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汽车诊断与车载诊断系统(OBD)简介
1、概述 汽车诊断(Vehicle Diagnosis)是指对汽车在不解体(或仅卸下个别零件)的条件下，确定汽车的技术状况，查明故障部位及原因的检查。随着现代电子技术、计算机和通信技术的发展，汽车诊断技术已经由早期依赖于有经验的维修人员的“望闻问切”，发展成为依靠各种先进的仪器设备，对汽车进行快速、安全、准确的不解体检测。
为了满足美国XX局（EPA）的排放标准，20世纪70年代后和80年代初，汽车制造商开始采用电子控制燃油输送和点火系统，并发现配备空燃比控制系统的车辆如果排放污染超过管制值时，其氧传感器通常也有异常，由此逐渐衍生出设计一套可监控各排放控制元件的系统，以在早期发现可能超出污染标准的问题车辆。这就是车载诊断系统(On-Board Diagnostics，缩写为OBD)。OBD系统随时监控发动机工况以及尾气排放情况，当尾气超标或发动机出现异常后，车内仪表盘上的故障灯(MIL)或检查发动机灯(Check Engine)亮，同时动力总成控制模块(PCM)将故障信息存入存储器，通过一定的程序可以将故障码从PCM中读出。根据故障码，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。OBD-II是20世纪90年代推出的新的ODB标准，几乎提供了完整的发动机控制，并监控底盘、车身和辅助设备，以及汽车的诊断控制网络。
2、汽车诊断接口
OBD - II的规范规定了标准的硬件接口-- 16针（2x8）的J1962插座。OBD - II接口必须在方向盘2英尺范围内，一般在方向盘下。
SAE的J1962定义了OBD-II接口的引脚分配如下： 3、与汽车诊断有关的主要通信协议
20世纪90年代中期，为了规范车载网络的研究设计与生产应用，美国汽车工程师协会(SAE)下属的汽车网络委员会按照数据传输速率划分把车载网络分为Class A、Class B、Class C三个级别。
目前OBD使用的通信协议主要有5种：ISO9141、KWP2000、SAEJ1850(PWM)、SAEJ1850(VPW)、CAN。大部分车辆只实现了某一种协议，我们可以根据J1962插座上有哪些引脚来推断所使用的协议。下面对KWP2000、SAEJ1850(PWM)、SAEJ1850(VPW)和CAN进行简单的介绍。 3.1 KWP2000
KWP2000（Keyword Protocol 2000）欧洲汽车领域广泛使用的一种车载诊断协议，该协议实现了一套完整的车载诊断服务，并且满足EOBD标准。
KWP2000最初是基于K线的诊断协议，由于K线物理层和数据链路层在网络管理和通讯速率上的局限性，使得K线无法满足日趋复杂的车载诊断网络的需求。而CAN网络（Controller Area
Network）由于其非破坏性的网络仲裁机制、较高的通讯速率（可达1M bps）和灵活可靠的通讯方式，在车载网络领域广受青睐，越来越多的汽车制造商把CAN总线应用于汽车控制、诊断和通讯。近年来欧洲汽车领域广泛采用了基于CAN总线的KWP2000，即ISO15765协议，而基于K线的KWP2000物理层和数据链路层协议将逐步被淘汰。
基于K线的KWP2000协议
基于K线的KWP2000协议波特率为10.4 kbps，用单线(K线)通信，也可用双线(K线和L线)通信，目前多用单线通信。K线本质上是一种半双工串行通信总线。
基于K线的KWP2000协议的报文包括报文头、数据域和校验和三部分，如表3所示。 表3中各参数含义如下:
报文头：Fmt－帧字节; Tgt*－目标地址; Src*－源地址; Len*－附加长度字节。
*可选字节，取决于格式字节Fmt的A1A0位
数据域：Sld－服务标识符，数据域的第一个字节; Data－数据字节;。 校验和：CS。
诊断设备可以采用两种方式对ECU进行初始化――5Baud初始化和快速初始化，对于这两种初始化的时序在数据链路层协议中均有明确规定。
基于CAN总线的KWP2000协议[7]
基于CAN总线的KWP2000协议是把KWP2000应用层的诊断服务移植到CAN总线上。数据链路层采用了ISO 11898-1协议，该协议是对CAN2.0B协议的进一步标准化和规范化；应用层采用了ISO 15765-3协议，该协议完全兼容基于K线的应用层协议14230-3，并加入了CAN总线诊断功能组；网络层则采用ISO 15765-2协议，规定了网络层协议数据单元（N_PDU，如表5所示）与底层CAN数据帧、以及上层KWP2000服务之间的映射关系，并且为长报文的多包数据传输过程提供了同步控制、顺序控制、流控制和错误恢复功能。
1) 地址信息：包含源地址（SA）、目标地址（TA）、目标地址格式（TA_Type）和远程地址（RA）
2) 协议控制信息：有四种帧格式，即单帧（SF）、第一帧（FF）、连续帧（CF）和流控制帧（FC）
3) 数据域：KWP2000服务标识符（Service ID）+ 服务参数
应用层协议规定了四种服务数据结
构，.Request、.Indication、.Response和.Confirm，分别用于诊断设备（Tester）的服务请求、ECU的服务指示、ECU的服务响应和Tester的服务确认。这些数据结构中包含了地址信息、服务请求ID和服务请求参数等内容。基于CAN总线的KWP2000诊断服务流程如图3所示。