汽车ECU模拟器功能与OBDII产品开发检索

基于UDS协议的车辆OTA开发一、概览随着汽车电子化和互联网技术的快速发展，车辆OTA(OverTheAir)升级已经成为汽车行业的一个重要趋势。

通过OTA升级，车辆可以实现远程诊断、故障修复、软件更新等功能，提高车辆的安全性、可靠性和性能。

本文将介绍基于UDS协议的车辆OTA开发，主要包括UDS 协议简介、UDS协议在车辆OTA中的应用、UDS协议在车辆OTA开发中的挑战以及解决方案等内容。

通过对UDS协议的深入研究和实际应用，为读者提供一套完整的基于UDS协议的车辆OTA开发方案，帮助开发者快速实现车辆OTA功能，为汽车行业的智能化发展做出贡献。

1.1 研究背景和意义随着汽车电子技术的不断发展，车辆的智能化、网络化和信息化已经成为汽车产业的重要发展趋势。

为了满足这些需求，车辆制造商需要不断地对车辆进行升级和优化，以提高车辆的性能、安全性和舒适性。

传统的车辆升级方式主要依赖于现场维修，这种方式不仅效率低下，而且给车主带来了很大的不便。

研究一种新型的车辆OTA(OverTheAir)升级技术显得尤为重要。

UDS(Unified Diagnostic Services)协议是一种通用的汽车诊断通信协议，它可以实现对车辆各种系统的远程监控、故障诊断和数据传输等功能。

通过采用UDS协议，车辆制造商可以实现对车辆的远程升级，从而大大提高了车辆升级的便利性和可靠性。

UDS协议还可以实现与第三方软件供应商的数据交互，为车辆提供更多的应用和服务。

提高车辆升级的便利性：通过采用UDS协议，车辆制造商可以实现对车辆的远程升级，用户无需亲自前往维修站即可完成升级操作，大大降低了车主的维护成本和时间成本。

提高车辆升级的可靠性：UDS协议具有较强的抗干扰能力和错误检测能力，可以在复杂的网络环境下保证数据的准确传输，从而提高车辆升级的可靠性。

为车辆提供更多的应用和服务：通过与第三方软件供应商的数据交互，基于UDS协议的车辆OTA可以为车辆提供更多的应用和服务，如导航、语音识别、自动驾驶等，进一步提升车辆的智能化水平。

OBDII简介OBDII(the Second On—Board Diagnostics), ，美国汽车工程师协会(SAE，Society of Automotive Engineers)1988年制定了OBD-II标准。

OBDII实行标准的检测程序，并且具有严格的排放针对性，用于实时监测汽车尾气排放情况。

中文名 :汽车诊断第二代系统 .外文名 :OBDII目录:1:OBDII简介2:OBDII工作原理3:OBDII通讯协议▪ ISO9141-2▪ ISO14230▪ ISO157654:OBDII数据连接口5:OBDII终端产品功能6:应用领域7:故障码一、OBDII简介自从20世纪50年代汽车技术与电子技术开始相结合以来，电子技术在汽车上的应用范围越来越广泛。

ECU作为汽车发动机电控系统的核心具有速度快捷、功能强大、可靠性高、成本低廉的特点，故此ECU的引入极大地提高了汽车的动力性、舒适性、安全性和经济性。

然而，由于现代发动机电OBDII 模块控系统越来越复杂，将ECU引入发动机电控系统之后，在提高汽车性能的同时也引发了故障类型难以判定的问题。

针对该情况，从20世纪80年代起，美、同、欧等地的汽车制造企业开始在其生产的电喷汽车上配备车载自诊断模块(On—Board Diagnostics Module)。

自诊断模块能在汽车运行过程中实时监测电控系统及其电路元件的工作状况，如有异常，根据特定的算法判断出具体的故障，并以诊断故障代码(DTC，Diagnostic Trouble Codes)的形式存储在汽车电脑芯片内阳1。

系统自诊断后得到的有用信息可以为车辆的维修和保养提供帮助，维修人员可以利用汽车原厂专用仪器读取故障码，从而可以对故障进行快速定位，故障排除后，采用专用仪器清除故障码。

由于该时期不同厂商的OBD系统之问各行其是、互不兼容，所以被称为第一代车载自诊断系统(OBD—I，the First On—BoardDiagnostics)。

OBD-Ⅱ——第二代车载故障诊断系统一、起源目前，北京已开始实施国Ⅲ汽车排放标准。

这一标准是国家第三阶段的排放标准，它相当于欧洲Ⅲ号排放标准，对CO、NOX、HC、CO2采取更严格的限制。

而要达到这一目标就要通过技术提升来解决，在汽车运行全程中不断监视尾气的排放质量，一旦发现汽车在运行过程中与控制尾气排放的相关元件出现故障，就会立刻报警，从而提醒驾驶员立即对车进行检修，以确保汽车时刻处于绿色环保状态。

为此，国Ⅲ汽车排放标准强制规定：新车必须安装OBD车载自诊断系统（即On-Board Diagnos tics的缩写）。

该系统特点在于检测点增多、检测系统增多，在三元催化转化器的进、出口上都有氧传感器。

实际上，自1980年代开始，世界各汽车制造厂就在车辆上配备全功能的控制和诊断系统。

这些新系统在车辆发生故障时可以警示驾驶，并且在维修时可经由特定的方式读取故障代码，以加快维修时间，这便是车载诊断系统。

到了1985年，美国加利福尼亚州大气资源局(CARB)开始制定法规，要求各车辆制造厂在加利福尼亚州销售的车辆必须装置OBD系统，这些车辆上配备的OBD系统被称为OBD-Ⅰ(第一代随车诊断系统)。

OBD-Ⅰ必须符合下列规定：★仪表板必须有“发动机故障警示灯” (MIL)，以提醒驾驶注意特定的车辆系统已发生故障(通常是废气控制相关系统)。

★系统必须有记录/传输相关废气控制系统故障码的功能。

★电器组件监控必须包含：氧传感器、废气再循环装置（EGR）、燃油箱蒸汽控制装置（EVAP）。

起初加利福尼亚州大气资源局制定OBD-Ⅰ的用意是要减少车辆废气排放以及简化维修流程，但由于OBD-Ⅰ不够严谨，遗漏了三元催化器的效率监测、油气蒸发系统的泄漏侦测以及发动机是否缺火的检测，导致碳氢化合物排放增加。

再加上OBD-Ⅰ的监测线路敏感度不高，等到发觉车辆故障再进厂维修时，事实上已排放了大量的废气。

OBD-Ⅰ除了无法有效地控制废气排放，它还引起另一个严重的问题：各车辆制造厂发展了自己的诊断系统、检修流程、专用工具等，给非特约维修站技师的维修工作带来许多问题。

通用型汽车电工电子实验台汽车电脑维修必备工具全国第一家完全开放的曲轴信号编辑平台仪器特色功能：一、全车系曲轴信号模拟专家：六路可设定任意波形输出，能产生当今所有车型发动机曲轴、凸轮轴信号（霍尔、磁电、光电信号），波形数据由电脑长期保存，波形数据网上免费更新。

二、磁电式曲轴信号全部由变压器隔离，保证信号间不产生相互干扰。

三、全车系传感器信号模拟专家：转速信号、车速信号（霍尔、磁电、光电信号）、ABS轮速信号、氧传感器信号、节气门信号、空气流量计、进气压力传感器（模拟、数字）、爆震传感器等信号模拟。

四、全车系执行器驱动专家：转速表、里程表、鼓风机控制模块、喷油器、点火线圈、点火模块、频率及脉宽控制电磁阀、步进电机驱动（四线、六线）、汽车音响功放等；五、全车系执行器模拟专家：点火线圈、喷油器、怠速步进电机、超声波发生器等执行器模拟。

主要功能：●使用者可根据发动机控制系统不同独立设定不同类型的曲轴●信号输出(适用于所有车型的电脑驱动)●自动变速器输入、输出轴信号模拟●设定波形数据直接写入●发动机转速信号输出●车速信号输出（霍尔信号、磁电信号）●三、四通道ABS轮速信号输出●电脑板工作电流测试●EGR电磁阀驱动●碳罐清除电磁阀驱动●转速表驱动●鼓风机控制模块驱动●怠速阀驱动●步进电机驱动（四、六线）●喷油器驱动●点火线圈驱动●点火模块驱动●倒车雷达（超声波）探头驱动●自动变速器换挡阀驱动●换挡品质阀驱动●油压调节阀驱动●水温、进气温度、室外温度、蒸发箱温度传感器信号模拟●氧传感器信号模拟（手动）●氧传感器信号模拟（自动信号）●节气门信号模拟●碳罐清除电磁阀模拟●EGR电磁阀模拟●空气流量计、进气压力传感器（模拟、数字）信号模拟●点火线圈模拟●喷油器模拟●怠速步进电机模拟（四线、六线）●A\C继电器模拟●油泵继电器模拟●散热器风扇继电器模拟●音频信号输出、功放驱动●自动变速器换挡阀、换挡品质阀、油压调节阀模拟●喷油脉宽测量●中央门锁伺服器模拟●防盗电阻模拟●爆震传感器信号模拟●电脑板工作电流测试用户功能扩展仪器具体参数：1、可设定波形输出：六通道任意设定波形输出，可同时输出曲轴1º转角信号、判缸信号、1缸上止点信号、凸轮轴信号，相位精准。

OBD-II概述OBDII(the Second On—Board Diagnostics 车载自诊断系统二代), ，美国汽车工程师协会(SAE，Society of Automotive Engineers)1988年制定了OBD-II标准。

OBDII实行标准的检测程序，并且具有严格的排放针对性，用于实时监测汽车尾气排放情况。

一、OBDII简介自从20世纪50年代汽车技术与电子技术开始相结合以来，电子技术在汽车上的应用范围越来越广泛。

ECU作为汽车发动机电控系统的核心具有速度快捷、功能强大、可靠性高、成本低廉的特点，故此ECU的引入极大地提高了汽车的动力性、舒适性、安全性和经济性。

然而，由于现代发动机电控系统越来越复杂，将ECU引入发动机电控系统之后，在提高汽车性能的同时也引发了故障类型难以判定的问题。

针对该情况，从20世纪80年代起，美、同、欧等地的汽车制造企业开始在其生产的电喷汽车上配备车载自诊断模块(On—Board Diagnostics Module)。

自诊断模块能在汽车运行过程中实时监测电控系统及其电路元件的工作状况，如有异常，根据特定的算法判断出具体的故障，并以诊断故障代码(DTC，Diagnostic Trouble Codes)的形式存储在汽车电脑芯片内阳1。

系统自诊断后得到的有用信息可以为车辆的维修和保养提供帮助，维修人员可以利用汽车原厂专用仪器读取故障码，从而可以对故障进行快速定位，故障排除后，采用专用仪器清除故障码。

由于该时期不同厂商的OBD系统之问各行其是、互不兼容，所以被称为第一代车载自诊断系统(OBD—I，the First On—BoardDiagnostics)。

为了统一标准，美国汽车工程师协会(SAE，Society of Automotive Engineers)1988年制定了OBD-II标准。

OBD—II实行标准的检测程序，并且具有严格的排放针对性，用于实时监测汽车尾气排放情况。

发动机ECU匹配标定基本概述ECU部门的控制策略是固定的，但它包含的数千个自由参数是可调的。

针对不同的发动机和不同的车型，需要对这些参数进行调试和优化，使整车能够通过各种排放法规，满足各种驾驶性能指标。

这个调整过程称为发动机匹配校准。

匹配校准是一项复杂的系统工程。

包括台架测试、受控环境实验室测试、基于数学模型的标定计算、排放测试、功能验证测试等。

ECU标定系统的主要类型有：1）ATI V ISION CCP标定系统；2）ATI VISION M6校准系统； 3) ETAS INCA CCP校准系统；4）ETAS INCA ETK标定系统等。

但无论哪种标定系统都离不开软软件和硬件支持。

目前我司提供的软件平台主要有：ATI VISION、ETAS INCA，RA DiagRA MCD。

这三个软件各有特点，但都包含项目管理管理、校准、数据分析、校准比较等功能。

同时，我公司也为广大客户服务提供丰富的硬件支持模块：Therme-Scan SMB/CAN温度采集模块，Dual-Scan SMB/CAN温度模拟信号混合采集模块，AD-Scan SMB/CAN模拟信号数据采集模块，Thermo-Scan Minimcdule CAN温度采集微模块模块，AD-Scan Minimodul CAN 微型模拟信号数据采集工具，ATI EDAQ模块数据采集模块、朗达测量仪、博世宽量程氧传感器、IGTM-2000点火时间测试仪、SmartTach万能转速测试仪等。

此外，基于我们丰富的软硬件资源，我们还将构建完整的ECU匹配和校准平台根据客户的不同需求。

发动机ECU快速开发平台-NO-Hooks TechnologyNO-Hooks OnTarget 是最新的美国专利技术。

本产品是一款主要用于ECU策略软件开发和标定的软件工具。

该产品功能强大、价格低廉，并且不需要额外的硬件。

用户可以先使用 SimulinkR 建立新的控制策略开发和标定，EOBD（OBD II）开发、标定和功能验证，为车辆设置一定的工作状态或进行一定的重复测试。

LabVIEW平台下发动机ECU与计算机数据通讯的实现罗冰洋;张登【摘要】设计了基于LabVIEW 8.6平台实现对发动机ECU数据通讯的软件系统.在LabVIEW平台下,针对MW60C总线接口,利用LabVIEW平台下Call Library Function Node(CLN)节点对动态链接库(DLL)的调用,成功实现了发动机ECU与计算机数据通讯；并通过LabVIEW数据库访问包LabSQL,建立了Access数据库,实现了数据的存储、管理和查询.实验证明系统编程简单,人机界面友好,开发周期短,具有一定的实用价值.%The paper designs the software system for engine ECU data communication which is based on Lab VIEW 8.6 platform. MW60C as a Bus interface, then in Lab VIEW platform make use of Call Library Function Node (CLN) to call dynamic-link library (DLL), realizing the engine ECU and computer data communication. Then visit the LabVIEW Database package LabSQL, building the Access database, realize the data storage, management and querying. Experiments show that system has the advantages of simple programming, convenient human-computer interaction, short development cycles, so this research has some practical value.【期刊名称】《计算机系统应用》【年(卷),期】2012(021)012【总页数】4页(P193-195,107)【关键词】LabVIEW;动态链接库(DLL);MW60C;数据库【作者】罗冰洋;张登【作者单位】武汉理工大学自动化学院,武汉430070;武汉理工大学自动化学院,武汉430070【正文语种】中文新开发一种发动机, 需要对样机进行详细而准确的台架试验, 来验证新产品的性能及可靠性是否达到设计要求, 并通过这个过程, 来对发动机进行改进[1].发动机台架试验需要实时的对各参数进行监测, 参数包括发动机的转速、扭矩、进水温度、出水温度、进气温度、排气温度、发动机机油压力和排气管压力等.汽车发动机ECU 是汽车的控制神经中枢[2], ECU通过传感器可以得到各个参数的实时数据, 因此, 在对发动机进行台架试验的时候, 可以通过读取ECU中各个参数的实时数据对台架试验进行监测. 本文基于这个目的, 在 LabVIEW 平台下, 利用 MW60C总线接口,成功实现了发动机ECU与计算机数据通讯.1 LabVIEW动态链接库调用机制LabVIEW是美国国家仪器公司(NI)最核心的软件产品, 主要应用于数据采集、测试测量、仪器控制和仿真等领域. LabVIEW 和其他常见的编程语言相比,最大的特点就在于它是一种图形化编程语言(G语言),采用数据流编程方式, 人机交互界面直观友好, 编程非常方便, 数据可视化分析和仪器控制等能力非常强大. 为了在LabVIEW能够充分利用其他编程语言的优势, LabVIEW 提供了强大的外部程序接口能力, 这些外部接口包括DLL、C语言接口、ActiveX、MATLAB等[3]. 合理的使用这些外部接口, 可以弥补 LabVIEW自身的不足, 增强其图形化编程的能力. “动态”指的是链接库中代码与使用它们的应用程序之间的链接方式. 动态链接库是一个可执行模块,但不接受任何消息, 所以不能直接运行, 只是提供一群函数接口供应用程序调用[4]. 使用动态链接库时,库中的函数不会复制到可执行文件中去, 仍然保留在DLL库中. 动态链接库只在被调用执行时才动态载入内存, 如果多个程序使用同一个 DLL, 也只需装载一次, 从而节省内存开销.很多硬件设备的驱动程序是以 DLL方式提供的,以方便在第三方软件下数据采集程序的编制.在 LabVIEW 中调用 DLL, 不需要开发者编制硬件设备驱动代码, 从而缩短软件开发周期.2 软件设计2.1 DLL相关函数MW60C是一个标准的汽车总线接口, 它主要用于网络诊断和数据分析, 支持两路高速CAN通道, 可在Windows ME/2000/XP/Vista操作系统下使用, 具有10微秒时间分辨率. MW60C可在LabVIEW、Delphi、Visual C++、C#等编程环境下进行二次开发, 第三方软件可利用 MW60C作为一个通讯接口, 能在研发、设计与生产等领域完成各种任务.MW60C提供了自带的 DLL库函数的驱动程序,用户可以利用LabVIEW中的CLN 节点, 根据自己的实际需要, 直接调用有关函数, 从而省去了驱动程序的开发过程. 在LabVIEW平台下使用MW60C主要分为五步: ①查找设备; ②参数配置; ③打开设备; ④数据通讯; ⑤关闭设备.下面是驱动程序MWAPI.dll中的五个关键函数:①MW_API_FT int __stdcall F_Devices_Find(INT32U*puiDevNum,S_MWDevice *pxDevices): 该函数扫描当前系统中已连接的迈纬总线通讯工具, 返回一个指向迈纬总线通讯工具的句柄.②MW_A PI_FT int __stdcall F_CAN_Set_Param eters(MWHandle Handle,S_CANParameters *pxCAN Param): CAN通道参数配置函数. 该函数将根据用户输入的数据, 配置某个CAN总线通道的参数.③MW_API_FT int __stdcall F_Devices_Open(MWHandle Handle): 打开指定的迈纬总线通讯工具.该函数将根据所指定设备上的各个总线通道的配置参数, 使能各总线通道.④MW_API_FT int __stdcall F_CAN_Recvive_AtLabview(MWHandle Handle, INT16U *FrameNO, S_CANFrameAtLabView *pxCANRxFrame):用于 Lab VIEW 环境的 CAN报文接收函数.该函数将从设备读取所有CAN总线通道中收到的报文, 保存在用户创建的S_CANRxFrameList结构体中.⑤MW_API_FT int __stdcall F_Devices_Close(MWHandle Handle): 关闭指定的迈纬总线通讯工具.该函数将关闭设备上各个总线通道, 设备将进入空闲状态.2.2 在LabVIEW环境下调用DLL下面具体介绍在 LabVIEW 中调用 DLL的步骤,使用的软件为LabVIEW 8.6中文版. 在LabVIEW中, 在程序框图的函数选板中, 通过“互联接口→库与可执行程序→调用库函数节点”来调用DLL中的函数, 调用库函数节点通常简称CLN节点, 是英文Call Library Function Node的缩写. 双击该节点, 则弹出其配置对话框, 如图1所示. 然后根据需要对对话框中的内容进行配置.图1 CLN配置对话框“库名与路径”列表框, 需要填入的是 DLL的全路径和DLL文件名, 本文实例中调用的是MWAPI.dll.“函数名”需要填入的是要调用 DLL中函数的名称.“线程”选择的内容决定调用的DLL函数在何种线程内运行. “调用规范”用于指出调用函数的调用规则, 本例选择stdcall规范. 接下来选择图1对话框中的第二个选项卡对“参数”进行配置. 根据调用的函数, 把函数参数的数据类型映射为相应的LabVIEW 中的数据类型.2.3 数据通讯的软件实现MW60C是一个标准的CAN转USB的接口, CAN总线的一端接微车发动机ECU, USB总线一端接PC机,在LabVIEW 8.6开发环境下, 应用上述调用设备驱动程序动态链接库文件的方法, 设计了读取微车发动机ECU中的数据的程序. 程序采用顺序结构, 第一帧通过调用F_Devices_Find函数, 扫描当前系统中已连接的迈纬总线通讯工具, 获得一个指向迈纬总线通讯工具的句柄; 然后调用F_CAN_Set_Parameters函数进行参数配置; 接着调用 F_Devices_Open函数, 打开该句柄下的迈纬总线通讯工具. 第二帧调用F_CAN_Recvive_AtLabview函数实现在LabVIEW环境下数据通讯, 通过 While循环, 实现通讯的持续; 通过“下拉列表”, 实现数据显示方式的切换; “数据保存”按钮将调用数据保存子程序控制数据的保存与停止.当停止数据通讯后, 程序将调用F_Devices_Close函数,关闭设备上各个总线通道, 设备将进入空闲状态. 程序前面板如图2, 图3所示, 程序框图如图4所示.图2 按时间显示数据前面板图3 按ID显示数据前面板在本系统中, 采用了Access数据库对数据进行存储, 在程序中使用了 LabVIEW 数据库访问包——LabSQL, 它是一个免费的、多数据库、跨平台的LabVIEW 数据库访问包, 它的最大优点是源代码开放. LabSQL易于理解, 操作简单, 不熟悉SQL 语言的用户也可以很容易地使用. 用户在使用LabSQL之前,首先要在Windows操作系统中的ODBC数据源中创建一个DSN(data source name, 数据源名), LabSQL与数据库之间的连接就是建立在DSN基础之上的[5]. 本文是向数据库中添加记录, 具体实现步骤如下: 第一,连接数据库; 第二, 连接记录集(Recordset); 第三, 添加记录; 第四, 断开记录集; 第五, 断开数据库. 对数据库进行操作的程序框图如图5所示.图4 数据采集和存储程序框图图5 数据存储子程序存储到Access数据库的数据如图6所示.图6 存储在Access数据库中的数据3 结论本文通过LabVIEW软件调用MW60C的动态链接库(DLL)实现了发动机ECU与计算机数据通讯, 结合ECU通讯协议编写后续的数据分离程序, 便可以得到发动机各个参数的实时数据, 本系统在汽车发动机台架试验监测具有一定的参考价值.参考文献【相关文献】1 廖明明,林伟建.发动机台架试验浅析.装备制造技术,2010:167-169.2 余淼,刘胜龙,朱李晰,等.汽车发动机ECU的可靠性试验研究.内燃机工程,2010,22(11-1):90-93.3 陈锡辉,张银鸿. LabVIEW 8.20 程序设计从入门到精通.北京:清华大学出版社,2008.4 张亿雄,顾海明.基于调用DLL的LabVIEW数据采集的实现.微计算机信息,2008,24(12-1):78-90.5 秘晓元,张严斌,薛德庆,等.LabVIEW 中利用 LabSQL访问数据库.微计算机信息,2004,20(10):53-54.。