2．4G射频的CAN总线汽车故障诊断仪

2.2.2 接收端电路原理

图4是系统接收端电路原理。由于TMU3100由PC供电，而PC机USB接口所提供的电压VDD干扰较大，故对VDD进行了π滤波。



由于TMU3100没有SPI模块，故可以通过PB、PB[0]按照SPI协议与nRF2401的SPI口来进行通信。对nRF2401配置控制使能CS和接收、发送使能CE分别由KSO和KSO[13]控制。nRF2401接收到数据包后，DRl将被置高电平，因此TMU3100可以通过查询KSl6的状态判断足否接收到数据。

3 软件设计

系统的软件设计包括发射端软件设计、接收端软件设计和PC端软件设计。

3.1 发射端软件设计

发射端流程如图5所示。软件设计主要实现两项功能：第一是实现CAN总线上数据的采集；第二是实现将采集后的数据通过射频进行发射。



上电后，首先对CAN模块进行初始化。然后初始化nRF2101，并与接收端建立连接。当发送完CAN数据后没有收到ACK信号时，就跳频；然后通知发送端准备接收重发的CAN数据，直到接收到ACK信号。

为了防止空中干扰，采用了自动跳频的空中协议，即无论是否接收到ACK信号都进行跳频，因此可以防止某个频段的强干扰，进而降低误码率。

3.2 接收端软件设计

接收端软件流程如图6所示。软件设计主要实现两项功能：第一是实现枚举；第二是实现将接收到的数据通过USB上传到PC。上电后，首先完成对TMU3100的配置，并与PC机枚举；枚举成功后就对nRF2401进行配置，并与发射端建立连接。当接收到数据包后，首先判断是CAN数据还是重传数据命令。如果是CAN数据包，则向发射端返回ACK信号并跳频，然后将接收到的数据通过USB传至PC；如果是重传命令，则先跳频，然后置重传标志，表示下个数据包是重传的数据包。

TMU3100被配置为标准HID类，这样就不用为设备开发驱动程序，而是使用Windows提供的标准HID类驱动程序。

3.3 PC端软件设计

PC端软件由应用程序和设备驱动程序组成。Windows为标准USB没备提供了完善的内置驱动，本系统采用Windows自带的HID类驱动，只要将TMU3100配置为HID类，即可完成与PC机的通信。这省去了开发设备的驱动程序，极大地简化了上位机软件的开发。

上位机的应用程序首要实现的功能是，要实现对TMU3100端点的读写，用VC++语言编写，可以把USB设备当成文件来操作。用CreateFiile()函数获得USB句柄，为读访问或写访问打开指定端点。用DeviceControl()来进行控制操作，用ReadFile()从指定端点读取数据，用WriteFile()向端点写入数据。

当CAN总线上的数据被采集到PC后，就可以进行故障诊断了。故障诊断代码是依照KWP2000应用层规定的故障代码设计的，是目前国际上通用的，现将其应用于CAN的应用层，将来可以用全新的CAN上层协议取代。故障诊断代码定义在SSF14230中。SAE J1979中，由车辆制造商或系统供应者定义的服务标志符数值的不同范围，如表1所列。



此表中以十六进制数表示的服务标志符，同数据链路层中数据字节内的SID服务识别字节对应。不同的SID值代表不同的服务请求，故障诊断程序必须符合此应用层标准，才能识别不同的十六进制代码所代表的不同的故障信息。

4 结论

本文设计的2．4G无线车载CAN总线故障诊断仪，由于采用了自动跳频的空中协议，所以误码率几乎接近零，在14 m内仍能进行可靠的工作。系统使用国际上通用的诊断代码，使程序具有通用性和实用性；以PC作为硬件平台，无需专门开发硬件平台，可大大降低开发成本并且易于实现设备的升级和维护；使用USB接口和2．4G无线通信，具有即插即用、不受空间限制、数据传输实时性强的特点。