2．4G射频的CAN总线汽车故障诊断仪
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2020-10-18
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2．．4G射频的射频的CAN总线汽车故障诊断仪总线汽车故障诊断仪
设计一款基于2．4G射频的车栽CAN总线故障诊断仪，详细介绍其工作原理及系统硬件电路，最后分别阐述接
收端、发射端和PC端的软件模块。该方案采用自动跳频的2．4G空中协议，经测试统计误码率保持在有效范围
之内，在14m内仍能正常工作。采用USB作为接收端和PC接口，保证了系统的即插即用及数据的高速传输。
控制器局域网络CAN(Controller Area Network)为汽车内部各种复杂的电子设备、控制器、测量仪器等提供了统一数据交
换渠道，已得到广泛的应用。目前，太多数汽车部件都提供了CAN总线通信接口。
在当今的中高档汽车中，都采用了CAN总线技术。针对车载CAN总线会出现的故障．结合射频和USB的优点，依靠
KWP2000应用层规定的故障代码，本文提出了一种基于车载CAN总线故障诊断仪设计方案。本方案成本低廉，携带方便，具
有很强的灵活性与适应性。
1 方案设计方案设计
系统总体设计框图如图l所示。系统分为发射端和接收端两部分。
由于采用射频技术，使汽车CAN总线数据采集部分和CAN总线数据诊断部分得以分离，无需连线，不受空间场地限制，
安装携带方便。按照ISO有关标准，CAN总线传输速率最高可达1 Mbps；但由于汽车内部特殊环境，车载CAN总线速率一般
在250 kbps。本系统中射频速率最高可达l Mbps，可以很好地满足数据传输要求。
发射端采用USB作为接收模块和PC接口。USB与RS232或PCI接口相比，具有用户使用方便，设备自动识别，自动安装
驱动程序和配置，支持动态接入和动态配置等优点；其传输速率可达几十Mbps，并且支持同步和异步传输方式，保证带宽，
传输失真小。
PC端应用层软件整合KWP2000的应用层协议。KWP2000是由瑞典制定的一种车载故障诊断协议，已在微机控制的自动
变速器、防抱死制动系统、安全气囊、巡航系统中得到广泛应用。它基于OSI七层协议，符合IS07498标准。其中第1~6层实
现通信服务的功能，第7层实现诊断服务的功能。其应用层提出了一套完整和标准化的诊断代码，本系统利用KWP2000的应
用层协议，对采集到的CAN总线数据进行分析，以实现故障诊断的功能。
2 硬件实现硬件实现
2．．1 系统所用芯片简介系统所用芯片简介
2.1.1 nRF2401芯片芯片
nRF240l是单片射频收发芯片，工作在2．4～2．5GHz ISM频段；内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器
和标准SPI等功能模块；输出功率和通信频道可通过软件进行配置，共有125个频道可使用，而且最高速率可达l Mbps。芯片
具有1．9～3．6 V宽工作电压，工作能耗非常低。当以一5 dBm的功率发射时，工作电流只有10．5 mA；接收时，工作电流
只有18 mA。
nRF240l有4种工作模式：收发模式、配置模式、空闲模式、关机模式。其工作模式由PWR_UP、CE、CS三个引脚和配
置字节最低位TX_EN来决定。
收发模式分为DirectMode和ShockBurst。前者在片内对信号不加任何处理，与其他
2.1.2 TMU3100芯片芯片
TMU3100是台湾Tenx公司2005年推出的RISC内核的单片机。它嵌入了完全兼容USBl．1协议的USB控制器，并且提供
了低速USB接口和3个端点，其中1个控制输入／输出端点和2个中断输入端点。
TMU3100可以配置为标准的HID类，可以使用Windows操作系统自带的HID类驱动程序。这样可以省去开发设备驱动程序
的工作，缩短开发周期。TMU3100芯片结构框罔如图2所示。
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