基于WIFI傳輸技術(shù)開發(fā)的車輛下線EOL診斷檢測工具

高發(fā)廷，肖景文

（中國重汽集團(tuán)公司，山東 濟(jì)南 250101）

隨著WIFI技術(shù)的高速應(yīng)用發(fā)展，它的傳輸速度高、傳輸距離長、可實現(xiàn)無線傳輸?shù)葍?yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)。一條現(xiàn)代化的汽車組裝生產(chǎn)線，從車架上線開始，到裝配發(fā)動機(jī)、駕駛室等部件，基本上要五、六百米長以上。整個組裝線的每道工序都有嚴(yán)格的生產(chǎn)節(jié)拍，有裝配時間要求，一個工序節(jié)拍慢了，那會影響整個組裝線的生產(chǎn)進(jìn)度。本文就是利用WIFI的上述優(yōu)點，設(shè)計出基于WIFI技術(shù)的車輛下線診斷檢測工具，可實現(xiàn)150～200 m范圍內(nèi)的無線數(shù)據(jù)高速傳輸。

圖1 基于WIFI傳輸技術(shù)的EOL診斷檢測工具方案圖

1 方案實現(xiàn)

圖1為基于WIFI傳輸技術(shù)的EOL診斷檢測工具方案圖,USR-WIFI232是一款高性能，支持雙網(wǎng)口的串口WIFI模塊，提供了一種將用戶的物理設(shè)備連接到WIFI無線網(wǎng)絡(luò)或是以太網(wǎng)上，并提供UART數(shù)據(jù)傳輸接口的解決方案，USRWIFI232通過串口UART與單片機(jī)MCU相連。從而使MCU控制的設(shè)備可以很方便地接入WIFI無線網(wǎng)絡(luò)或是以太網(wǎng)。USR-WIFI232集成了MAC、以太網(wǎng)、基頻芯片、射頻收發(fā)單元以及功率放大器；其固件則支持WIFI協(xié)議及配置，以及組網(wǎng)的TCP／IP協(xié)議棧。MCU通過兩路CAN總線與整車上ECU等控制器相連接，兼容ISO14229、J1939和1SO15031等通訊協(xié)議，可分別與ECU（發(fā)動機(jī)控制器）、儀表、ABS（制動防抱死控制器）、AMT（自動換擋控制器）、DCU （后處理控制器）等20余總控制器相連進(jìn)行故障診斷、數(shù)據(jù)監(jiān)控、參數(shù)配置、電控單元程序刷寫等功能。

2 硬件設(shè)計

基于WIFI傳輸技術(shù)的車輛下線診斷工具，采用Infineon公司16位單片XC164CM作為核心處理器，運(yùn)算主頻40 MHz，內(nèi)置64K Flash存儲器，可在-40℃到125℃環(huán)境下正常工作。該單片機(jī)使用4M的晶振進(jìn)行外部時鐘信號的輸入，內(nèi)部最終通過軟件時鐘倍頻的方法使得單片機(jī)工作在40 MHz的主頻下。為指示W(wǎng)IFI通訊是否正常，單片機(jī)通過I／O口P3.6進(jìn)行WIFI狀態(tài)指示，當(dāng)外部WIFI設(shè)備成功與下線診斷工具連接并實施通訊握手協(xié)議后，P3.6所指示的LED燈將處于長亮狀態(tài)。診斷工具在進(jìn)行ECU軟件刷寫和數(shù)據(jù)監(jiān)控診斷過程中，需要給診斷工具使用者明確的數(shù)據(jù)在線交換指示，以告之使用者診斷工具正在進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，診斷工具工作正常的直觀感受，所以本診斷工具通過I／O口P3.7驅(qū)動LED作為數(shù)據(jù)交換指示燈。圖2為XC164CM單片機(jī)外圍電路設(shè)計圖。

圖2 XC164CM單片機(jī)外圍電路設(shè)計圖

單片機(jī)XC164CM的串口ASC0對應(yīng)單片機(jī)管腳P3.10（TxDA0） 和P3.11 （RxDA0），其中XC164CM管腳P3.10硬件電路設(shè)計上與圖3所示USR-WIFI232的管腳RXD相連，XC164CM管腳P3.11與圖3所示USR-WIFI232的管腳TXD相連。

圖3 USR-WIFI232結(jié)構(gòu)圖

C232模塊電源工作電壓為3.3V,通過主電源引腳為模塊供電,引腳接口并聯(lián)適當(dāng)儲能電容和高頻電容,如圖4所示。C232具有重啟復(fù)位功能，重啟管腳Reload與單片機(jī)XC164CM P1L.0輸出腳相連；nRst為模塊復(fù)位管腳，低電平有效，模塊內(nèi)部有100K電阻上拉到3.3V，當(dāng)模塊上電時或者出現(xiàn)故障時，單片機(jī)XC164CM 通過管腳P1L.1對C232做復(fù)位操作，引腳拉低至少0.5s，然后拉高或懸空復(fù)位。天線采用內(nèi)置板載的天線模式。

圖4 USR-WIFI232模塊硬件框圖

圖5 主程序流程圖

3 軟件設(shè)計

基于WIFI傳輸技術(shù)的車輛下線診斷工具上的軟件設(shè)計如下所述。單片機(jī)上電后開始執(zhí)行軟硬件初始化程序，如I／O口的輸入輸出配置，各定時器的時鐘精度配置、啟動軟件看門狗、CAN通訊接口、ASC串行通訊口的管腳配置，各種全局變量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義以及初始化賦值，這些初始化每次上電只執(zhí)行一次，同時要開放全局中斷。完成軟硬件初始化后診斷檢測工具軟件主程序開始進(jìn)入定時調(diào)用循環(huán)，定時調(diào)用循環(huán)主要是調(diào)用各個子程序，為提高執(zhí)行指令的快速響應(yīng)定時調(diào)用循環(huán)時間設(shè)為2 ms。在定時調(diào)用循環(huán)內(nèi)主要是執(zhí)行3個子函數(shù)程序調(diào)用：一個是調(diào)用執(zhí)行發(fā)送UART信息指令子程序；另外一個是調(diào)用執(zhí)行發(fā)送CAN信息指令子程序；還有一個就是調(diào)用看門狗定時器清除子程序。UART信息指令就是指來自WIFI設(shè)備的指令，CAN信息指令就是指來自整車各控制器的應(yīng)答指令。為保證診斷檢測工具運(yùn)行的可靠性，本工具采用了單片機(jī)軟件看門狗的方法，程序一但跑飛，軟件看門狗計數(shù)器沒有在規(guī)定的時間內(nèi)被清零，而使得計數(shù)器計數(shù)持續(xù)增加而啟動軟件復(fù)位。單片機(jī)主程序流程圖見圖5。

基于WIFI傳輸技術(shù)的車輛下線診斷工具單片機(jī)執(zhí)行主程序循環(huán)的同時，通過ASC的串口中斷服務(wù)程序，接收來自USR-WIFIC232 WIFI的用戶通訊操作指令，經(jīng)過單片機(jī)軟件校驗后，確認(rèn)該指令為合法指令，單片機(jī)主程序?qū)⒃撝噶钷D(zhuǎn)化為CAN通訊協(xié)議格式要求,通過軟件主程序中執(zhí)行發(fā)送UART信息指令函數(shù)子程序經(jīng)單片機(jī)CAN通訊口將指令發(fā)給整車上各相應(yīng)控制器。整車上各控制器接到相應(yīng)的CAN指令后,將會對該指令進(jìn)行應(yīng)答。應(yīng)答指令將引發(fā)車輛下線診斷工具單片機(jī)進(jìn)入CAN中斷服務(wù)程序，在該中斷服務(wù)程序內(nèi)該指令被完整接收。確認(rèn)指令接收完成后，通過軟件主程序中執(zhí)行發(fā)送CAN信息指令函數(shù)子程序經(jīng)單片機(jī)ASC0口將指令發(fā)送給USR-WIFIC232 WIFI接口，這樣上位機(jī)就可以通過WIFI傳輸接收整車控制器的應(yīng)答指令，然后上位機(jī)就可以對該指令進(jìn)行解析處理。進(jìn)而可以實施經(jīng)過WIFI傳輸功能的整車電控單元的故障診斷、數(shù)據(jù)監(jiān)控、參數(shù)配置、控制軟件程序刷寫升級工作。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)的車輛下線診斷檢測工具需要從電腦終端拉一根造價較高的20余米長的線纜到緩緩下線的整車上，工人勞動強(qiáng)度不僅很大，而且存在安全生產(chǎn)隱患，同時該線纜極易損壞?；赪IFI傳輸技術(shù)開發(fā)的車輛下線 （EOL）診斷檢測工具取消了通過電腦終端拉一根長線纜的操作方式，改為WIFI無線傳輸?shù)牟僮鞣绞?，操作簡單方便，投入使用以來，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，大大提高了整車生產(chǎn)調(diào)試效率，同時加強(qiáng)了生產(chǎn)安全性。