CC BY
17
Научни трудове на Съюза на учените в България - Пловдив. Серия В. Техника и технологии. Том XVII, ISSN 1311 -9419 (Print); ISSN 2534-9384 (Online), 2019. Scientific Works of the Union of Scientists in Bulgaria - Plovdiv. Series C. Technics and Technologies. Vol. XVII., ISSN 1311 -9419 (Print); ISSN 2534-9384 (Online), 2019
МОБИЛНО УСТРОЙСТВО ЗА БОРДОВА ДИАГНОСТИКА НА
ПРЕВОЗНИ СРЕДСТВА Сотир Сотиров Пловдивски Университет „ПаисийХилендарски"
MOBILE DEVICE FOR ON-BOARD DIAGNOSTICS OF VEHICLES
Sotir Sotirov Plovdiv University'Taisii Hilendarski"
Abstract: This article describes the implementation of a mobile device for on-board diagnostics of vehicles. The developed system consists of an interface circuit ELM327 providing communication between vehicle diagnostic interfaces (OBD) to a standard serial interface to which the Bluetooth module BTM222 is connected. The received digital data is transmitted in series to a mobile smartphone device via a Bluetooth module where it is visualized in a user-friendly manner through specially designed software.
Keywords: OBD II, bluetooth, ELM237, mobile device for on-board diagnostics of vehicles
Въведение
Почти всички произведени днес автомобили са снабдени с интерфейс за свързване на диагностично тестово оборудване. Преносът на данни по тези интерфейси е реализиран чрез няколко протокола, но никой от тях не може да се използва директно от персонални компютри или смарт устройства. За тази цел е проектирана интегралната схема ELM327 която осигурява комуникация между автомобилните диагностични интерфейси (OBD) и стандартен сериен интерфейс който се среща в персоналните компютри. Данните от всички сензори, както и диагностичната информация съхранена в електронния контролен блок (ECU) на превозното средство могат да бъдат прочетени през OBD. Разработването на интерфейса за бордова диагностика OBD II през последните години, доведе до създаването на голямо разнообразие от уреди за четене на информацията през този диагностичен порт. Четящото устройство обикновено изисква информация от електронния контролен блок на превозното средство, като изпраща съответния за това шестнадесетичен код, свързан със специфичен параметър, който трябва да бъде прочетен.
Система за бордова диагностика (OBD)
Система за бордова диагностика (OBD) използва кодове които са дефинирани от стандарта SAEJ1979. Комуникацията между двете устройства се осъществява съгласно един от петте OBD II протокола, които са : SAE J1850 (VPW и PWM), ISO15765, ISO 1941-2 и IS0 142300-4. След приемане на съобщението в зависимост от параметьрa който трябва да бъде прочетен, действителната му стойност може да бъде получена чрез конвертиране на шестнадесетичните стойности в десетични числа или чрез преобразуване с помощта на конкретна формула. Чрез OBD II могат да се четат два типа данни от електронния контролен блок на автомобила. Това са диагностични кодове свързани с неизправности (DTC) и параметрите на сензорите в на превозното средство (PID) (идентификатори на
параметрите за бордовата диагностика). Известни са 10 диагностични режима, описани в най-новия стандарт OBD-II SAE J1979. Диагностичния режим 01 дава възможност за прочитане на текущата информация от сензорите на превозното средство.
Конструкция на мобилно устройство за бордова диагностика
Разработеното мобилно устройство за бордова диагностика на превозни средства се свързва към диагностичния порт на превозното средство и прочита данните от ECU в реалното време. Системата е преносима и е проектирана с възможност, да установи комуникация с всеки автомобил без да пречи на функциите за управление. Конструираното устройство дава възможност за измерване на следните параметри в реално време: напрежение на зареждане на батерията, температура на въздуха постъпващ във всмукателния колектор, налягане на въздуха във всмукателния колектор, температура на охладителната течност, натоварване на двигателя. Принципна схема на устройството е представена на фигура 1.
Фигура1.
При конструирането на устройството е използване оригиналната принципна схема представена в документацията на ELM 327, която е модифицирана като към нея е добавен безжичен блутут модул BTM 222. Комуникацията между двете схеми се осъществява чрез сериен асинхронен интерфейс. Транзисторите на схемата имат функция да съгласуват логическите нива между двата модула.
Интегрална схема ELM 327
Както е известно ELM327 представлява микроконтролер PIC18F2480 и е програмиран от ELM Electronics за да бъде интерфейс между RS232 и OBDII за превозни средства, които използват протоколи ISO-15765-4 CAN, SAE-J1850 PWM, SAE-J1850 VPW, ISO-9141-2, ISO-14230-4 и SAE-J1939. ELM327 поддържа всички протоколи за OBD. Като има възможност за автоматично идентифициране и интерпретиране на съответния протокол, също така е възможно програмиране чрез AT команди. Командите на OBD се състоят от 2 байта (понякога повече), като първият байт дефинира диагностичния режим а вторият - определя идентификатора на съответния параметър PID. Тази информация се изпраща към превозното средство, като пакет от данни. ELM327 добавя допълнителните байтове за заглавие и контролна сума към двата командни байта на OBD командата. Типична структура на съобщенията, която се използва от стандартите ASE J1850, ISO 9141 -2 и ISO 14230-4. Е представена на фигура2. Тя използва 3 заглавни байта, които съдържат информация за приоритета, приемника и предавателя.
Фигура 2.
Например за да се прочете текущата скорост на автомобила е необходимо към ЕКУ да се изпрати команда ," 01 0D" , където "01" е номера диагностичен режим в който се четат данните от сензорите а "0D" е идентификатора за параметъра на скоростта. В този случай отговора изпратен към четящото устройство ще бъде "41 0D 22". Първият байт показва режима на работа, шестнадесетичната стойност „41" съответства на режим 1. Вторият байт ,"0D" е идентификатора за параметъра за скоростта, който е изпратен със съобщението. Следващия байт съдържа стойността на параметъра на превозното средство в случая 0x22 и съответства на 34 km/h. Типичната структура на съобщенията за отговор е показанана на фигура 2.
Блутуут модул BTM222
ELM 327 е програмиран да изпраща съобщенията чрез UART интерфейс, където в този случай е свързан модула BTM222. По този начин се осигурява връзка с устройства като мобилни телефони и персонални компютри. Използвания модул е клас 1 (20 dBm) и има приблизителен обхват от 100 метра. Серийните данни се предават асинхронно от / към ЕЛМ 327 със скорост 9600 bps.
Софтуер за мобилно приложение
За визуализиране на информацията, получена от електронния контролен модул на превозното стредство е разработен софтуер за мобилни устройства, използващи операционна система Android. Софтуера e разработен чрез интегрираната среда RAD studio и е проектиран да изпълнява следните задачи: свързване с Bluetooth модула, изпращане на съобщения за заявка на информация към ОБД, приемане на информация от ОБД, визуализиране на информацията в удобна за потребителя форма. Блок диаграма на разработения софтуер е представена на фигура 3.
Съобщенията за заявка на данни, които се изпращат от контролния софтуер са оформени както е спазена структурата на съобщенията показана на фигура 1. Aдресите на идентификатори на параметрите PID, които могат да се четат и визуализират чрез софтуера са представени в таблица 1 .
Параметър PID Минимална стойност Максимална стойност Формула
Натоварване 0x04 0 % 100 % A
Температура на 0x05 -40 °C 215 °C A
охлаждаща течност 2.55
Налягане на въздуха във 0x0B 0 kPa 255 kPa A
входния колектор
Температура на входния 0x0F -40 °C 215°C А - 40
въздух
MAF (дебитомер) 0x10 0 gr/sec 655.35 gr/sec 256.(A+B)/100
Напрежение ECU 0x42 0 V 655.35 V 256.(A+B)/100
Налягане на горивото 0 kPa 765 kPa 3.A
ЕГР калпан позиция 0x2C 0 % 100 % A Z55
Таблица1
Софтуерът е проектиран така че съществува възможност за използване на устройството като допълнителен измерителен прибор към наличното оборудване на автомобила. Потребителския интерфейс представящ тази опция е показан на фигура 4. При този режим на екрана на устройството се изобразяват два индикатора които могат да показават различни параметри. Смятаната на индикатора за съответния параметър става чрез докосване на екрана на мобилното устройство върху площта където той е изобразен. Чрез допълнителното потребителско меню, представено на фигура 5 може да се стартира едновременно измерване на девет параметъра, като получените резултати се визуализират на екрана в десетичен вид.
Старт на устройството
7 J «1«. AM 8:36
Търсене на устройства снабдени с bluetooth
Устройството е открито :
Свързване
Успешно свързване [
Излращане на съобщение към ЕКУ
Приемане на съобщение от ЕКУ
Преобразуване на резултата в десетичен вид
Визуализиране на резултата
Фигура 3
Съобщение "Няма намерени устройства"
А
А4 13 X
о- 1е 14
-\ч во ''л.
Z Von 4 ^ «- А
§■•»•» Jjp т-ва 1за-
V^l 13 J V*^ \
О at
Фигура 4
START STOP
□ LOAD ООО %
□ WATER ООО С ° □ BATTERY ООО
□ INT. PRESSURE ООО kPa □ FUEL PRESS 000
□ INT. AIR TEMP ООО с QESRCOMAND 000
□ MAF 000 gr/sec □ EGR ERROR 000
' ill «I* ■ AM 8:36
kPa
%
*
BLUETOOTH TROUBLE CODE
Фигура 5
Заключение:
Представеното мобилно устройство за бордова диагностика е базирано на интегралната схема ELM327 която осигурява комуникация между автомобилните диагностични интерфейси (OBDII) и стандартен сериен интерфейс, към който е свързан Bluetooth модул. Получената информация от електронния контролен блок на превозното средство се предава чрез Bluetooth модула към смартфон където се визуализира в подходящ за потребителя вид. Разработения за целта софтуер дава възможност за избор на различни потребителски опции които разширяват възможните приложения на устройството.
Литература:
[1] E/E Diagnostic Test Modes Equivalent to ISO/DIS 15031-5, SAE Std.J1979 200 204, 2002.
[2] S.-H. Baek and J.-W. Jang, "Implementation of integrated obd-ii con-nector with external network,"Information Systems, vol. 50, pp. 69-75,2015
[3] Reza Malekian , Ntefeng Ruth Moloisane , Lakshmi Nair , B. T. Maharaj , Uche A. K. Chude-Okonkwo , Design and Implementation of a Wireless OBD II Fleet Management System, IEEE Sensors Journal Volume: 17 , Issue: 4 , Feb.15, 15 2017
[4] Ashraf Tahat, Ahmad Said, Fouad Jaouni, Waleed Qadamani, Android-Based Universal Vehicle Diagnostic and Tracking System, Digest of Technical Papers - IEEE International Conference on Consumer Electronics ■ June 2012
