無線控制可以達到8米以上，符合監控車輛要求，而紅外遙控器操作距離最長為3米。

b）使用方便：在下位機內嵌藍牙模塊后，只要在具有藍牙功能的移動終端上裝上藍牙智能無線監控軟件，就可以自如地對車輛進行相應的監控操作。

c）具有友好的人機界面：本系統可以對車輛進行實時監控，并可讀取、修改車輛或產品的參數，同時還可以進行故障監測。

d）抗干擾能力強[2]：紅外遙控器在接收管受到物體遮擋時無法進行通信，而藍牙是在2.4GHz波段運行，該波段是一種無需申請許可證的工業、科技、醫學無線電波段。正因如此，使用藍牙技術不需要支付任何費用，且當有無線局域網干擾時藍牙技術的糾錯機制也會恢復這些誤碼。

1.2 系統軟硬件構成

藍牙移動終端的商用車輛監控系統主要包括這兩大部分：自帶藍牙的移動終端設備和內嵌藍牙模塊的下位機分別擔當上位機和下位機的角色。車輛監控系統的硬件框架如圖1所示。上下位機之間通過藍牙來進行通信。系統的軟件框架如圖2所示。

圖1　監控系統的硬件框架圖

下位機通過采集車輛或相應產品的總線上的各信息并進行數據處理、控制邏輯判斷與計算、輸出控制信號完成對車輛或產品的控制，下位機通過內置藍牙模塊將車輛或產品的相關信息發送給安卓智能終端即上位機，移動終端通過藍牙接收數據及指令發送完成車輛狀態的實時監控。

2、上位機軟件實現

上位機也即安卓智能移動終端，安卓藍牙移動終端的監控系統的重要部分之一是上位機軟件，此部分主要完成的功能有：

a）無線實時數據采集，可以通過無線藍牙實時采集車輛或產品所需的工作中的各種數據。

b）實時狀態數據曲線顯示，可以實時以圖像的形式直觀顯示車輛或產品的狀態信息。

c）采集數據回顯功能，可以回讀以前采集的狀態數據，并可以圖像顯示形式來方便后期進行數據分析。

d）無線調試功能，可以通過無線連接方便地修改產品或車輛參數。

e）無線診斷功能，可以通過故障診斷模塊，在線診斷控制器的故障信息。

上位機軟件的實現采用了模塊化設計，主要有數據采集模塊、實時數據監控模塊、數據回顯模塊、車輛參數標定模塊、故障檢測模塊。上位機軟件流程如圖3所示。

3、下位機軟硬件實現

下位機主要完成的功能如下：

a）采集原始車輛狀態數據，所有的狀態信息都是CAN 消息，都是通過下位機的CAN總線接口獲得。

b）車輛數據解析與計算，主要將采集到的車輛信息，根據CAN協議進行數據解析與計算，得到具體的車輛狀態數據。

c）車輛狀態數據打包與發送，負責將解析了的車輛狀態數據按照上下位機通訊協議進行重新組包，并通過內置的藍牙模塊進行發送。

d）數據記錄存儲。存儲的數據信息主要系統配置參數、上位機及下位機設備信息、監控的車輛信息等數據，數據存儲主要由下位機內部外擴的存儲芯片來完成。當行車過程中，只要下位機與車輛進行正確連接，無論上位機是否存在以及與下位機是否建立連接，下位機都會將此次行駛過程中的車輛數據進行存儲，后期通過上位機連接后可以對之前存儲的行車數據進行回放顯示。

下位機部分在原有緩速器控制器系統的硬件基礎上加入藍牙發送接收模塊，將控制器采集到的車輛信息按照指定的編碼格式使用藍牙模塊發送給安卓移動終端。下位機的硬件構圖如圖4所示。

圖 4　下位機的硬件結構圖

4、實車試驗

將上位機軟件和下位機軟硬件開發好后進行了實車試驗，結果顯示該系統能很好的和緩速器進行通信并在線監測車輛的實時狀態，同時在使用過程中設備簡單易行，某次在線監控的結果圖如圖5所示。監測界面友好，效果良好。

圖5　在線監控效果圖

5、總結

本文提出了一種方便快捷可靠的車輛或產品監測控制方法，此方法是通過下位機采集車輛上的OBD接口的CAN消息，并通過藍牙通信方式來跟上位機即安卓移動終端進行信息交互的設計方案，簡單易行，開發成本低，拓展性強，彌補了傳統的需通過修改車輛線束連接來進行檢測的缺點，同時安卓系統是開源系統，發展飛速，開發靈活，為相關項目或產品開發提供了新的開發思路和平臺。

參考文獻

[1] MILER B A.藍牙核心技術[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2] 周進波，張磊，張敏等.基于Android系統藍牙開發的研究與實現[J].光學儀器，2013,35(1):34-36

[3] 李剛. 瘋狂安卓講義[M]. 北京：電子工業出版社，2011年7月

[4] 郭宏志.安卓應用開發詳解[M]. 北京：電子工業出版社，2010年.

[5] 周漢清，王云良.基于藍牙技術的汽車OBDII接口[J].常州信息職業技術學院學報,2009,05.

[6] 周啟明.基于OBDII的電控汽車計算機輔助診斷系統[D].長安大學.2000年.

中圖分類號：U463.6

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)04-103-03

作者簡介：黃立梅，碩士研究生，就職于陜西法士特汽車傳動工程研究院。主要研究方向：商用車輛電控系統。

A Method to Monitor Vehicles Based on Android System by OBD Interface and Bluetooth Technic

Huang Limei, Chen Tong
( Shaanxi method and ford motor drive engineering institute Shaanxi Xi'an 710119 )

Abstract:A convenient and simple method to monitor vehicles is designed on android system. It contains two parts, one is upper monitor block and another is lower block. Upper monitor block is a mobile machine developed on android system. The lower block connects to the OBD interface of vehicles to collect the information of vehicles by CAN message. The lower block exchanges messages with the upper monitor block by Bluetooth. This way has a lot of benefits, such as: the lower cost, more convenient, less special technical requirements to workers, higher reliability and stronger extending characteristic. You can only change the software to realize other functions using the same hardware case, such as: calibration, diagnoses and so on.

Keywords:OBD; android;Bluetooth;CAN; vehicles; monitor