設(shè)計一款基于2.4g射頻的車載can總線故障診斷儀，詳細(xì)介紹其工作原理及系統(tǒng)硬件電路，最后分別闡述接收端、發(fā)射端和pc端的軟件模塊。
　　
　　該方案采用自動跳頻的2.4g空中協(xié)議，經(jīng)測試統(tǒng)計誤碼率保持在有效范圍之內(nèi)，在14m內(nèi)仍能正常工作。采用usb作為接收端和pc接口，保證了系統(tǒng)的即插即用及數(shù)據(jù)的高速傳輸。

　　控制器局域網(wǎng)絡(luò)can(controller area network)為汽車內(nèi)部各種復(fù)雜的電子設(shè)備、控制器、測量儀器等提供了統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換渠道，已得到廣泛的應(yīng)用。目前，太多數(shù)汽車部件都提供了can總線通信接口。

　　在當(dāng)今的中高檔汽車中，都采用了can總線技術(shù)。針對車載can總線會出現(xiàn)的故障．結(jié)合射頻和usb的優(yōu)點，依靠kwp2000應(yīng)用層規(guī)定的故障代碼，本文提出了一種基于車載can總線故障診斷儀設(shè)計方案。本方案成本低廉，攜帶方便，具有很強(qiáng)的靈活性與適應(yīng)性。

　　1 方案設(shè)計

　　由于采用射頻技術(shù)，使汽車can總線數(shù)據(jù)采集部分和can總線數(shù)據(jù)診斷部分得以分離，無需連線，不受空間場地限制，安裝攜帶方便。按照iso有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，can總線傳輸速率最高可達(dá)1 mbps；但由于汽車內(nèi)部特殊環(huán)境，車載can總線速率一般在250 kbps。本系統(tǒng)中射頻速率最高可達(dá)l mbps，可以很好地滿足數(shù)據(jù)傳輸要求。

　　發(fā)射端采用usb作為接收模塊和pc接口。usb與rs232或pci接口相比，具有用戶使用方便，設(shè)備自動識別，自動安裝驅(qū)動程序和配置，支持動態(tài)接入和動態(tài)配置等優(yōu)點；其傳輸速率可達(dá)幾十mbps，并且支持同步和異步傳輸方式，保證帶寬，傳輸失真小。

　　pc端應(yīng)用層軟件整合kwp2000的應(yīng)用層協(xié)議。kwp2000是由瑞典制定的一種車載故障診斷協(xié)議，已在微機(jī)控制的自動變速器、防抱死制動系統(tǒng)、安全氣囊、巡航系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。它基于osi七層協(xié)議，符合is07498標(biāo)準(zhǔn)。其中第1~6層實現(xiàn)通信服務(wù)的功能，第7層實現(xiàn)診斷服務(wù)的功能。其應(yīng)用層提出了一套完整和標(biāo)準(zhǔn)化的診斷代碼，本系統(tǒng)利用kwp2000的應(yīng)用層協(xié)議，對采集到的can總線數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以實現(xiàn)故障診斷的功能。

2 硬件實現(xiàn)

2．1 系統(tǒng)所用芯片簡介

2.1.1 nrf2401芯片

　　nrf240l是單片射頻收發(fā)芯片，工作在2．4～2．5ghz ism頻段；內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和標(biāo)準(zhǔn)spi等功能模塊；輸出功率和通信頻道可通過軟件進(jìn)行配置，共有125個頻道可使用，而且最高速率可達(dá)l mbps。芯片具有1．9～3．6 v寬工作電壓，工作能耗非常低。當(dāng)以一5 dbm的功率發(fā)射時，工作電流只有10．5 ma；接收時，工作電流只有18 ma。

　　nrf240l有4種工作模式：收發(fā)模式、配置模式、空閑模式、關(guān)機(jī)模式。其工作模式由pwr_up、ce、cs三個引腳和配置字節(jié)最低位tx_en來決定。

　　收發(fā)模式分為directmode和shockburst。前者在片內(nèi)對信號不加任何處理，與其他射頻收發(fā)器相同。后者使用片內(nèi)fifo堆棧，數(shù)據(jù)從 mcu低速送入，但高速發(fā)射，而且與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號處理都在片內(nèi)進(jìn)行。例如，nrf240l在shockburst收發(fā)模式下自動處理字頭和 crc校驗碼，在接收時自動把包頭和crc校驗碼移去；在發(fā)送數(shù)據(jù)時自動加上字頭和crc校驗碼。

　　2.1.2 tmu3100芯片

　　tmu3100是臺灣tenx公司2005年推出的risc內(nèi)核的單片機(jī)。它嵌入了完全兼容usbl．1協(xié)議的usb控制器，并且提供了低速usb接口和3個端點，其中1個控制輸入／輸出端點和2個中斷輸入端點。

　　tmu3100可以配置為標(biāo)準(zhǔn)的hid類，可以使用windows操作系統(tǒng)自帶的hid類驅(qū)動程序。這樣可以省去開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序的工作，縮短開發(fā)周期。tmu3100芯片結(jié)構(gòu)框罔如圖2所示。

　　2.1.3 picl8f2682芯片

　　picl8f2682是microchip公司新推出的8 位低功耗can微控制器，主要資源有：內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)can模組、80kb閃存程序存儲器、1 kb數(shù)據(jù)e2prom、3．3 kbram存儲器、8通道adc、1個8位和3個16位t1mer、1個spi和i2c串行通信端口和可編程欠壓復(fù)位功能及低電壓檢測電路。

　　pic18f2682內(nèi)置增強(qiáng)型的can總線模塊，該模塊包含can協(xié)議引擎、信息緩沖和信息控制。can協(xié)議引擎自動處理can總線上所有接收和發(fā)送的消息，它可以在接收或發(fā)送信息時對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析。只需要首先設(shè)置適當(dāng)?shù)募拇嫫骶涂梢园l(fā)送信息，通過相關(guān)的寄存器即可得到信息傳輸?shù)臓顟B(tài)。

2．2 硬件電路

2．2．1 發(fā)射端電路原理

　　是系統(tǒng)發(fā)射端電路原理。can總線接口使用microchip公司內(nèi)置can模塊的pic18f2682單片機(jī)，并由光耦6n137進(jìn)行總線隔離；can總線收發(fā)器采用mcp2551。

　　pic18f2682與射頻芯片nrf2401之間通過標(biāo)準(zhǔn)spi接口sck、sdi、sdo來完成，這樣可以大大提高發(fā)送速率。對nrf2401配置控制使能cs和接收、發(fā)送使能ce分別由rb4和rb5進(jìn)行控制。當(dāng)nrf240l接收到數(shù)據(jù)包時，drl將被置高電平，因此picl8f2682通過查詢int0的狀態(tài)可以判斷是否接收到數(shù)據(jù)。

　　2.