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专利名称：一种发动机状态监测和故障诊断�？榈闹谱鞣椒�
技术领域：
一种发动机状态监测和故障诊断�？榧际趿煊騕0001]本实用新型涉及发动机的状态检测和故障诊断技术领域，特别是涉及一种基于 ARM和CAN总线的汽车发动机状态监测和故障诊断车载�？椤�
背景技术：
[0002]随着汽车产业的快速增长，人们对汽车要求也越来越高，其中最重要的就是行驶 的安全性，与安全相应的发动机状态监控与故障诊断功能关键部件也因此而日益备受关注。[0003]计算机、通信、传感器等信息技术的发展推动了汽车电子化程度的不断提高，增加 了汽车状态监控和故障诊断的能力。当前一些新型诊断系统即随车诊断系统利用微处理电 子控制单元(ECU)对电控系统各部件进行检测和诊断，可以对汽车电控系统参数实行连续 监控，并能记录系统的间歇故障，查找故障及时方便，已在一些高档汽车中推广使用。[0004]但是，目前在汽车电子化监控、故障诊断和处理调度系统方面的研究仍比较薄弱， 研究理论和模型比较多，实用的的汽车电子化监控、故障诊断和处理调度系统比较少，主要 问题表现为(I)发动机监控系统的功能简单，通用性也差；(2)监控系统智能化程度低， 系统的实时性和可用性待提高；(3)远程通信环节不够开放和优化，不符合国际化标准，车 辆内部网和外部网系统工作不协调，不能真正实现汽车的状态监控和实时的调度处理与故 障诊断；(4)不适用于以柴油发动机驱动的货运车辆和工程车辆的电子化监控。发明内容[0005]针对上述情况，本实用新型目的是为了克服现有技术的缺陷或不足，提供一种发 动机状态监测和故障诊断�？椋饕攵灾匦涂ǔ档却笮统盗臼褂玫牟裼头⒍刺馐� 与故障诊断技术，以及车辆动态管理信息传输的理论、体系结构及应用进行研究开发，目标 是研制出高性能的、开放性的、国际化的车辆柴油发动机状态测试与故障诊断智能�？楹� 控制单元E⑶(Engine Control Unit),在发动机生产和组装市场中推广应用。[0006]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下[0007]—种发动机状态监测和故障诊断�？椋ㄖ骺豈CU、人机交互装置、数据通信装 置。主控MCU采用ARM微处理器；数据通信装置与主控MCU相连，并能与发动机E⑶连接， 用于获取发动机ECU中的发动机状态和故障信息；人机交互装置与主控MCU相连，用于输入 控制参数，设置主控MCU工作模式，显示发动机状态监测和故障诊断数据。[0008]人机交互装置由触摸屏驱动单元、触摸屏、IXD驱动单元、IXD显示屏构成。其中的 IXD驱动单元与ARM微处理器的可变静态存储控制器FSMC相连，触摸屏驱动单元与ARM微 处理器的串行外设接口 SPI相连。[0009]数据通信装置采用CAN收发器，该CAN收发器与主控MCU的CAN控制器、发动机 E⑶的CAN总线分别相连。[0010]本实用新型的一种发动机状态监测和故障诊断�？椋拱ù诘缙阶坏缏�。该串口电平转换电路与主控MCU的串口、车载GPS�？榉直鹣嗔糜诨袢PS数据。上述的人机交互装置可以显示卫星定位坐标数据。上述的ARM微处理器的芯片型号为STM32F103VET，芯片中固化有实时操作系统和通用嵌入式图形界面开发系统。。上述的IXD驱动单元由型号为SSD1963的芯片构成。上述的触摸屏驱动单元由型号为ADS7843的芯片构成。上述的CAN收发器由型号为CTM1050T的芯片构成。本实用新型的有益效果(I)抗干扰能力强，传输速率高，能够保证数据有效、快速、稳定地传输；(2)在CAN总线和SAE J1939协议的基础上，充分利用ARM微处理电路的功能，较大程度上减少系统外围电路，减少车身布线，硬件方案软件化，简化了设计，降低了成本；(3)本产品使用方便，体积小适合便携，支持标准的SAE J1939协议，可用于标准的符合SAE J1939协议的发机机ECU的数据检测和故障诊断；(4)能够做到及时、直观地查看车辆故障；(5)CAN总线将整车构成一个网络系统，能够提升系统的灵活性，方便地增加设备，扩大了可开发的空间。(6)适用于以柴油发动机驱动的重型卡车等货运车辆和工程车辆的电子化监控。
图1，本实用新型的结构示意图；图2，本实用新型的基本工作流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步的描述如图1所示，本实用新型提供的一种发动机状态监测和故障诊断�？椋ㄖ骺豈CU、人机交互装置、数据通信装置。数据通信装置与主控MCU相连，并能与发动机E⑶连接，用于获取发动机ECU中的发动机状态和故障信息；人机交互装置与主控MCU相连，用于输入控制参数，设置主控MCU工作模式，显示发动机状态监测和故障诊断数据。主控MCU采用带有CAN控制器的ARM处理器作为主控来完成通讯、人机交互界面的输入输出控制和数字信号解析。优选的，主控MCU采用基于Cortex-M3内核的芯片型号为STM32F103VET的32位MCU作为控制器，该芯片自带有可变静态存储控制器FSMC、串行外设接口 SP1、CAN控制器和串口 UART。STM32F103VET作为新一代基于Cortex_M3内核的ARM处理器，其卓越的性能和功耗控制能够适用于广泛的应用领域；而其特殊的可变静态存储技术FSMC具有高度的灵活性，对于存储容量要求较高的嵌入式系统设计，能够在不增加外部分立器件的情况下，扩展多种不同类型和容量的存储芯片，降低了系统设计的复杂性，提高了系统的可靠性。人机交互装置由触摸屏驱动单元、触摸屏、IXD驱动单元、IXD显示屏构成。其中的IXD驱动单元与ARM微处理器的可变静态存储控制器FSMC相连，触摸屏驱动单元与ARM微处理器的串行外设接口 SPI相连。主控MCU的可变静态存储控制器FSMC通过IXD驱动单元驱动IXD显示屏，用于显示发动机状态监测和故障诊断数据，使得显示刷新更加流畅。LCD驱动单元由型号为SSD1963的芯片构成。优选的，IXD显示屏为4. 3英寸。主控MCU的串行外设接口 SPI通过触摸屏驱动单元驱动触摸屏，用于输入控制参数，设置主控MCU工作模式，代替传统的复杂的按键控制电路，使得系统更加的紧凑。优选的，触摸屏驱动单元由型号为ADS7843的芯片构成。数据通信装置采用CAN收发器，该CAN收发器与主控MCU的CAN控制器、发动机E⑶的CAN总线分别相连。主控MCU的CAN控制器通过带高速隔离的CAN收发器与发动机ECU的CAN总线相连，用于获取发动机ECU中的发动机状态和故障信息，能减少外部信号对系统的干扰。优选的，CAN收发器由型号为CTM1050T的芯片构成。进一步的，本实用新型的一种发动机状态监测和故障诊断�？椋拱≧S232串口电平转换电路。该串口电平转换电路与主控MCU的串口 UART、车载GPS�？榉直鹣嗔糜诨袢PS数据。车载GPS�？樾藕磐ü么诘缙阶坏缏分苯铀腿隡CU的串口 UART，经过主控MCU处理后，通过人机交互装置中的IXD显示屏显示卫星定位坐标数据。如图2所示，本实用新型的主控MCU芯片中固化有uC/OS-1I实时操作系统和UC/⑶I通用嵌入式图形界面开发系统，实现状态监控和故障诊断。可实现SAE J1939解析任务、GPS解析任务、触摸屏任务和界面显不任务。其中界面显不任务使用uC/⑶I通用嵌入式图形界面开发系统，分为数据表显示、单仪表盘显示、多仪表盘同时显示、GPS坐标定位图和设置界面等；使用屏幕下方的触摸按键进行切换界面。本实用新型通过CAN总线与发动机E⑶相连，发动机E⑶系统正常运行时，能接收发动机ECU发送过来的状态和故障信息，通过SAE J1939X协议对状态和故障信息数据进行解调、判读、统计后，将相应的发动机状态监测和故障诊断数据结果显示在LCD显示屏上。IXD显示屏能够以虚拟仪表盘和数字表格的形式显示发动机参数，表格界面可以同时显示12个数据，多表界面可同时显示4个参数(可翻页)的仪表盘指针的变化，单表界面可显示单个参数(可翻页)的仪表盘指针变化。IXD显示屏的GPS坐标定位图界面可以显示卫星定位坐标图，在收到卫星信号时刷新界面和时间。本实用新型提供的一种发动机状态监测和故障诊断�？榈墓δ馨ǹ杉觳夥⒍�、油压、油温等多个参数；触摸控制，省去复杂的按键控制，使得产品外观简捷；显示界面多样化，有数据表格、仪表盘、GPS坐标定位图等；其中GPS坐标定位图显示界面适用于全球能收到卫星信号的区域。以上仅为通过优选实施例对本实用新型的主要原则和精神进行的陈述，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种发动机状态监测和故障诊断�？椋涮卣魇前ㄖ骺豈CU、人机交互装置、数据通信装置；所述主控MCU为ARM微处理器；所述数据通信装置与主控MCU相连，并能与发动机E⑶连接，用于获取发动机E⑶中的发动机状态和故障信息；所述人机交互装置与主控MCU相连，用于输入控制参数，设置主控MCU工作模式，显示发动机状态监测和故障诊断数据。
2.根据权利要求1所述的一种发动机状态监测和故障诊断�？椋涮卣魇撬鋈嘶换プ爸糜纱ッ燎ピ�、触摸屏、LCD 驱动单元、LCD显示屏构成；所述的LCD驱动单元与所述ARM微处理器的可变静态存储控制器FSMC相连；所述触摸屏驱动单元与所述ARM微处理器的串行外设接口 SPI相连。
3.根据权利要求1所述的一种发动机状态监测和故障诊断�？椋涮卣魇撬鍪萃ㄐ抛爸梦狢AN收发器；所述CAN收发器与所述主控MCU的CAN控制器、发动机ECU的CAN总线分别相连。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种发动机状态监测和故障诊断�？椋涮卣魇腔拱ù诘缙阶坏缏罚凰龃诘缙阶坏缏酚胨鲋骺豈CU的串口、车载GPS�？榉直鹣嗔糜诨袢PS数据；所述人机交互装置可以显示卫星定位坐标数据。
5.根据权利要求1-3之一所述的一种发动机状态监测和故障诊断�？椋涮卣魇撬龅腁RM微处理器的芯片型号为STM32F103VET。
6.根据权利要求2所述的一种发动机状态监测和故障诊断�？椋涮卣魇撬龅腖CD驱动单元由型号为SSD1963的芯片构成。
7.根据权利要求2所述的一种发动机状态监测和故障诊断�？椋涮卣魇撬龅拇ッ燎ピ尚秃盼狝DS7843的芯片构成。
8.根据权利要求3所述一种发动机状态监测和故障诊断�？椋涮卣魇撬龅腃AN收发器由型号为CTM1050T的芯片构成。
9.根据权利要求4所述的一种发动机状态监测和故障诊断�？椋涮卣魇牵龅腁RM微处理器的芯片型号为STM32F103VET ;所述的IXD驱动单元由型号为SSD1963的芯片构成；所述的触摸屏驱动单元由型号为ADS7843的芯片构成；所述的CAN收发器由型号为CTM1050T的芯片构成。
专利摘要本实用新型公开了一种发动机状态监测和故障诊断模块，包括ARM微处理器主控MCU、人机交互装置、数据通信装置；数据通信装置能通过CAN总线与发动机ECU连接，人机交互装置采用触摸屏和LCD显示屏，能智能化地获取和显示发动机状态监测和故障诊断数据。本实用新型基于SAEJ1939协议，适用于各种柴油发动机驱动的重型卡车等货运车辆和工程车辆的电子化监控和调度管理、诊断维修，可以方便快捷的进行界面切换和形象生动的描述出发动机的参数，能够及时直观多样化的显示出多种重要的发动机参数，以便发动机操作者实时了解发动机系统的运行状况，同时可以提供丰富的诊断信息以利于诊断维修。
文档编号G01M15/00GK202836971SQ201220433410
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者刘永洪, 肖又铭 申请人:桂林金铭和智控科技有限公司