一种通信电路自由切换的OBD-II诊断装置的制作方法

一种通信电路自由切换的obd
‑
ii诊断装置
技术领域
1.本实用新型涉及obd
‑
ii诊断装置，特别涉及一种通信电路自由切换的obd
‑
ii(on board diagnosticsⅱ，ⅱ型车载诊断系统)诊断装置。


背景技术：

2.目前使用obd
‑
ii端口传输车辆信息的机动车越来越多，obd
‑
ii诊断装置通过连接车载obd
‑
ii端口来与车辆通信，可以实时获取车辆的性能、故障等信息，从而达到对车辆进行检测和诊断的目的。目前存在车辆使用obd
‑
ii端口，其端口的引脚却没有严格遵循obd
‑
ii标准定义的现象，主要存在以下问题：
3.(1)效率低，常规的obd
‑
ii诊断装置只能诊断严格遵循obd
‑
ii标准接口的车辆信息。如obd
‑
ii标准规定了端口的第6脚和第14脚是can通讯脚，第7、14脚为k线和l线通信引脚，第2、10为sae j1850通信引脚，其余部分为车厂私有定义引脚。对于使用私有定义引脚，或者不使用私有定义引脚，但是其引脚也没有按照标准执行的车辆，市面上的obd
‑
ii诊断装置无法进行车辆信息诊断。
4.(2)成本高和速度慢，常规的obd
‑
ii诊断装置为了实现非标准接口车辆的信息诊断，需要通过专用线来与车辆进行连接。专用线的制作需要先人工测量车辆obd端口的针脚电压，通过测量后的电压来判断作为有效的通信线路的引脚，再进行专用线材的制作，而专用线材的制作又会增加物料和时间的成本。
5.(3)适配率不高，存在可以切换通信线路的obd
‑
ii诊断装置，但是其支持部分通信线路的切换，并不能支持所有引脚自由切换电路到解析电路，如装置可以识别车辆obd
‑
ii端口的第3脚为can h和第11脚为can l的数据，但对与第3脚为can l和第11脚为can h的却无法读取。
6.(4)无法读取sae j1850pwm和sae j1850 vpw的信号，存在可以切换的obd
‑
ii诊断装置，但是其只能切换至k线和can线，但是无法自由切换至sae j1850 vpw的数据解析。
7.目前，现有技术中为了解决以上问题，常用的解决是通过机械切换的方式，手动的将非标准车辆的obd
‑
ii端口引脚接入解析电路；或是使用可以自动切换少数非标准obd
‑
ii引脚(不能切换所有引脚)到解析电路的obd
‑
ii装置；或是支持部分线路切换，但只支持k线、can线解析，不支持sae j1850 pwm和sae jvpw解析的obd
‑
ii装置；或是支持部分线路切换，在电压检测部分没有使用继电器进行保护从而引起数据干扰的obd
‑
ii装置。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种通信电路自由切换的obd
‑
ii诊断装置，在满足对obd
‑
ii标准接口车辆诊断的同时，也极大提高了非obd
‑
ii接口标准的车辆信息诊断的兼容性，提高了车辆诊断的便利，也降低了诊断的成本。
9.本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种通信电路自由切换的obd
‑
ii诊断装置，包括obd
‑
ii端口、第一阵列继电器、电压检测电路、第二阵列继电器、通道选择器、obd
数据解析单元和微处理器；
10.所述第一阵列继电器和第二阵列继电器中各继电器的控制端连接微处理器，通过微处理器控制通断状态；
11.第一阵列继电器和第二阵列继电器中各继电器第一输出端分别对应连接obd
‑
ii端口的各引脚；
12.第一阵列继电器中各继电器第二输出端均连接电压检测电路，电压检测电路连接微处理器；
13.第二阵列继电器中各继电器第二输出端输出信号到第一通信线路或第二通信线路，由第一通信线路或第二通信线路传输到通道选择器，通道选择器连接obd数据解析单元，通道选择器和obd数据解析单元连接微处理器；
14.第一阵列继电器和第二阵列继电器中，各继电器第一输出端和第二输出端在继电器导通时接通。
15.优选的，还包括第三阵列继电器，第三阵列继电器中各继电器的控制端连接微处理器，通过微处理器控制通断状态；
16.第二阵列继电器中各继电器第二输出端均连接到第三阵列继电器中其中两个继电器的第一输出端，由第三阵列继电器各继电器的第二输出端输出形成第一通信线路和第二通信线路。
17.优选的，所述第一阵列继电器中包括13个继电器，13个继电器的第一输出端分别连接obd
‑
ii端口第1、2、3、6、7、8、9、10、11、12、13、14和15引脚。
18.优选的，所述第二阵列继电器包括第一组继电器和第二组继电器，第一组继电器包括6个继电器，第二组继电器包括7个继电器；
19.第一组继电器中6个继电器第一输出端分别对应连接obd
‑
ii端口第1、2、3、6、7和8引脚，第二组继电器中7个继电器第一输出端分别对应连接obd
‑
ii端口的第9、10、11、12、13、14和15引脚。
20.更进一步的，还包括第三阵列继电器，第三阵列继电器中各继电器的控制端连接微处理器，通过微处理器控制通断状态；
21.第三阵列继电器包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器；
22.第二阵列继电器的第一组继电器中，6个继电器第二输出端均连接到第一继电器和第二继电器第一输出端；
23.第二阵列继电器的第二组继电器中，7个继电器第二输出端均连接到第三继电器和第四继电器第一输出端；
24.第一继电器第二输出端和第三继电器第二输出端连接并且输出形成第一通信线路，第二继电器第二输出端和第四继电器第二输出端连接并且输出形成第二通信线路。
25.优选的，所述通道选择器包括第一数据分配器、第二数据分配器、第三数据分配器和第四数据分配器；
26.第一数据分配器的数据输入端连接第一通信线路，第二数据分配器的数据输入端连接第二通信线路，第一数据分配器的其中两个数据输出端分别对应连接第三数据分配器和第四数据分配器的数据输入端，第二数据分配器的其中两个数据输出端分别对应连接第三数据分配器和第四数据分配器的数据输入端；
27.第三数据分配器和第四数据分配器的其中多个数据输出端分别连接obd数据解析单元，将从第一通信线路和第二通信线路传输来的信号传输到obd数据解析单元；
28.第一数据分配器、第二数据分配器、第三数据分配器和第四数据分配器的选择通道地址输入端分别连接微处理器。
29.更进一步的，所述obd数据解析单元包括can通信解析电路、k线和l线通信解析电路以及sae j1850通信解析电路；
30.其中，第三数据分配器的三个数据输出端分别对应连接obd数据解析单元的can h端口、k线端口和sae j1850 端口，第四数据分配器的三个数据输出端分别对应连接obd数据解析单元的can l端口、l线端口和sae j1850
‑
端口。
31.优选的，所述电压检测电路为电阻分压电路，包括串联的电阻r1和电阻r2，第一阵列继电器中各继电器第二输出端连接电阻r1的一端，电阻r1的另一端和电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端接地，电阻r1和电阻r2连接的一端连接到微处理器的adc管脚。
32.优选的，还包括无线通信模块，所述无线通信模块连接微处理器。
33.更进一步的，所述无线通信模块为蓝牙传输模块。
34.本实用新型方案中，第二阵列继电器各继电器第一输出端分别连接到obd端口的各引脚，第二阵列继电器第二输出端输出信号到第一通信线路或第二通信线路，由第一通信线路或第二通信线路传输到通道选择器，然后传输到obd数据解析单元，基于此，本实用新型装置可以依次将车辆obd
‑
ii端口用来通信的引脚分别与obd数据解析单元连接，可以将车端的obd
‑
ii端口任意一个引脚分别依次切换到数据解析单元的can、k、l、sae j1850通信电路，进行数据解析，从而实现了即便车辆不按照obd
‑
ii的引脚定义，也能获取车端的诊断信息。另外，第一阵列继电器各继电器第一输出端分别连接到obd端口的各引脚，第一阵列继电器第二输出端通过电压检测电路连接到微控制器的adc端口，基于此，微控制器可以检测obd端口各引脚的电压，与标准协议的电压进行对比，从而初步确定车辆使用的通信协议以及车辆obd端口用来通信的引脚，根据can、k、l、sae j1850的特性电压，微处理器检测完电压后，通过第二阵列继电器和obd数据解析单元，可以优先将跟特性电压匹配的引脚切换到相对应的obd数据解析单元中。
35.本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：
36.(1)提高了检测效率和准确度。本实用新型装置通过第二阵列继电器和通道选择器增加了通信电路任意切换的功能，特别适用采用obd
‑
ii端口形式，端口引脚却没有按照obd
‑
ii标准定义的车辆，又引入电压检测，可以极大缩短由于切换电路带来的解析时间增加问题，相比常规的obd
‑
ii装置，极大的提高了车辆诊断的检测效率和准确度。
37.(2)降低人力和物力成本，缩短检测时间。针对没有按照obd
‑
ii针脚定义标准的车辆，常规的检测方法是通过人工测量电压，根据测量的电压猜测车辆采用的通信方式，通过人工将车端obd
‑
ii端口的引脚引出或者制作专用线与常规obd
‑
ii诊断装置连接的方式，这样的检测方法极大的增加了检测的成本和工作量，对于检测机构而言，会极大降低其检测效率。而本实用新型中，根据can、k、l、sae j1850的电压特性，能够将车辆obd
‑
ii端口的任意引脚切换与obd数据解析单元连接，从而提高对不同车辆的兼容性以及提高诊断的效率和准确性。
38.(3)提高电路切换的稳定性。由于通信线路直接通过电阻接地，会提高数据传输的
不稳定性，如k线正常使用时应当使用电阻上拉，电压检测时经过电阻分压后，会出现k线电压异常问题。为此，本实用新型装置在电压检测时引入继电器，进行电压检测时继电器导通，实现电压检测；检测完毕后通过继电器切断电路，保障obd解析数据的稳定性。因此本实用新型可控制的电压检测，不会干扰obd数据的传输。
39.(4)实现远程诊断。本实用新型装置中，微处理器可以连接无线通信模块，例如蓝牙传输模块，诊断完成后，可以将诊断数据通过无线通信模块传输给其他终端，例如手机，微处理器在对车辆诊断完成后，可与手机app连接来传输车辆的诊断数据。
附图说明
40.图1是本实用新型装置结构原理图。
41.图2是本实用新型装置电路原理图。
42.图3是本实用新型装置中通道选择器电路原理图。
43.图4是本实用新型装置中电压检测电路原理图。
具体实施方式
44.下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
45.实施例
46.本实施例公开一种通信电路自由切换的obd
‑
ii诊断装置，该装置既能适用于obd
‑
ii接口标准的车辆信息诊断，也能兼容使用obd
‑
ii端口但其端口引脚却没有按照obd
‑
ii标准执行的车辆诊断。
47.搭载obd
‑
ii端口的车辆，其车载ecu(车载电脑)主要以can、k、l、sae j1850等通信方式来对外传输诊断信息。obd
‑
ii标准具体定义了车辆obd
‑
ii端口的第4、5脚为电源地和车身地，第16脚为车辆蓄电池电源。第6、14脚为can通信脚，第7、15脚为k和l通信脚，第2、10脚为saej1850通信脚，第16引脚为连接车辆蓄电池电压的引脚，第1、3、8、9、11和13脚为未做分配的引脚，可有车辆制造厂定义，其中can通信的空闲电压为2.5v，k线和l线的电压为车辆蓄电池电压，sae j1850的电压为3.8
‑
8v。
48.如图1所示，本实施例装置包括obd
‑
ii端口、第一阵列继电器、电压检测电路、第二阵列继电器、第三阵列继电器、通道选择器、obd数据解析单元和微处理器。其中：
49.本实施例中，obd
‑
ii端口是以obd
‑
ii标准制作的通用端口，用于和车端obd
‑
ii端口的连接使用。
50.本实施例中第一阵列继电器、第二阵列继电器和第三阵列继电器中各继电器的控制端连接微处理器，通过微处理器控制通断状态；在本实施例中，各继电器控制端一端通过电阻连接电源，另一端连接到微处理器各io端口，当微控制器的io端口输出低电压时，对应继电器被控端即两个输出端导通，当微控制器的io端口输出高电压时，对应继电器被控端即两个输出端断开。本实施例中，第一阵列继电器、第二阵列继电器和第三阵列继电器均为阵列光固态继电器，即其中的各继电器为光固态继电器，当控制继电器导通时，继电器的两个输出端即第一输出端和第二输出端为通态，当控制继电器断开时，第一输出端和第二输出端为断态。在本实施例中第一阵列继电器、第二阵列继电器和第三阵列继电器中继电器
也可以是电磁继电器，此时，上述继电器控制端即为继电器线圈两端，继电器第一输出端和第二输出端可以分别对应为继电器的两个触点，继电器导通时，两个触点接触，继电器断开时，两个触点不接触。
51.本实施例中，第一阵列继电器和第二阵列继电器中各继电器第一输出端分别对应连接obd
‑
ii端口的各引脚；具体的，在本实施例中，第一阵列继电器中包括13个继电器，13个继电器的第一输出端分别连接obd
‑
ii端口第1、2、3、6、7、8、9、10、11、12、13、14和15引脚。第二阵列继电器包括第一组继电器和第二组继电器，第一组继电器包括6个继电器，第二组继电器包括7个继电器。如图2中所示，第一组继电器中6个继电器第一输出端分别对应连接obd
‑
ii端口第1、2、3、6、7和8引脚，第二组继电器中7个继电器第一输出端分别对应连接obd
‑
ii端口的第9、10、11、12、13、14和15引脚。
52.本实施例中，第一阵列继电器中各继电器第二输出端均连接电压检测电路，电压检测电路连接微处理器；在本实施例中，如图4中所示，电压检测电路为电阻分压电路，包括串联的电阻r1和电阻r2，第一阵列继电器中各继电器第二输出端连接电阻r1的一端，电阻r1的另一端和电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端接地，电阻r1和电阻r2连接的一端连接到微处理器的adc管脚，由微处理器adc管脚采集到第一阵列继电器各继电器第一输出端所连接的obd
‑
ii端口各引脚的电压。
53.本实施例中，第二阵列继电器中各继电器第二输出端输出信号输出到第一通信线路或第二通信线路，由第一通信线路或第二通信线路传输到通道选择器，通道选择器的输出端连接到obd数据解析单元，通道选择器和obd数据解析单元连接微处理器。在本实施例中，第二阵列继电器中各继电器第二输出端均连接到第三阵列继电器中其中两个继电器的第二输出端，由第三阵列继电器各继电器的第二输出端输出形成第一通信线路和第二通信线路。
54.本实施例中，如图2中所示，第三阵列继电器包括第一继电器j1、第二继电器j2、第三继电器j3和第四继电器j4；第二阵列继电器的第一组继电器中，6个继电器第二输出端均连接到第一继电器j1和第二继电器j2的第一输出端；第二阵列继电器的第二组继电器中，7个继电器第二输出端均连接到第三继电器j3和第四继电器j4的第一输出端；第一继电器j1第二输出端和第三继电器j3第二输出端连接并且输出形成第一通信线路，第二继电器j2第二输出端和第四继电器j4第二输出端连接并且输出形成第二通信线路。
55.本实施例中，如图3中所示，通道选择器包括第一数据分配器u1、第二数据分配器u2、第三数据分配器u3和第四数据分配器u4；其中：
56.第一数据分配器u1的数据输入端a端连接第一通信线路，第二数据分配器u2的数据输入端a端连接第二通信线路，第一数据分配器u1的其中两个数据输出端a1端、a2端分别对应连接第三数据分配器u3和第四数据分配器u4的数据输入端a端，第二数据分配器u2的其中两个数据输出端a1端、a2端分别对应连接第三数据分配器u3和第四数据分配器u4的数据输入端a端。
57.第三数据分配器u3和第四数据分配器u4的其中三个数据输出端a4、a1、a3分别连接obd数据解析单元，将从第一通信线路和第二通信线路传输来的信号传输到obd数据解析单元。
58.第一数据分配器、第二数据分配器、第三数据分配器和第四数据分配器的选择通
道地址输入端s0、s1和s2端分别连接微处理器，由微处理器控制数据分配器输入的数据具体通过哪一路输出端进行输出。
59.obd数据解析单元包括can通信解析电路、k线和l线通信解析电路以及sae j1850通信解析电路。其中，第三数据分配器的三个数据输出端a4、a1、a3分别对应连接obd数据解析单元的can h端口、k线端口和sae j1850 端口，第四数据分配器的三个数据输出端a4、a1、a3分别对应连接obd数据解析单元的can l端口、l线端口和sae j1850
‑
端口。其中can h端口、can l端口为can通信解析电路的输入端口，k线端口、l线端口为k线和l线通信解析电路的输入端口，sae j1850 端口、sae j1850
‑
端口为sae j1850通信解析电路的输入端口。obd数据解析单元连接微处理器，可以将其中各解析电路解析结果传输给微处理器。
60.本实施例装置还包括无线通信模块，无线通信模块连接微处理器，无线通信模块为蓝牙传输模块，微处理器通过无线通信模块与其他终端进行通信。
61.本实施例中，第一阵列光继电器和电阻分压电路实现如下：第一阵列继电器由13个光固态继电器组成，主要控制车辆obd
‑
ii端口的引脚与电阻分压电路连接。相比传统的继电器，光固态继电器具有高速响应和体积较小的优点。在本实施例装置通过obd
‑
ii端口连接车端obd
‑
ii端口后，微处理器会依次控制第一阵列继电器的13个光固态继电器导通，经过图4中的电阻分压电路中精度为1％的电阻分压后，由微处理器中的adc管脚读取电压，由于电阻分压电路使用了下拉电路，会影响车辆传输数据时的稳定性，在本实施例中，微处理器在读取完电压后会控制第一阵列继电器断开与电阻分压电路的连接。
62.本实施例中，如图2所示，第二阵列继电器包含13个光固态继电器，主要控制车辆obd
‑
ii端口除电源和地之外的所有引脚形成第一通信线路和第二通信线路，通过第三阵列继电器与通道选择器连接。如图2中所示，其中粗线为总线方式，obd
‑
ii第1、2、3、6、7、8脚作为第一总线与6个光固态继电器连接，obd
‑
ii第9、10、11、12、13、14、15脚作为第二总线与7个光固态继电器连接，以上13个光固态继电器由vcc通过电阻r3上拉，并收微处理器控制，微处理器拉低相关引脚即可实现继电器导通。以上13个光固态继电器可以实现obd
‑
ii的第1、2、3、6、7、8脚或第9、10、11、12、13、14、15脚分别导通至两条线路，此时并未能解决线路任意切换的问题，如第一总线中的第1脚和第2脚都为can电平时，会出现导通后线路重叠的问题。为解决此问题，本实施例装置额外引入第三阵列继电器中的四个光固态继电器，四个光固态继电器分别由vcc通过电阻进行上拉，并受微处理器的控制。此时即便第1脚和第2脚都为can电平，微处理器通过控制此四个继电器，将第1脚和第2脚分离到第一通信线路和第二通信线路，具体的，控制第1引脚所连接的第二阵列继电器中的继电器导通，控制第三阵列继电器中的第一继电器导通，此时obd
‑
ii第1引脚的信号就会被传输到第一通信线路中；然后，控制第2引脚所连接的第二阵列继电器中的继电器导通，控制第三阵列继电器中的第二继电器导通，此时obd
‑
ii第2引脚的信号就会被传输到第二通信线路中，第二总线的can线重叠问题同样可以基于此来解决。基于本实施例第一阵列继电器和第二继电器的通断控制，可以将obd
‑
ii的第1、2、3、6、7、8脚的信号传输到第一通信线路或第二通信线路中。同样的，可以将obd
‑
ii的第9、10、11、12、13、14、15脚的信号传输到第一通信线路或第二通信线路中。
63.本实施例中，如图3所示，通道选择器的前端与第二阵列继电器中的第一通信线路和第二通信线路连接，后端与obd数据解析单元连接。通道选择器中的通道选择ic最高支持
八个通道，同一时刻只能导通一条通道，具体哪条通道导通由微处理器控制，图3中粗线为总线。通道选择器不但可以控制第二阵列继电器中第一通信线路、第二通信线路与obd数据解析单元的连接，还可以将第二阵列继电器中的第一通信线路和第二通信线路进行对调，具体的，当第一数据分配器选择a1端输出时，第一通信线路输出信号通过第三数据分配器输出到obd数据解析单元的can h端口、k线端口或sae j1850 端口，当第二数据分配器选择a1端输出时，第二通信线路输出信号通过第四数据分配器输出到obd数据解析单元的can l端口、l线端口或sae j1850
‑
端口；当第一数据分配器u1选择a2端输出时，第一通信线路输出信号通过第四数据分配器u4输出到obd数据解析单元的can l端口、l线端口或sae j1850
‑
端口，当第二数据分配器选择a2端输出时，第二通信线路输出信号通过第三数据分配器u3输出到obd数据解析单元的can h端口、k线端口或sae j1850 端口，基于此第一通信线路和第二通信线路能够实现对调。由于can通信使用can h和can l的差分方式通信，其空闲时电平都为2.5v。微处理器只能采集电压并判断车端哪个引脚为can通信引脚，但无法判断哪个引脚为can h和can l。此时微处理器会先控制通道选择器来对第二阵列继电器中的第一通信线路和第二通信线路与obd数据解析单元的正常连接来解析数据，如果解析失败，微处理器会控制通道选择将第一通信线路和第二通信线路的对调，再次解析。其他如k线、l线、sae j1850通信的线路的切换原理与can通信线路切换原理保持一致。
64.本实施例中，obd数据解析单元包含can通信解析电路、k线和l线通信解析电路、sae j1850通信解析电路。can通信电路可以解析iso 15765
‑
11bit500k、iso 15765 11bit 250k、iso 15765 29bit 500k、iso 15765 29bit 250k、iso 27145、j1939等协议数据；k线和l线通信电路可以解析iso 9141，iso14230fast和iso 14230slow等协议数据；sae j1850通信电路可以解析sae j1850 vpw和sae j1850 pwm等协议数据。微控制器可以控制通断选择器中第三数据分配器和第四数据分配器的工作状态，选择将第一通信线路和第二通信线路信号输出到can h端口和can l端口、k线端口和l线端口、或者sae j1850 端口和sae j1850
‑
端口。obd数据解析单元通过串口与微处理器通信，并互传数据。
65.本实施例中，微处理器可以采用st意法半导体的高性能32位微处理器，其采用72mhz的主频，具备出色的性能。微处理主要控制第一阵列继电器导通后采集电阻分压电路的电压；控制第二阵列继电器将车端obd
‑
ii的引脚形成第一通信线路、第二通信线路与通道选择器连接；控制通道选择器和obd数据解析单元的连接；通过串口获取obd数据解析单元中的数据，并通过串口发送至蓝牙传输模块中。蓝牙传输模块采用ti cc2640芯片或同等级别的芯片，具备蓝牙5.0特性，可以远距离传输数据，在对车辆诊断完成后，可与手机app连接来传输车辆的诊断数据。
66.综上，本实施例装置可以使得k线、can线、sae j1850 pwm和sae j1860vpw通信线路任意切换，可以将车端的obd
‑
ii端口任意一个引脚分别依次切换到obd数据解析单元的can、k、l、sae j1850通信电路，进行数据解析。为了节省解析时间，本实施例引入电压检测，根据can、k、l、sae j1850的特性电压，微处理器检测完电压后，会优先将跟特性电压匹配的引脚切换到相对应的解析电路中。同时，本实施例装置在电压检测时引入继电器，可以有效保证了obd
‑
ii的数据传输不受电阻分压电路的影响。
67.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替
代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。