基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪的制作方法

本实用新型涉及汽车诊断系统技术领域，特别涉及一种基于K线的 KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪。

背景技术：

汽车诊断仪，也被称为汽车诊断电脑，他在运用现代检测技术、电子技术、计算机应用技术，对汽车实施不解体检测、诊断，它可以检测、诊断出起汽车的各种性能参数，为全面、准确评价汽车的技术状况、使用性能提供可靠依据；它通过汽车ECU的故障码能够快速查出可能出现故障的状况，为故障排除提供信息。国内外均有开发出用于汽车电控系统故障诊断的应用系统，但是，存在价格昂贵或者笨重的缺点，因此，开发出功能齐全，轻便，适用且价格适中的诊断设备很有必要。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪，旨在提供一种轻巧、便捷且结构简单的汽车诊断仪。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪包括壳体，设置在所述壳体内的诊断电路及设置在所述壳体上的多个按键，所述诊断电路包括MCU控制器、KWP转换电路、LCD 显示屏、按键电路及电源电路；所述多个按键与所述按键电路电性连接，所述电源电路、所述按键电路及所述LCD显示屏均与所述MCU控制器电性连接，所述MCU控制器还经由所述KWP转换电路与汽车的诊断接口电性连接，所述诊断接口与汽车的电控电路电性连接；其中，

所述KWP转换电路，用于对所述电控电路输出的数据流以及MCU控制器输出的故障消除指令进行电平转换，以使所述MCU控制器与所述电控电路之间的通信遵循基于K线的KWP2000通信协议；

所述按键电路，用于输出不同触发信号至所述MCU控制器，以在所述 LCD显示屏中对所述电控电路输出的数据流内的故障码进行查询，以及控制所述MCU控制器输出故障消除指令至所述电控电路，以进行故障的消除；

所述MCU控制器，用于通过所述KWP转换电路与所述汽车电控电路进行信号通讯，以获取所述电控电路输出的数据流，且从所述数据流中获取故障码，并将所述数据流和所述故障码输出至所述LCD显示屏，以供所述LCD 显示屏对所述数据流和所述故障码进行显示。

优选地，所述KWP转换电路包括第一KWP转换子电路及第二KWP转换子电路；所述第一KWP转换子电路的第一信号端与所述MCU控制器的第一信号端连接，所述KWP转换子电路的第二信号端与所述诊断接口的第一信号端连接，所述第二KWP转换子电路的第一信号端与所述MCU控制器的第二信号端连接、所述第二KWP转换子电路的第二信号端与所述MCU控制器的第三信号端连接，所述第二KWP转换子电路的第三信号端与所述诊断接口的第二信号端连接。

优选地，所述第一KWP转换子电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一NPN三极管、第二NPN三极管及第一工作电压输入端；

所述第一电阻的第一端为所述第一KWP转换子电路的第一信号端，所述第一电阻的第二端与所述第一NPN三极管的基极连接，所述第二电阻的第一端及所述第四电阻的第一端均与所述第一工作电压输入端连接，所述第二电阻的第二端及所述第三电阻的第一端均与所述第一NPN三极管的集电极连接，所述第一NPN三极管的发射极接地，所述第三电阻的第二端与所述第二 NPN三极管的基极连接，所述第四电阻的第二端与所述第二NPN三极管的集电极的连接节点为所述第一KWP转换子电路的第二信号端，所述第二NPN 三极管的集电极与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端接地。

优选地，所述第二KWP转换子电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第三NPN三极管、第四 NPN三极管、比较器及所述第一工作电压输入端；

所述第六电阻的第一端为所述第二KWP转换子电路的第一信号端，所述第六电阻的第二端与所述第三NPN三极管基极连接，所述第三NPN三极管的发射极接地，所述第七电阻的第一端、所述第九电阻的第一端、所述第十二电阻的第一端及所述比较器的反相输入端均与所述第一工作电压输入端连接，所述第七电阻的第二端及所述第八电阻的第一端均与所述第三NPN三极管的集电极连接，所述第八电阻的第二端与所述第四NPN三极管的基极连接，所述第四NPN三极管的集电极、所述第九电阻的第二端及所述第十一电阻的第一端的连接节点为所述第二KWP转换子电路的第三信号端，所述第四NPN 三极管的发射极与所述第十电阻的第一端连接，所述第十电阻的第二端接地，所述第十一电阻的第二端与所述比较器的同相输入端连接，所述第十二电阻的第二端及所述比较器的输出端为所述第二KWP转换子电路的第二信号端。

优选地，所述电源电路包括稳压器、第一电容、第二电容、第三电容及第二工作电压输入端；所述稳压器的电压输入端及所述第一电容的第一端均与所述第二工作电压输入端连接，所述第一电容的第二端及所述稳压器的接地端均接地，所述稳压器的电压输出端、所述第二电容的第一端及所述第三电容的第一端的连接节点为所述电源电路的输出端，所述第二电容的第二端及所述第三电容的第二端均接地。

优选地，所述基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪还包括用于存储所述数据流的FLASH存储器，所述FLASH存储器与所述MCU 控制器电性连接。

优选地，所述基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪还包括USB接口，所述MCU控制器通过所述USB接口与上位机电性连接。

本实用新型技术方案通过采用设计一种基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪，该基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪包括壳体，设置在壳体内的诊断电路及设置在壳体上的多个按键，诊断电路包括MCU控制器、KWP转换电路、按键电路、LCD显示屏及电源电路；工作时，MCU控制器通过KWP转换电路与汽车电控电路的诊断接口进行双向的半双工通信，MCU控制器与电控电路之间的通信遵循基于K线的 KWP2000诊断协议，KWP转换电路对数据流进行电平转换，同时通过LCD 显示屏进行数据流以及故障码的相关显示，并可通过按键电路进行选择查看，并输出故障清除指令至电控电路以进行故障的清除。本实用新型基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪结构简单，易于实现，并且方便携带。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪一实施例的功能模块示意图；

图2为本实用新型基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪一实施例中第一KWP转换子电路的电路结构示意图；

图3为本实用新型基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪一实施例中第二KWP转换子电路的电路结构示意图；

图4为本实用新型基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪一实施例中电源电路的电路结构示意图；

图5为本实用新型基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪另一实施例的功能模块示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪。

如图1所示，图1为本实用新型基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪一实施例的功能模块示意图，本实施例中，基于K线的KWP2000 通信协议的手持式汽车诊断仪包括壳体(图未示出)，设置在所述壳体内的诊断电路100及设置在所述壳体上的多个按键，所述诊断电路100包括MCU控制器110、KWP转换电路120、LCD显示屏150、按键电路140及电源电路130；所述多个按键与所述按键电路140电性连接，所述电源电路130、所述按键电路140及所述LCD显示屏150均与所述MCU控制器110电性连接，所述 MCU控制器110还经由所述KWP转换电路120与汽车的诊断接口220电性连接，所述诊断接口220与汽车的电控电路210电性连接；其中，

所述KWP转换电路120，用于对所述电控电路210输出的数据流以及 MCU控制器110输出的故障消除指令进行电平转换，以使所述MCU控制器 110与所述电控电路210之间的通信遵循基于K线的KWP2000通信协议；

所述按键电路140，用于输出不同触发信号至所述MCU控制器110，以在所述LCD显示屏150中对所述电控电路210输出的数据流内的故障码进行查询，以及控制所述MCU控制器110输出故障消除指令至所述电控电路210，以进行故障的消除；

所述MCU控制器110，用于通过所述KWP转换电路120与所述汽车电控电路210进行信号通讯，以获取所述电控电路210输出的数据流，且从所述数据流中获取故障码，并将所述数据流和所述故障码输出至所述LCD显示屏150，以供所述LCD显示屏150对所述数据流和所述故障码进行显示。

需要说明的是，本实施例中，电控电路210指的是电子控制单元，简称 ECU，电控电路210的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，电控电路210由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。电控电路210内部故障检测电路能在汽车运行过程中不断监控电控系统各个元件工作，当发现电子元件有故障时能自动启动故障运行程序，将故障以代码的形式储存在电脑的RAM 中，同时通过仪表故障指示灯发出故障警告信号，汽车诊断仪是唯一能够与电控电路210直接进行交流信息的设备，汽车诊断仪通过与汽车的诊断接口 220在一定协议支持下与电控电路210进行互相通讯交流各种信息，从而获取电控电路210工作的重要参数。

汽车诊断仪主要功能包括读取故障码、清除故障码、读取数据流以及其他辅助功能，本实施例中，汽车诊断仪中的MCU控制器110通过KWP转换电路120与电控电路210进行通信，从而获取电控电路210内的数据流以及数据流内的故障码，并通过按键电路140在LCD显示屏150中进行故障码的查询与消除。

诊断接口220为OBD接口，OBD全称为(On Board DiagnosTIcs，车载自动诊断系统)，OBD接口包括16个引脚，本实施例中，KWP转换电路120130 通过OBD接口的引脚15对电控电路210进行初始化，并通过引脚7进行通信。

需要说明的是，按键可由硅胶制成的实体按键，或者通过软件界面仿真的触控按键，在此，不做限制。

本实施例中，所述MCU控制器110与所述电控电路210之间的通信遵循基于K线的KWP2000通信协议，基于K线的KWP2000协议标准主要包括 ISO14230-1至ISO14230-4，包括应用层、表述层、会话层、传输层、网络层、数据链路层及物理层，ISO14230-1规定了KWP2000协议的物理层规范(K线， L线)，用于配置硬件系统，指导接口电路的设计，同时将在ISO14230-2中描述的物理层扩展成可以满足提供12V或24V电压的车辆的条款。ISO14230-2 规定了KWP2000的数据链路层协议，包括报文结构、初始化过程、定时参数和错误处理等内容。K线的报文包括报文头、数据域和校验和三部分，其中报文头包含格式字节、目标地址、源地址和附加长度信息，KWP转换电路120 用于对电控电路210输出的数据流进行信号放大或者对故障消除指令进行降幅，从而满足基于K线的KWP2000通信协议的要求。

本实施例中，当电控电路210为基于K线的KWP2000通信协议的车辆需要进行故障诊断时，手持式诊断仪与汽车的电控电路210通过诊断接口220 连接，MCU控制器110与电控电路210进行数据流的通信，KWP转换电路 120用于对数据流把0～3V的数据流转换为0～12V的数据流或者将MCU控制器110输出的0V～12V的数据流转换为0V～3V的数据流，并输出至电控电路 210，同时把汽车电控电路210与MCU控制器110进行隔离，防止异常电信号时造成电路元器件的击穿和干扰，MCU控制器110接收到数据流后进行信号的还原，并在LCD显示屏150中进行数据流以及数据流内的故障码的显示，通过按键电路140可以进行数据流以及数据流内的故障码的查询与故障消除。

本实用新型技术方案通过采用设计一种基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪，该基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪包括壳体，设置在壳体内的诊断电路100及设置在壳体上的多个按键，诊断电路100包括MCU控制器110、KWP转换电路120、按键电路140、LCD 显示屏150及电源电路130；工作时，MCU控制器110通过KWP转换电路 120与汽车电控电路210的诊断接口220进行双向的半双工通信，MCU控制器110与电控电路210之间的通信遵循基于K线的KWP2000诊断协议，KWP 转换电路120对数据流进行电平转换，同时通过LCD显示屏150进行数据流以及故障码的相关显示，并可通过按键电路140进行选择查看，并输出故障清除指令至电控电路210以进行故障的清除。本实用新型基于K线的 KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪结构简单，易于实现，并且方便携带。

本实施例中，所述KWP转换电路120包括第一KWP转换子电路121及第二KWP转换子电路122；所述第一KWP转换子电路121的第一信号端与所述MCU控制器110的第一信号端连接，所述KWP转换子电路的第二信号端与所述诊断接口220的第一信号端连接，所述第二KWP转换子电路122的第一信号端与所述MCU控制器110的第二信号端连接、所述第二KWP转换子电路122的第二信号端与所述MCU控制器110的第三信号端连接，所述第二KWP转换子电路122的第三信号端与所述诊断接口220的第二信号端连接。

需要说明的是，KWP协议支持的数据交互模式是通过一条K线进行双向半双工方式进行通讯，并且支持12V及24V两种电压。

在诊断仪与电控电路210连接开始诊断服务之前，诊断仪必须对ECU进行初始化，通过电控电路210的响应获取支持的报文格式、定时参数等信息，电控电路210所支持的报文和定时参数信息包含在电控电路210返回的“关键字(Key Word)”中，本实施例中，MCU控制器110输出初始化的信号并通过第一KWP转换子电路121输出至电控电路210，电控电路210初始化完成后，第二KWP转换子电路122实现与电控电路210的数据流通信，并且第一KWP转换子电路121决定第二KWP转换子电路122中数据流的波特率大小，即决定MCU控制器110与电控电路210之间的通信模式为慢速进入模式还是快速进入模式，当第一KWP转换子电路121进行初始化完成后，第一 KWP转换子电路121不再工作，第二KWP转换子电路122完成MCU控制器110与电控电路210之间的通信，此外，本实施例中，第一KWP转换子电路121初始化模式还支持地址码进入模式与L线激活模式。

请参阅图2，图2为本实用新型基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪一实施例中第一KWP转换子电路121的电路结构示意图，所述第一KWP转换子电路121包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一NPN三极管Q1、第二NPN三极管Q2及第一工作电压VCC输入端。

具体地，所述第一电阻R1的第一端为所述第一KWP转换子电路121的第一信号端，所述第一电阻R1的第二端与所述第一NPN三极管Q1的基极连接，所述第二电阻R2的第一端及所述第四电阻R4的第一端均与所述第一工作电压VCC输入端连接，所述第二电阻R2的第二端及所述第三电阻R3的第一端均与所述第一NPN三极管Q1的集电极连接，所述第一NPN三极管Q1 的发射极接地，所述第三电阻R3的第二端与所述第二NPN三极管Q2的基极连接，所述第四电阻R4的第二端与所述第二NPN三极管Q2的集电极的连接节点为所述第一KWP转换子电路121的第二信号端，所述第二NPN三极管 Q2的集电极与所述第五电阻R5的第一端连接，所述第五电阻R5的第二端接地。

本实施例中，MCU控制器110与电控电路210连接后，开始对电控电路210进行初始化，通过第一电阻R1的第一端发送初始化信号，信号经过第一 NPN三极管Q1以及第二NPN三极管Q2进行信号放大后输出至诊断接口 220，诊断接口220将信号发送至汽车的电控电路210，从而完成电控电路210 的初始化，并决定第二KWP转换子电路122的通信波特率大小。

如图3所示，图3为本实用新型基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪一实施例中第二KWP转换子电路122的电路结构示意图，本实施例中，所述第二KWP转换子电路122包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第三NPN三极管Q3、第四NPN三极管Q4、比较器UB1及所述第一工作电压VCC输入端。

具体地，所述第六电阻R6的第一端为所述第二KWP转换子电路122的第一信号端，所述第六电阻R6的第二端与所述第三NPN三极管Q3基极连接，所述第三NPN三极管Q3的发射极接地，所述第七电阻R7的第一端、所述第九电阻R9的第一端、所述第十二电阻R12的第一端及所述比较器UB1的反相输入端均与所述第一工作电压VCC输入端连接，所述第七电阻R7的第二端及所述第八电阻R8的第一端均与所述第三NPN三极管Q3的集电极连接，所述第八电阻R8的第二端与所述第四NPN三极管Q4的基极连接，所述第四 NPN三极管Q4的集电极、所述第九电阻R9的第二端及所述第十一电阻R11 的第一端的连接节点为所述第二KWP转换子电路122的第三信号端，所述第四NPN三极管Q4的发射极与所述第十电阻R10的第一端连接，所述第十电阻R10的第二端接地，所述第十一电阻R11的第二端与所述比较器UB1的同相输入端连接，所述第十二电阻R12的第二端及所述比较器UB1的输出端为所述第二KWP转换子电路122的第二信号端。

在电控电路210完成初始化后，电控电路210与MCU控制器110进行快速进入模式或者慢速进入模式的通信，第三NPN三极管Q3做一级放大，把 MCU控制器110输出的0～3V电压放大为0～12V，第四NPN三极管Q4做二级放大，把第三NPN三极管Q3的小电流放大，同时把汽车的电控电路210 和MCU控制器110做出隔离，防止异常电信号时，击穿和干扰元器件，利用 R10其小的阻值，达到在大电流时，保护Q5的作用，同时又不会产生很大的分压，而影响总线(K线)上的信号量，在获取电控电路210输出的数据流时，直接采用比较器UB1，本实施例中，比较器UB1为电压比较器UB1，将电控电路210输出的0～12V电压转换为0～3V电压，在采样总线上的信号量的同时，对总线和MCU控制器110做出隔离，达到简单明了，功率小的效果。

如图4所示，图4为本实用新型基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪一实施例中电源电路130的电路结构示意图，本实施例中，所述电源电路130包括稳压器U1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3 及第二工作电压VDD输入端；所述稳压器U1的电压输入端及所述第一电容 C1的第一端均与所述第二工作电压VDD输入端连接，所述第一电容C1的第二端及所述稳压器U1的接地端均接地，所述稳压器U1的电压输出端、所述第二电容C2的第一端及所述第三电容C3的第一端的连接节点为所述电源电路130的输出端，所述第二电容C2的第二端及所述第三电容C3的第二端均接地。

需要说明的是，稳压器U1的输入端即第二工作电压大小为5V，输出端即第一工作电压为3.3V，保证MCU控制器110或者其它电路获取稳定的工作电压。

进一步地，参照图5，基于上述实施例所述的手持式汽车诊断仪，在本实用新型基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪另一实施例中，所述基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪还包括用于存储所述数据流的FLASH存储器160，所述FLASH存储器160与所述MCU控制器 110电性连接。

需要说明的是，MCU控制器110与电控电路210交换的数据流可存储在 FLASH存储器160，进一步的，当FLASH内存不足时还可外接内存条以进行数据流的存储。

本实施例中，所述基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪还包括USB接口170，所述MCU控制器110通过所述USB接口170与上位机电性连接。

需要说明的是，当汽车电控电路210在不断更新进步时，原有的基于K 线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪可能无法满足需求，因此，本实施例中，基于K线的KWP2000通信协议的手持式汽车诊断仪还设有USB接口170，通过USB接口170可与电脑或者上位机进行连接，从而实现系统升级以及自身的故障排查。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。