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汽车诊断系统设计【概述】汽车诊断系统是一种通过电子设备对汽车系统进行故障检测和诊断的技术。
随着车辆电气化水平的提高和汽车电子控制技术的发展，汽车诊断系统已经成为现代汽车维修的重要工具。
本文将会详细介绍汽车诊断系统的设计过程。
【设计目标】1.准确诊断汽车系统的故障原因；2.提供用户友好的诊断界面，便于操作；3.增加系统的故障检测范围，覆盖更多汽车系统；4.提供实时数据监测和记录功能，以便分析和诊断；5.支持多种通信协议，适用于不同车型的诊断需求。
【系统硬件和软件设计】1.硬件设计：(1)诊断设备：诊断设备是汽车诊断系统的核心部分，它能够与汽车系统的诊断接口进行通信，并获取相关的故障信息和实时数据。
诊断设备通常由硬件电路和嵌入式系统构成。
(2)通信接口：通信接口用于连接诊断设备与汽车系统。
常见的通信接口包括OBD-II接口、CAN总线接口等。
通过这些接口，诊断设备可以与汽车系统进行双向通信。
2.软件设计：(1)用户界面设计：用户界面是与汽车诊断系统进行交互的主要途径。
它应该具有友好的操作界面和直观的显示方式，便于用户进行诊断操作。
用户界面可以通过图形化界面来实现，提供菜单选项和操作按钮等。
(2)故障码解析：汽车在出现故障时，会生成相应的故障码。
通过解析故障码，可以定位到具体的故障位置和原因。
故障码解析是诊断系统的基本功能之一，它需要根据汽车制造商提供的故障码库进行配置。
(3)诊断算法：诊断算法是诊断系统的核心部分，它能够对汽车系统进行故障检测和诊断。
诊断算法需要根据汽车系统的工作原理和故障特征来设计，并结合实时数据进行分析和判断。
【系统功能设计】1.检测和诊断发动机故障：包括检测发动机工作状态、气缸压力、燃油系统等，并诊断故障原因；2.检测和诊断车辆的电气系统故障：包括电池状态、发电机工作状态、灯光系统等，并诊断故障原因；3.检测和诊断制动系统故障：包括制动片磨损、刹车液位、制动油压等，并诊断故障原因；4.检测和诊断排放系统故障：包括尾气排放检测、排气管漏气等，并诊断故障原因；5.实时数据监测和记录：记录汽车系统的实时工作数据，并提供数据分析和诊断支持；6.车辆信息查询：提供车辆故障历史记录、维修保养信息等，并生成维修报告；7.支持多车型和多通信协议：能够适应不同车型的诊断需求，并支持多种通信协议。
56 AUTO TIMEAUTOMOTIVE TECHNOLOGY | 汽车技术CAN 总线通信系统在混合动力汽车的设计和测试胡佳玺长城汽车股份有限公司技术中心 河北省保定市 071000摘 要： 混合动力汽车存在弱电设备的电子干扰强、在信号传递时对实时性要求比较高以及信息量比较大的特性，为了更好的解决这方面的问题，提高混合动力汽车的性能，人们设计了CAN 总线通信协议。
该协议符合SAEJ1939标准，主要内容有物理层协议、网络管理协议、交互层协议、应用层协议与故障诊断处理的方案等，在该协议中人们提出了具体的网络通信的性能指标。
通过大量的实验也证明了该协议是能够满足混合动力汽车在复杂的电磁环境下的各项需求，并且具有优良的通信性能与对故障的自我诊断能力。
关键词：混合动力汽车；CAN 协议；电磁干扰1 总成控制系统的设计1.1 控制系统网络设计。
跟大部分的汽车一样，混合动力汽车的控制系统不是单独的存在，它是由诸多控制单元组合而成的车载系统，属于分布式，结构上属于拓扑结构，使用适合的终端电阻作为总线的终端，这样做可以起到对信号反射的阻止作用。
而CAN 总线的两端分布着终端电阻，两端的端口也是单独的终端电阻。
1.2 网络管理协议设计。
网络管理对于CAN 网络的正常工作起着至关重要的作用，通过OSEK 与VDX 模型可以看出，网络管理主要包括直接网络管理与间接网络管理两种模式。
拥有专业的网络管理报文的是直接网络管理，而通过被检测各个节点的周期性发送应用报文以对整个网络节点进行确定的是间接网络管理。
如果在规定的时间之内，网络管理收不到节点发送的报文，便可以确认在这个网络上并没有这个节点。
总体来说，间接网络管理可以减少对于总线的负荷。
1.3 CAN总线应用层协议的设计。
相对传统的汽车，混合动力汽车新增了一些设备以及部件，比如驱动电机，动力电池与动力控制单元。
在SAEJ1939协议中已经对这些部件进行了定义，本文在这里对这些部件的ECU 源地址给出定义，综合信息帧的优先级与数据页包括ECU 的源地址，从而得到所有信息条目的ID 。
《装备制造技术》２０１２年第８期随着汽车功能的增加与电子控制技术的普遍应用，汽车电气件越来越多，电线也会越来越多，汽车上的电路数量与用电量显著增加，线束也就变得越粗越重。
如何使大量线束在有限的汽车空间中，更有效合理地布置，使汽车线束发挥更大的功能，已成为汽车制造业面临的问题。
ＣＡＮ总线技术的开发，对于汽车电子控制系统的应用无疑是一个突破，并将得到更大的发展。
１ＣＡＮ总线概述ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ的缩写），即控制器局域网络。
ＣＡＮ总线是由德国ＢＯＳＣＨ公司于１９８６年进行开发，并随后通过国标ＩＳＯ１１８９８及ＩＳＯ１１５１９，如今已经成为国际上被最为广泛应用的工业现场总线之一。
尤其在欧洲和北美地区，ＣＡＮ协议已经是汽车网络的标准协议，成为汽车计算机控制系统和控制局域网的标准总线。
在目前的汽车产业中，为了满足对于汽车安全性、便捷性、舒适度、低成本等多种要求，各种不同的电子控制系统不断被开发，并应用于汽车产业中。
但是由于这些电子系统之间通信时所需要的数据类型及要求有不同之处，所以，就要由很多条总线构成，并且不同的地方越多，电气件也越多，电线也就越多，线束也就变得越粗越重。
而与一般的总线相较，ＣＡＮ总线在数据通信的应用中，拥有十分突出的实时性、可靠性和灵活性等优势，其性能良好、设计独特，与传统线束比较，多路传输装置大大减少了导线及联插件数目，使布线更为简易，因此，越来越受到人们的重视和青睐，并且被广泛应用在汽车领域。
因此，为了适应“减少线束的数量”等要求，先进的汽车就引入了ＣＡＮ总线配置，采用多路传输系统。
如世界上著名的汽车制造商ＢＭＷ（宝马）、ＢＥＮＺ（奔驰）、ＲＯＬＬＳ－ＲＯＹＣＥ（劳斯莱斯）等等都采用了ＣＡＮ总线，作为控制总线，用来实现汽车内部的系统控制和检测执行机构之间的数据通信。
２智能汽车和智能汽车系统智能汽车具有自动驾驶的功能，并且集计算机、信息处理和控制、通讯和传感器等多种高端技术于一身。
汽车CAN总线概述及其故障诊断检测作者：黄春来来源：《数字化用户》2013年第29期【摘要】随着汽车技术的快速发展，汽车性能不断提高，汽车电器与电子控制装置的应用越来越多，传统的汽车线路难以满足汽车技术发展。
为了简化线路，提高信息传输的速度和可靠性，降低故障频率，车载网络技术应运而生。
一辆汽车不管有多少个电控单元，每个电控单元都只需引出两条线共同接在两个节点上，这两条导线就称作数据总线，并且由于硬件控制器元件供应商不断降低成本的努力及提供大量产品来发展关于CAN的系统，而一增长趋势在未来十年仍将持续。
本文介绍了CAN总线技术及会出现的故障问题和解决方法。
【关键词】CAN总线故障诊断解决方法一、汽车CAN总线技术简介CAN总线技术是ISO国际标准化的串行通信协议。
在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。
1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。
此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，在欧洲已是汽车网络的标准协议。
二、汽车CAN总线技术工作原理CAN—BUS数据总线包括控制单元、控制器、收发器、数据传输终端。
控制单元是CAN—BUS数据总线主要计算器，将控制器传递来的信息进行运算，并将运算数据传递给控制器。
控制器接收来自控制单元的信号，形成指令通过发送器传递总线。
收发器接收总线数据，并将数据传送到CAN控制器。
控制器通过接收器传递信号进行转换传递给控制单元。
三、汽车CAN总线技术的功能（一）多路传输功能。
为了减少车辆电气线束的数量，多路传输通信系统可使部分数字信号通过共用传输线路进行传输，系统工作时，由各个开关发送的输入信号通过中央处理器转换成数字信号，该数字信号将以串行信号的形式从传感器传输给接收装置。
（二）“唤醒”和“休眠”功能。
“唤醒”和“休眠”功能用于减少在关闭点火开关时蓄电池的额外能量消耗。
汽车维修智能汽车维修诊断系统研发与应用第一章概述 (2)1.1 项目背景及意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 研究目标与内容 (3)第二章智能汽车维修诊断系统需求分析 (4)2.1 系统功能需求 (4)2.1.1 故障诊断功能 (4)2.1.2 维修指导功能 (4)2.1.3 数据管理功能 (4)2.1.4 系统升级与维护功能 (4)2.2 系统功能需求 (4)2.2.1 响应速度 (4)2.2.2 稳定性和可靠性 (5)2.2.3 扩展性 (5)2.2.4 安全性 (5)2.3 用户需求分析 (5)2.3.1 维修人员需求 (5)2.3.2 管理人员需求 (5)2.3.3 用户需求 (5)第三章系统设计 (5)3.1 总体设计方案 (5)3.1.1 设计目标 (6)3.1.2 设计原则 (6)3.2 系统架构设计 (6)3.2.1 数据采集层 (6)3.2.2 数据处理层 (6)3.2.3 诊断分析层 (6)3.2.4 结果展示层 (7)3.2.5 系统管理层 (7)3.3 关键技术分析 (7)3.3.1 CAN总线通信技术 (7)3.3.2 机器学习与深度学习技术 (7)3.3.3 数据清洗与特征提取 (7)3.3.4 图形化界面设计 (7)第四章数据采集与处理 (7)4.1 数据采集方法 (7)4.2 数据预处理 (8)4.3 数据特征提取 (8)第五章模型构建与训练 (9)5.1 模型选择 (9)5.2 模型训练 (9)5.3 模型评估 (10)第六章系统实现 (10)6.1 系统开发环境 (10)6.2 系统模块实现 (10)6.2.1 数据采集模块 (10)6.2.2 数据处理模块 (11)6.2.3 故障诊断模块 (11)6.2.4 用户界面模块 (11)6.3 系统集成与测试 (11)第七章系统功能优化 (11)7.1 算法优化 (11)7.1.1 算法选择与改进 (12)7.1.2 算法效率提升 (12)7.2 硬件优化 (12)7.2.1 硬件配置升级 (12)7.2.2 硬件资源整合 (12)7.3 系统稳定性优化 (12)7.3.1 系统架构优化 (12)7.3.2 异常处理机制 (12)7.3.3 系统安全防护 (13)第八章系统应用案例分析 (13)8.1 案例一：发动机故障诊断 (13)8.2 案例二：传动系统故障诊断 (13)8.3 案例三：电气系统故障诊断 (14)第九章系统推广与应用前景 (14)9.1 系统推广策略 (14)9.2 市场前景分析 (14)9.3 发展趋势预测 (15)第十章总结与展望 (15)10.1 研究成果总结 (15)10.2 研究局限与不足 (15)10.3 未来研究方向与建议 (16)第一章概述1.1 项目背景及意义科技的快速发展，汽车产业正面临着前所未有的变革。
关键词：电动汽车；CAN；故障；检修0引言目前，汽车电子控制技术迅猛发展的势头未减，其特征是：功能多样化、技术一体化、系统集成化、车载网络化。
二十世纪八十年代初，德国的博世公司就提出了用CAN （ControllerAreaNetwork）控制器局域网来解决汽车内部复杂的硬信号接线。
CAN-BUS总线是一种串行数据通讯协议，国际标准化组织公布为IS011898标准。
CAN-BUS总线采用的载波侦听、多主方式工作、采用非破坏性位仲裁总线竞争，当两个ECM同时向网络上传输信息时，优先级低的节点自动停止发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据，使其在多个模块（ECM）间通讯上具有很高的效率。
在汽车特别是新能源、智能网联汽车获得广泛应用，CAN总线通讯一旦失效，车辆部分功能受限甚至失控。
1CAN总线通信机理CAN-BUS主要由CAN控制器和CAN收发器组成，CAN控制器由一块可编程芯片上的逻辑电路组成，实现CAN通信协议中物理层和数据链路层的功能，并设置有与控制单元数据交换的物理接口。
控制单元内部存有针对CAN控制器的程序，这些程序设置了其工作方式，控制其工作状态，有故障监控的数据发送和接收，它是应用层建立的基础。
目前，CAN控制器可分为独立CAN控制器IC和集成CAN微控制器单片机。
独立CAN控制器使用比较灵活，可与多种类型的单片机、微型计算机的各类标准总线进行接口组合。
CAN集成微控制器在许多特定情况下，使电路设计简化和紧凑，可靠性提高。
CAN收发器提供了CAN控制器与物理总线之间的接口，是影响网络性能的关键因素。
2CAN总线故障机理造成汽车CAN总线故障的原因有三种：控制单元（ECM）电源故障；CAN总线的数据链路故障；CAN总线的控制单元（ECM）故障。
2.1控制单元（ECM）引起的CAN总线故障汽车CAN总线的核心部分是含有通信IC芯片的控制单元（ECM），控制单元（ECM）的正常工作电压在10.5～15.0V的范围内。
上海交通大学硕士学位论文汽车故障诊断系统的设计和开发姓名：蔡浩申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：黄宏成;许争20090301上海交通大学工程硕士学位论文摘要汽车故障诊断系统的设计和开发摘要近年来随着计算机、电子等学科领域的先进技术在汽车上的应用, 汽车结构日益复杂，汽车功能的日益扩展,电子模块的应用越来越多，汽车故障诊断的难度也越来越大。
国内汽车维修业正面临着汽车的电子模块(ECU)故障诊断的难题。
维修诊断软件在国内的迅速发展和普及，已成为必然趋势并将不断的发展。
本文通过对汽车故障的形成原因,诊断系统的现状,特别汽车电子模块(ECU)的故障诊断特点进行深入分析。
以汽车上的电子模块（ECU）为诊断对象，分别研究了汽车系统的故障分析及诊断流程，并在此基础上，进行了“汽车故障诊断系统”的设计与开发。
文中详细介绍了汽车诊断系统的框架设计,电子模块诊断的故障代码设计及数据流的设计。
本诊断系统主要由诊断部分和ECU软件刷新部分组成，从汽车故障代码的读取和清除，汽车电子模块数据流的读取，汽车电子模块的测试和设置，汽车电子模块的内部软硬号读取，以及汽车电子模块内部软件的刷新等方面进行了研究开发。
并开发了一套刷新的防盗算法来对防止非法的电子模块内部软件的被改写，在开发过程中采用了CARDAQ仿真软件来进行验证。
维修人员根据本使用本诊断系统，就能方便快捷地找出故障的内容和相关故障信息，并能针对不同的故障，有得放矢的在最短的时间内完成车辆的维修。
本汽车维修诊断系统的研发具有很高的实用价值及经济性，已获得泛亚汽车技术中心2008年度科技创新三等奖。
关键词: 汽车故障，诊断，系统，设计和开发上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACT VEHICLE DIAGNOSTIC SYSTEM DESIGN AND DEVELOPMENTABSTRACTRecently more and more computer and electric technology be used inautomobile design, automobile will have more and more function and moreelectric control unit. But the automobile problem will be more and moredifficultly to fix it. Diagnostic system and software will be popular andhave more functions.This article analyse the automobile problem and diagnostic system’sstatus, especially study the electric control unit fault’s condition , andalso study the vehicle DTC diagnostic process. Then develop this “vehiclediagnostic system”. The main content include diagnostic architecturedesign, DTC design and data display design.This system include two function,one is diagnostic function ,one is software service reprogramming function.Thru this system technician can read diagnostic trouble code, read electriccontrol unit data flow ,do ECU set up and configuration, read electric controlunit hardware and software information and version, do electric control unitinternal software reprogramming, and also develop a seed and key softwarealgorithm to prevent inlegal change the software. Technician using thissystem can quickly to find the problems and quickly to solve the problems.This project has practicality and economy value , this project got the2008 PATAC Science & Technology Innovation Award 3rd Prize.KEY WORDS:vehicle, diagnostic, system ,design,development上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
本文由shinegogo163贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。
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上海海马汽车研发有限公司电气室汽车CAN总线总线——诊断汽车总线诊断编制:丰烨1目录概述术语和定义符号和缩写的涵义技术要求诊断代码具体内容及格式2概述CAN总线网络控制系统在低电压、小电流下工作，状态相当可靠，一般情况下极少发生故障，另一方面，由于导线大量减少，接插件也相应减少，消除了断线、短路及接触电阻引发的故障，可见系统能发生故障的机会是很少的，但也不是绝对的。
? 由于CAN总线系统采用数字传输信号，不能用对待一般汽车电器传统的检修方法，只用万用表测电压和电阻进行判断，而必须用到原厂配备的故障诊断仪和配套的附属器件，如汽车专用示波仪，原车电路图和故障代码等，通过读取故障码进行分析，才能判断故障所在。
3概述SAE1939-73：2004 《应用层—诊断》 ? 一致性程度为修改采用（技术内容完全等同） ? 本部分规定了 CAN 总线的应用层-诊断的技术要求4术语和定义诊断故障代码 Diagnostic Trouble Code ? 一种用以识别故障类型、相关故障模式以及它的发生次数的4 字节数值。
5参数组 Parameter Group（PG） ? 在一消息中传送参数的集合。
参数组包括：命令、数据、请求、应答和否定应答等。
不论是单包消息还是多包消息，参数组都被看作数据。
因为参数组与源地址无关，因此可以从任何源地址发送任意的参数组。
6参数组编号 Parameter Group Number（ PGN） ? 3 字节，24 位，包括保留位、数据页、PDU 格式和组扩展域等。
参数组编号唯一标识一个参数组7协议数据单元 Protocol Data Unit（PDU） ? 协议数据单元是一种特定的ＣＡＮ数据帧格式。
8肯定应答 Acknowledgement，ACK ? 确认所请求的动作已经被理解并完成。
