一种汽车线控转向系统的故障诊断系统的制作方法

专利名称：一种汽车线控转向系统的故障诊断系统的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车领域，特别是涉及汽车线控转向系统的嵌入式软 件设计和车载诊断。
背景技术：
汽车的安全性为汽车性能主要指标之一 ，因此汽车车载控制器的 软硬件设计日益融入汽车的故障诊断技术中。目前汽车车载控制器主 要通过车载诊断通讯的方法将存于车载控制器的故障读出。车载诊断
通讯主要通过车载CAN网络来进行实时传输。由于CAN车载网络具有 通讯速率高，实时性可靠性强等特点，目前国际诊断通讯已由早期的K 线诊断，转换成CAN诊断。CAN通讯是CAN诊断实现的硬件基础。 在已有技术中，车用实时智能故障监测装置及方法(专利号 CN200610039723. 8 )中公开该装置由外壳及外壳内置有的液晶驱动显 示模块、电子组件电路板以及为两部件供电的电源系统组成，所述的 电子组件电路板内容为带A/D转换的微处理器以及分别与微处理器 线路连接的CAN总线智能接收模块、故障中英文字提示内容存储器、 故障中英提示语音模块、功能切换及设置电路、故障信息存储器，控 制器、液晶驱动显示模块的I/O 口与电子组件电路板的I/O 口相连接 等，车用实时智能故障监测装置，是汽车故障的监测器械，可连续监 测行驶汽车故障。通过上述技术，可以实现从CAN总线读取车载状态 信息并进行故障信息读取并显示等，但是该项技术未涉及线控转向系 统，并未做出关于嵌入式软件的分层架构，以减少软件之间的强耦合 等的说明。

发明内容
本发明用于对安全性要求极高的汽车线控系统中，根据汽车嵌入 式软件设计的特点进行线控转向系统故障诊断设计。
本发明所涉及的故障诊断系统是线控转向系统的 一 部分。
本发明提出一种汽车线控转向系统的故障诊断实现方式，实现对 线控转向系统的故障诊断处理。根据线控转向的硬件外设，提出线控 转向故障诊断的分层软件设计架构，并给出线控转向故障通讯框图。
本发明公开了 一种汽车线控转向系统的故障诊断系统，采用嵌入
式分层架构，包括线控转向控制模块、CAN通讯、CAN诊断通讯、硬 件抽象层、故障判断检测模块，1/0驱动及操作系统，其特征在于线 控转向控制才莫块包含算法及处理，接收来自CAN通讯、CAN诊断通讯的 信号，经过控制策略处理给出相应输出信号，并通过CAN通讯、CAN诊 断通讯将信号传递至硬件；CAN通讯分为CAN网络管理及CAN应用层， CAN网络管理处在CAN应用层和1/0驱动之间，同时响应整车网关的网 络信号的管理；CAN诊断通讯分为CAN诊断传输层及CAN诊断应用层， CAN诊断传输层进行多帧处理以及相关底层时间设置，CAN诊断应用层 处理各个诊断通讯过程中具体所用的诊断服务；硬件抽象层进行数据 处理和检测，为线控转向控制模块提供直接可以使用的变量；故障判 断检测模块主要提供故障判断策略及算法；操作系统为线控转向控制 模块进行时间的分配和调度。
进一步，CAN诊断传输层从1/0驱动的CAN驱动中接收CAN信息， 进行多帧和时间处理，并传递给CAN诊断应用层；CAN诊断应用层从 CAN诊断传输层接收信息，进行判断，并调用线控转向控制模块相关诊 断信息，给出回复；诊断回复通过CAN诊断传输层传递给CAN驱动， 并发送到CAN网络。
进一步，CAN应用层进行信号列表中的相关信号处理，从网络中接 收信息送给线控转向控制模块处理，并接收线控转向控制模块信息将 其传送到CAN网络上。进一步，CAN网络管理从CAN驱动接收信息，并进行网络管理配置， 转发给CAN应用层，CAN应用层接收判断，并传递给线控转向控制模块， 在有故障发生时，线控转向控制模块给CAN应用层发送信号，CAN应用 层将信号传递给CAN网络管理，CAN网络管理传递给CAN驱动，CAN驱 动程序通过硬件设置发送到CAN网络。
进一步，硬件抽象层从1/0驱动接收相关传感器、开关的输入信 号，其中模拟量通过ADC模块来进行，数字量通过GPIO模块进行，P丽 脉冲通过P丽模块来进行。硬件抽象层接收到相关信号后，进行数据 处理及信号转换，将信号由物理状态转换为逻辑量，即故障诊断检测 模块可以处理的信息。
进一步，故障诊断检测模块从硬件抽象层接收信号，并更新线控 转向控制模块传递过来的最新信息，进行相关故障策略处理，发现故 障时将信息传递给线控转向控制模块，线控转向控制模块通过CAN诊 断通讯发送到CAN网络。
本发明对线控转向系统进行故障诊断，提高了系统的可靠性和安 全性。
本发明提出嵌入式软件的分层架构，有利于减少软件之间的强耦 合，有利于进行测试调试，减少程序开发的时间和成本。
本发明提供线控转向控制器与外界的诊断通讯， 一旦发生故障， 线控转向控制器通过CAN网络和仪表控制器通讯，发送相关信息，点 亮报警指示灯。售后维修人员、诊断测试人员可以用诊断测试设备利 用CAN总线进行CAN诊断通讯，从线控转向控制器中读取相关故障， 进行维修。此法简洁便利，极大的方便了售后维修人员，并减少了相 关故障诊断和判断的时间。


图1:线控转向系统的分层架构示意图；图2:线控转向系统故障诊断通讯示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行进一 步描述。
图1示出了线控转向系统的分层架构。线控系统故障诊断分层架 构主要由线控转向控制模块，CAN通讯(包括CAN网络管理和CAN应用 层)和CAN诊断通讯(包括CAN诊断传输层和CANit断应用层)，故 障判断4全测模块和硬件抽象层HAL (Hardware Abstract Layer),低端 驱动程序(Low Level Drive Layer/InputOutput Driver本文简称I/O 驱动)及操作系统组成。
本发明提出嵌入式软件的分层架构，有利于减少软件之间的强耦 合，有利于进行测试调试，减少程序开发的时间和成本。本发明对线 控转向系统进行故障诊断，提高系统可靠性和安全性。
下面对各个模块进行具体描述。
1、 线控转向控制模块
软件架构中，线控转向控制模块属于策略层次，主要包含各种算 法及处理。如回正算法，阻尼算法，电机补偿算法，助力特性算法， 容错处理等。
2、 CAN诊断通讯
CAN通讯和CAN诊断通讯根据国际OSI开发式互联系统参考才莫型来 进行，两个通讯都通过CAN总线来进行，因此底层驱动都为CAN驱动。
本发明中，CAN诊断通讯所用协议为国际ISO 15765及ISO 14229 标准。故障码定义遵循国际标准ISO 15031-5标准。CAN诊断通讯分为 CAN诊断传输层及CAN诊断应用层，其底层驱动即CAN驱动。诊断传输 层主要处理通讯过程中的数据超过八个字节的情况即多帧处理，以及 相关底层时间设置。诊断应用层主要处理各个诊断通讯过程中具体所 用的诊断服务。CAN诊断传输层从低端驱动程序的CAN驱动中接收CAN 信息，进行多帧和时间处理，并传递给CAN诊断应用层。CAN诊断应用层从CAN传输层接收信息，进行判断，并调用线控转向控制模块相关 诊断信息，给出回复。诊断回复通过CAN诊断传输层传递给CAN驱动， 并发送到CAN网络。
3、 CAN通讯。
CAN通讯主要分为CAN网络管理及CAN应用层。CAN网络管理处在 CAN应用层和CAN驱动之间，属于两者之间的接口，同时响应整车网关 的网络信号的管理。CAN应用层主要进行信号列表中的相关信号处理， 从网络中接收信息送给线控转向控制模块处理，并可接收线控转向控 制模块信息将其传送到CAN网络上。
CAN网络管理从C緒驱动接收信息，并进行网络管理配置，转发给 CAN应用层。CAN应用层接收判断，并传递给线控转向控制才莫块。在有 故障发生时，线控转向控制模块会给应用层信号，应用层传递给网络 管理，网络管理传递给CAN驱动，CAN驱动程序通过硬件设置发送到 CAN网络。
4、 硬件抽象层HAL硬件抽象层HAL主要做各种数据处理和检测，为线控转向控制模
块提供直接可以使用的变量。如ADC模拟数据过滤及处理，并行口消
抖处理，PWM脉冲调制信号处理等等。
硬件抽象层从低端驱动接收相关传感器，开关的输入信号。模拟量
通过ADC模块来进行，数字量通过GPIO模块，PWM脉冲通过P丽模块
来进行。硬件抽象层接收到相关信号即相关电平信号后，进行数据处
理如数字消抖，模拟量定标。硬件抽象层数字处理后还需要进行信号
转换，将信号由物理状态转换为逻辑量即诊断检测模块可以处理的信 白
5.故障判断检测模块
故障判断检测模块主要是故障判断策略及其处理。该模块从硬件抽 象层接收信号，并更新线控转向控制模块传递过来的最新信息，进行 相关故障策略处理即故障算法处理。发现故障时会将信息传递给线控转向控制模块，线控转向控制模块通过CAN诊断通讯发送到CAN网络。
CAN诊断通讯是线控转向系统和外部诊断测试设备进行通讯的桥 梁。而CAN通讯/人整车CAN网络中及时获取和线控转向系统的相关的 信息，并提供信息给线控转向控制模块及故障判断检测模块。故障判 断检测模块根据信息进行故障算法处理，线控转向控制系统软件根据 相关信息进行策略算法处理。
6、 操作系统
操作系统设计较为简单，主要为各个线控转向控制模块的时间分 配和调度。
7、 1/0驱动
低端驱动程序即I/O驱动含有常规与主控芯片接口的模块或程序， 本部分程序主要和主控芯片MCU相关，通过设置MCU相关硬件寄存器 为其它相关软件模块的接口提供信息。主要底层驱动模块如通用并行 口 GPIO，模拟模块ADC，脉冲调制模块P丽，低压检测模块，系统初始 化模块，计时器模块，看门狗模块，CAN驱动模块等。 图2示出了线控转向系统与外界的诊断通讯。 仪表控制器为整车控制器之一，主要用于整车各种信息提示，各 个控制器报警信号灯提示。仪表控制器和线控转向系统通过CAN线进 行CAN通讯。
外部诊断测试设备也称为诊断仪，该设备用于售后维修，生产线 在线诊断。该设备根据其CAN诊断通讯功能，由0BD^妄口通过CAN线 连接线控转向系统进行实时故障诊断通讯。该设备通过诊断通讯功能， 实时从线控系统中获取线控系统的故障诊断信息，并显示于其屏幕供 售后维修人员，技术人员进行故障分析参考。
具体实施过程
发生故障时，线控转向控制系统通过CAN通讯发送信号给仪表控 制器，仪表控制器收到信号后点亮报警指示灯，给出故障提示。
外部测试设备通过OBD接口和线控转向系统进行通讯，并读取相关故障码、故障信息。通过查看故障码和故障信息，进行线控转向系 统的维修。
权利要求
1、一种汽车线控转向系统的故障诊断系统，采用嵌入式分层架构，包括线控转向控制模块、CAN通讯、CAN诊断通讯、硬件抽象层、故障判断检测模块，I/O驱动及操作系统，其特征在于线控转向控制模块包含算法及处理，接收来自CAN通讯、CAN诊断通讯的信号，经过控制策略处理给出相应输出信号，并通过CAN通讯、CAN诊断通讯将信号传递至硬件；CAN通讯分为CAN网络管理及CAN应用层，CAN网络管理处在CAN应用层和I/O驱动之间，同时响应整车网关的网络信号的管理；CAN诊断通讯分为CAN诊断传输层及CAN诊断应用层，CAN诊断传输层进行多帧处理以及相关底层时间设置，CAN诊断应用层处理各个诊断通讯过程中具体所用的诊断服务；硬件抽象层进行数据处理和检测，为线控转向控制模块提供直接可以使用的变量；故障判断检测模块主要提供故障判断策略及算法；操作系统为线控转向控制模块进行时间的分配和调度。
2、 根据权利要求1所述的故障诊断系统，其特征在于CAN诊断 传输层从1/0驱动的CAN驱动中接收CAN信息，进行多帧和时间处理， 并传递给CAN诊断应用层；CAN诊断应用层从CAN诊断传输层接收信息， 进行判断，并调用线控转向控制模块相关诊断信息，给出回复；诊断 回复通过CAN诊断传输层传递给CAN驱动，并发送到CAN网络。
3、 根据权利要求1或2所述的故障诊断系统，其特征在于CAN 应用层进行信号列表中的相关信号处理，从网络中接收信息送给线控 转向控制模块处理，并接收线控转向控制模块信息将其传送到CAN网 络上。
4、 根据权利要求l、 2或3所述的故障诊断系统，其特征在于 CAN网络管理从CAN驱动接收信息，并进行网络管理配置，转发给CAN 应用层，CAN应用层接收判断，并传递给线控转向控制模块，在有故障 发生时，线控转向控制模块给CAN应用层发送信号，CAN应用层将信号 传递给CAN网络管理，CAN网络管理传递给CAN驱动，CAN驱动程序通 过硬件设置发送到CAN网络。
5、 根据权利要求1 - 4任一项所述的故障诊断系统，其特征在于 硬件抽象层从1/0驱动接收相关传感器、开关的输入信号，其中模拟 量通过ADC才莫块来进行，数字量通过GPIO才莫块进行，P丽脉沖通过PWM 模块来进行。
6、 根据权利要求5所述的故障诊断系统，其特征在于硬件抽象 层接收到相关信号后，进行数据处理及信号转换，将信号由物理状态 转换为逻辑量，即故障诊断检测模块可以处理的信息。
7、 根据权利要求5或6所述的故障诊断系统，其特征在于故障 诊断检测模块从硬件抽象层接收信号，并更新线控转向控制模块传递 过来的最新信息，进行相关故障策略处理，发现故障时将信息传递给 线控转向控制模块，线控转向控制模块通过CAN诊断通讯发送到CAN 网络。
全文摘要
本发明公开了一种汽车线控转向系统的故障诊断系统，采用嵌入式分层架构，包括线控转向控制模块、CAN通讯、CAN诊断通讯、硬件抽象层、故障判断检测模块，I/O驱动及操作系统，线控转向控制模块接收来自CAN通讯、CAN诊断通讯的信号，经过控制策略处理给出相应输出信号，并通过CAN通讯、CAN诊断通讯将信号传递至硬件。本发明提出嵌入式分层架构，有利于减少软件之间的强耦合，有利于进行测试调试，减少开发的时间和成本。
文档编号H04L12/28GK101559746SQ20091014236
公开日2009年10月21日 申请日期2009年6月1日 优先权日2009年6月1日
发明者李娟娟 申请人:奇瑞汽车股份有限公司