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1、(10)申请公布号 CN 103810131 A (43)申请公布日 2014.05.21 CN 103810131 A (21)申请号 201410062138.4 (22)申请日 2014.02.24 G06F 13/40(2006.01) (71)申请人 重庆邮电大学 地址 400065 重庆市南岸区黄桷垭崇文路 2 号 (72)发明人 黄智宇 陈志方 陈倍新 王蓉 李景俊 郑喜 (74)专利代理机构 重庆市恒信知识产权代理有 限公司 50102 代理人 刘小红 (54) 发明名称 一种车载系统用蓝牙与 CAN 的数据转换装置 及方法 (57) 摘要 本发明公开了一种车载系统用蓝牙与 C。
2、AN 的 数据转换装置及方法。本发明可以配合移动终端 (手机 平板) 读取汽车 ECU 内的故障码, 移动终 端通过蓝牙与插在汽车诊断 OBD 接口上的蓝牙转 CAN 装置通信, 蓝牙转 CAN 装置读取汽车 ECU 内的 故障码并通过蓝牙发送给移动终端, 移动终端对 接收到的故障码进行解析并显示。采用无线方式 取代传统的 OBD 连接线, 方便用户使用, 为了保证 无线传输过程中数据的稳定性, 发送方与接收方 采用应答机制进行通信, 采用数据校验方式防止 传输过程中出现数据丢失、 误码等情况, 在数据接 收端采用 FIFO 来缓冲数据, 防止数据溢出, 提高 系统稳定性。 (51)Int.C。
3、l. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103810131 A CN 103810131 A 1/2 页 2 1. 一种车载系统用蓝牙与 CAN 的数据转换装置, 其特征在于 : 包括车载自动诊断系统 OBD 接口 (1)、 CAN 收发器 (2)、 电源模块 (3)、 控制器 (4)、 串口蓝牙模块 (5) 及 RS232 电路 (6) ; 所述车载自动诊断系统 OBD 接口 (1) 分别与 CAN 收发器 (2) 及电源模块 (3) 相连接, 所述电源。
4、模块 (3) 分别与 CAN 收发器 (2)、 控制器 (4)、 串口蓝牙模块 (5) 及 RS232 电路 (6) 连接并供电 ; 所述 CAN 收发器 (2) 与控制器 (4) 相连接并通信, 所述控制器 (4) 分别通过串 口 UART 与串口蓝牙模块 (5) 及 RS232 电路 (6) 相连接 ; 其中所述车载自动诊断系统OBD接口(1)用于通过该接口访问汽车CAN网络 ; 所述CAN 收发器 (2) 用于通过车载自动诊断系统 OBD 接口 (1) 与汽车 ECU 进行通信 ; 所述电源模块 (3) 用于将输入电压进行转换并给 CAN 收发器 (2)、 控制器 (4)、 串口蓝牙模块。
5、 (5) 及 RS232 电路 (6) 供电 ; 所述控制器 (4) 用于接收蓝牙数据并转换成 CAN 数据发送给 CAN 收发器 (2) ; 所述蓝牙数据并转换成 CAN 的数据转换步骤包括 : A1、 系统初始化控制器 (4), 设置控 制器 (4) 的波特率, 在控制器 (4) 中设置 FIFO 数组, 当用户通过手机终端给串口蓝牙模块 (5)发送诊断服务请求时, 跳转至步骤A2 ; 当控制器(4)接收汽车电子控制单元ECU的响应 报文时, 跳转至步骤 A4 ; A2、 所述串口蓝牙模块 (5) 通过串口 UART 接收到的诊断服务请求 为蓝牙数据, 所述串口蓝牙模块 (5) 将蓝牙数据。
6、转发给控制器 (4), 所述控制器 (4) 判断接 收到的蓝牙数据是否为起始帧, 若是, 则判断起始位是否为 0XEE, 若正确则开始蓝牙数据接 收, 否则丢弃该蓝牙数据重新接收 ; A3、 控制器 (4) 开始接收步骤 A2 中的蓝牙数据, 并提取该蓝牙数据的 ID 和 CAN 数据, 计算校验和, 若校验和值与接收到的校验位值相等则表示接收正确, 存入步骤 A1 中的 FIFO 数组中, 若接收正确则返回 0, 否则返回 1 并通知手机终端再次发送该数据, 结束 ; A4、 控制 器(4)提取步骤A1中接收的响应报文中的标识符和数据, 并且将该标识符和数据根据起始 位、 标示符、 数据、 。
7、校验位及结束位的格式进行转换, 存储入 FIFO 数组中 ; 所述串口蓝牙模块 (5) 用于蓝牙数据的接收和发送 ; 所述 RS232 电路 (6) 用于进行调 试和下载程序。 2. 根据权利要求 1 所述的车载系统用蓝牙与 CAN 的数据转换装置, 其特征在于 : 所述 CAN 收发器 (2) 采用 SJA1050 作为 CAN 的收发器, 所述控制器 (4) 采用 STM32F103C8T6 作为 控制器, 集成 CAN 控制器和 2 路串口 UART。 3. 一种基于权利要求 1 所述装置的车载系统用蓝牙与 CAN 的数据转换方法, 其特征在 于, 包括以下步骤 : 301、 系统初始化。
8、控制器 (4), 设置控制器 (4) 的波特率, 在控制器 (4) 中设置 FIFO 数 组, 当用户通过手机终端给串口蓝牙模块 (5) 发送诊断服务请求时, 跳转至步骤 302 ; 当控 制器 (4) 接收汽车电子控制单元 ECU 的响应报文时, 跳转至步骤 304 ; 302、 所述串口蓝牙模块(5)通过串口UART接收到的诊断服务请求为蓝牙数据, 所述串 口蓝牙模块(5)将蓝牙数据转发给控制器(4), 所述控制器(4)判断接收到的蓝牙数据是否 为起始帧, 若是, 则判断起始位是否为 0XEE, 若正确则开始蓝牙数据接收, 否则丢弃该蓝牙 数据重新接收 ; 303、 控制器 (4) 开始接。
9、收步骤 302 中的蓝牙数据, 并提取该蓝牙数据的 ID 和 CAN 数 据, 计算校验和, 若校验和值与接收到的校验位值相等则表示接收正确, 存入步骤 301 中的 FIFO 数组中, 若接收正确则返回 0, 否则返回 1 并通知手机终端再次发送该数据, 结束 ; 权 利 要 求 书 CN 103810131 A 2 2/2 页 3 304、 控制器 (4) 提取步骤 301 中接收的响应报文中的标识符和数据, 并且将该标识符 和数据根据起始位、 标示符、 数据、 校验位及结束位的格式进行转换, 存储入 FIFO 数组中。 权 利 要 求 书 CN 103810131 A 3 1/5 页 4。
10、 一种车载系统用蓝牙与 CAN 的数据转换装置及方法 技术领域 0001 本发明属于汽车电子领域, 涉及一种车载系统用蓝牙与 CAN 的数据转换装置及方 法。 背景技术 0002 现有的汽车故障诊断系统, 可以将汽车 ECU 中的故障码读出、 显示、 存储和处理, 能够简便、 准确地检测出汽车故障, 有利于汽车运行状况检测和汽车故障维修。 为了解决当 前基于 PC 机的诊断仪的外出作业携带不便和基于单片机 /FPGA 的手持式诊断仪的硬件成 本较高的不足, 中国专利申请号为 : 201310023184.9, 公开日为 : 2013.4.17 的中国发明专 利提供了一种利用移动终端 (手机 /。
11、 平板) 对汽车进行故障诊断的方法, 所述的方法包括如 下步骤 : 将下位机通过诊断接口跟汽车电控单元连接, 采集汽车电控单元内的信号 ; 用户 利用上位机 (移动终端) 来显示下位机传输的数据, 并且向下位机、 汽车电控单元发送指令, 上位机与下位机之间通过无线方式传送接收信号。 该方案采用移动终端作为显示终端节省 了硬件成本, 由于该发明结合了日常生活中的手机, 使得基于移动终端的汽车故障诊断仪 更容易被消费者接收。 0003 基于移动终端的汽车故障诊断系统包括一部移动终端 (手机平板) 和一个蓝牙转 CAN 的装置, 移动终端通过蓝牙与插在汽车诊断 OBD 接口上的蓝牙转 CAN 装置通。
12、信, 蓝牙转 CAN 装置读取汽车 ECU 内的故障码并通过蓝牙发送给移动终端, 移动终端对接收到的故障 码进行解析并显示。 在保证数据可靠性的前提下, 不仅能用在故障诊断方面, 还可以应用在 汽车 ECU 升级和标定方面。 0004 为了方便用户使用, 采用无线方式取代之前的 OBD 连接线。中国专利申请号为 : 201010211345.3, 公开日为 : 2010.11.17 的中国发明专利提供了一种 CAN 总线蓝牙智能 网桥, 该专利包括主控单元、 电源单元、 蓝牙模块及 CAN 总线接口, 汽车故障诊断仪通过蓝 牙连接该设备, 实现无线数据传输, 提高了设备的操作便利性。在数据传输。
13、的过程中该专 利根据接收到的数据长度来判断是否接收到了一个完整的数据帧, 从而决定是否转发该数 据。考虑到无线传输容易受到周围环境的影响, 导致数据传输不稳定, 可能造成数据丢失、 误码等情况出现, 该专利并没有专门设计保护机制来确保无线传输过程中数据的稳定性, 系统的可靠性不高。 0005 本发明提出了一种蓝牙转 CAN 装置及方法, 发送方与接收方采用应答机制进行通 信, 采用数据校验方法, 接收方对接收到的数据进行校验并返回接收标志, 通知发送方是否 正确接收到本次数据, 防止无线传输过程中出现数据丢失、 误码, 在数据接收端采用 FIFO 来缓冲数据, 防止数据溢出, 提高系统稳定性,。
14、 并且可以根据终端的命令来设置 CAN 通信的 波特率, 使得本发明能够适应不同波特率的 CAN 通信应用。 发明内容 0006 针对以上现有技术中的不足, 本发明的目的在于提供一种提高数据传输的可靠 说 明 书 CN 103810131 A 4 2/5 页 5 性、 增强整体的系统稳定性的车载系统用蓝牙与 CAN 的数据转换装置及方法, 本发明的技 术方案如下 : 一种车载系统用蓝牙与 CAN 的数据转换装置, 其包括车载自动诊断系统 OBD 接口、 CAN 收发器、 电源模块、 控制器、 串口蓝牙模块及 RS232 电路 ; 所述车载自动诊断系统 OBD 接口分别与 CAN 收发器及电源模。
15、块相连接, 所述电源模块分别与 CAN 收发器 (2)、 控制 器 (4)、 串口蓝牙模块 (5) 及 RS232 电路 (6) 连接并供电 ; 所述 CAN 收发器与控制器相连接 并通信, 所述控制器分别通过串口 UART 与串口蓝牙模块及 RS232 电路相连接 ; 0007 其中所述车载自动诊断系统 OBD 接口用于通过该接口访问汽车 CAN 网络 ; 所述 CAN 收发器用于与汽车 ECU 进行通信 ; 所述电源模块用于将输入电压进行转换并给 CAN 收 发器、 控制器、 串口蓝牙模块及 RS232 电路供电 ; 所述控制器用于接收蓝牙数据并转换成 CAN 数据发送给 CAN 收发器 。
16、; 所述蓝牙数据并转换成 CAN 的数据转换步骤包括 : A1、 系统初 始化控制器, 设置控制器的波特率, 在控制器中设置 FIFO 数组, 当用户通过手机终端给串 口蓝牙模块发送诊断服务请求时, 跳转至步骤 A2 ; 当控制器接收汽车电子控制单元 ECU 的 响应报文时, 跳转至步骤 A4 ; A2、 所述串口蓝牙模块通过串口 UART 接收到的诊断服务请求 为蓝牙数据, 所述串口蓝牙模块将蓝牙数据转发给控制器, 所述控制器判断接收到的蓝牙 数据是否为起始帧, 若是, 则判断起始位是否为 0XEE, 若正确则开始蓝牙数据接收, 否则丢 弃该蓝牙数据重新接收 ; 0008 A3、 控制器开始。
17、接收步骤 A2 中的蓝牙数据, 并提取该蓝牙数据的 ID 和 CAN 数据, 计算校验和, 若校验和值与接收到的校验位值相等则表示接收正确, 存入步骤 A1 中的 FIFO 数组中, 若接收正确则返回 0, 否则返回 1 并通知手机终端再次发送该数据, 结束 ; A4、 控制 器提取步骤 A1 中接收的响应报文中的标识符和数据, 并且将该标识符和数据根据起始位、 标示符、 数据、 校验位及结束位的格式进行转换, 存储入 FIFO 数组中 ; 0009 所述串口蓝牙模块用于蓝牙数据的接收和发送 ; 所述 RS232 电路用于进行调试和 下载程序 ; 0010 进一步的, 所述 CAN 收发器采用。
18、 SJA1050 作为 CAN 的收发器, 所述控制器 (4) 采用 STM32F103C8T6 作为控制器, 集成 CAN 控制器和 2 路串口 UART。 0011 一种基于所述装置的车载系统用蓝牙与 CAN 的数据转换方法, 其包括以下步骤 : 0012 301、 系统初始化控制器, 设置控制器的波特率, 在控制器中设置 FIFO 数组, 当用 户通过手机终端给串口蓝牙模块发送诊断服务请求时, 跳转至步骤 302 ; 当控制器接收汽 车电子控制单元 ECU 的响应报文时, 跳转至步骤 304 ; 0013 302、 所述串口蓝牙模块通过串口 UART 接收到的诊断服务请求为蓝牙数据, 所。
19、述 串口蓝牙模块将蓝牙数据转发给控制器, 所述控制器判断接收到的蓝牙数据是否为起始 帧, 若是, 则判断起始位是否为 0XEE, 若正确则开始蓝牙数据接收, 否则丢弃该蓝牙数据重 新接收 ; 0014 303、 控制器开始接收步骤 302 中的蓝牙数据, 并提取该蓝牙数据的 ID 和 CAN 数 据, 计算校验和, 若校验和值与接收到的校验位值相等则表示接收正确, 存入步骤 301 中的 FIFO 数组中, 若接收正确则返回 0, 否则返回 1 并通知手机终端再次发送该数据, 结束 ; 0015 304、 控制器提取步骤 301 中接收的响应报文中的标识符和数据, 并且将该标识符 和数据根据起。
20、始位、 标示符、 数据、 校验位及结束位的格式进行转换, 存储入 FIFO 数组中。 0016 本发明的优点及有益效果如下 : 说 明 书 CN 103810131 A 5 3/5 页 6 0017 本发明提出了一种蓝牙转 CAN 的装置及方法, 发送方与接收方采用应答机制进行 通信, 采用数据校验方法, 接收方对接收到的数据进行校验并返回接收标志, 通知发送方是 否正确接收到本次数据, 防止无线传输过程中出现数据丢失、 误码, 在数据接收端采用 FIFO 来缓冲数据, 防止数据溢出, 提高系统稳定性, 并且可以根据终端的命令来设置 CAN 通信的 波特率, 使得本发明能够适应不同波特率的 C。
21、AN 通信应用。 附图说明 0018 图 1 是本发明优选实施例车载系统用蓝牙与 CAN 的数据转换装置系统结构图 ; 0019 图 2 为本发明的实施例设置 CAN 波特率的方法工作流程图 ; 0020 图 3 为本发明的实施例蓝牙数据的接收方法工作流程图 ; 0021 图 4 为本发明的实施例 CAN 数据的接收方法工作流程图。 0022 图 5 为本发明的实施例蓝牙数据的发送方法 0023 图 6 为本发明的实施例 CAN 数据的发送方法 具体实施方式 0024 下面结合附图给出一个非限定性的实施例对本发明作进一步的阐述。 0025 如图 1 所示为本发明的系统结构图 : 0026 OB。
22、D 接口 (1) , 为汽车诊断接口, 可以通过该接口访问汽车 CAN 网络, 本发明只用到 了其中的 +12V 电源、 CANH、 CANL 和地线。 0027 CAN 通信电路 (2) , 用于与汽车 ECU 进行通信, 由于本发明采用的控制器内部集成 了 CAN 控制器, 外部只需要一个 CAN 的收发器就可以组成一个 CAN 通信电路。本发明采用 了 SJA1050 作为 CAN 的收发器, 最高速率为 1MB/s, 输入级兼容 5V 和 3.3V 器件。 0028 电源模块 (3) , 用于电压转换, 给系统供电, 采用 LM2596-5.0 开关电源芯片对输入 电压进行转换, 降低。
23、至 5.0V, 再通过 AMS1117-3.3 线性稳压芯片转换至 3.3V, 给系统供电。 0029 控制器 (4) , 用于控制数据接收和发送, 本发明采用 STM32F103C8T6 作为控制器, 集成 CAN 控制器和 2 路 UART, 最高时钟达 72MHz。 0030 串口蓝牙模块 (5) , 用于蓝牙数据的接收和发送, 该模块通过串口与控制器进行通 信, 串口波特率设置为 115200bps, 本发明中使用的是 HC05 串口蓝牙模块, 该模块采用的是 CSR 公司的 BC417 蓝牙芯片, 带有 UART 接口。 0031 RS232 电路 (6) , 用来进行调试和下载程序。
24、, 通过该电路, 在 PC 机上可以实现数据 检测和固件下载, 方便开发人员进行系统调试。 0032 如图 2 所示, 本实施例提供了一种设置 CAN 波特率的方法, 该方法包括以下步骤 : 0033 S11 : 是否修改波特率 0034 该步骤具体为 : 该装置上电初始化后会进入等待状态, 此时可以通过手机蓝牙连 接到该装置, 选择是否需要修改波特率 ; 0035 S12 : 根据终端命令选择波特率 0036 该步骤具体为 : 当需要修改波特率时, 可以通过手机终端发送命令的方式来选择 合适的波特率。 可以在控制器中内置几种常用的波特率 : 1000、 900、 800、 666、 600、。
25、 500、 400、 300、 250、 225、 200、 160、 144、 125、 120、 100(kbps) , 分别对应终端命令的 0X0F-0X00, 当接收 说 明 书 CN 103810131 A 6 4/5 页 7 到的数据为 0X00 时, 表示选择的波特率为 100kbps ; 0037 S13 : 使用默认波特率 0038 该步骤具体为 : 如果不需要修改波特率, 可以使用默认的波特率, 此处设置为 250kbps ; 0039 S14 : 初始化 CAN 控制器 0040 该步骤具体为 : 按照设置的波特率初始化 CAN 控制器, 进入正常通信模式。 0041 如。
26、图 3 所示, 本实施例提供了一种蓝牙数据的接收方法, 该方法包括以下步骤 : 0042 S21 : 控制器通过 UART 接收数据 ; 0043 该步骤具体为 : 用户通过手机终端给蓝牙转 CAN 设备发送诊断服务请求, 串口蓝 牙模块接收到蓝牙数据后通过串口发送给控制器, 控制器调用串口中断接受服务程序接收 数据。 0044 S22 : 控制器判断接收到的数据是否为起始帧 ; 0045 该步骤具体为 : 手机终端按照表 1 的数据格式给控制器发送数据, 控制器需要判 断本次接收的数据是否为一帧数据的开始, 方便进行数据校验, 如果该数据是起始帧, 则要 判断起始位是否正确。 0046 表 。
27、1UART 数据格式 0047 起始位标示符数据校验位 结束位 0XEE2bytes8bytes 1byte0XFF 0048 S23 : 控制器判断接收到的数据起始位是否正确 ; 0049 该步骤具体为 : 本发明中规定起始位为 “0XEE” , 控制器判断接收到的数据起始位 是否为 “0XEE” , 如果相等则表明接收到正确的起始位, 接收状态标志位进行置位, 表明可以 开始本帧数据的接收, 如果不相等则表明接收到错误的起始位, 丢弃该数据, 重新接收。 0050 S24 : 开始接收本帧数据 ; 0051 S25 : 提取 ID 和 CAN 数据, 计算校验和 ; 0052 该步骤具体为。
28、 : 按照表1的数据格式从接收的数据中提取标示符和CAN数据, 由于 标准帧的标示符为11位, 此处用2个字节按高、 低位组合来表示, 如果接收到的标示符先后 为 0X01 和 0XAC, 则该 CAN 报文的标示符为 0X1AC。对接收到的前 10 个字节 (2 个字节的标 示符和 8 个字节的数据) 进行求和, 保留低 8 位 (为了与一个字节的校验位进行比较) 为校 验码, 例如这十个数据分别为 0X01、 0XAC、 0X04、 0X12、 0X0A、 0X04、 0XA1、 0X06、 0X07、 0X00, 则 计算得到的校验码为 0X7F。 0053 S26 : 校验是否正确 ;。
29、 0054 该步骤具体为 : 将上一步计算得到的校验码与接收到的校验位进行比较, 如果相 等则表示接收正确, 如果不相等则表示接收错误。 0055 S27 : 存入 FIFO1 ; 0056 该步骤具体为 : 将提取到的标示符和CAN数据放入FIFO1中, 这里FIFO1的深度设 定为 20 个 CAN 报文, 可以存储 20 个 CAN 标准数据帧。 0057 S28 : 返回接收状态标志 ; 说 明 书 CN 103810131 A 7 5/5 页 8 0058 该步骤具体为 : 返回接收状态标志, 如果接收正确, 则返回 0, 如果接收错误则返 回 1, 通知发送方再次发送该报文, 至此。
30、本次数据接收完成。 0059 如图 4 所示, 本实施例提供了一种 CAN 数据的接收方法, 该方法包括以下步骤 : 0060 S31 : CAN 接收中断服务程序 ; 0061 该步骤具体为 : 控制器调用 CAN 中断接收服务程序, 接收汽车 ECU 的响应报文。 0062 S32 : CAN 报文格式转换 ; 0063 该步骤具体为 : 提取CAN报文中的标示符和数据, 按照表1的数据格式重新组成一 帧数据, 其中标示符是将CAN报文标准数据帧的11位标示符分为了高、 低两个字节, 校验位 是将前10个数据求和, 保留低八位, 并且在帧头和帧尾加入起始位与结束位, 对应表1中的 0XEE。
31、 和 0XFF。 0064 S33 : 存入 FIFO2 ; 0065 该步骤具体为 : 将重新组成的一帧数据存入FIFO2中, 这里FIFO2的深度同样设定 为 20 个 CAN 报文, 可以存储 20 个 CAN 标准数据帧, 然后跳出 CAN 中断接收服务程序, CAN 数 据接收完成。 0066 如图 5 所示, 本实施例提供了一种蓝牙数据的发送方法, 该方法包括以下步骤 : 0067 S41 : 检查 FIFO2 是否为空 ; 0068 该步骤具体为 : 在主程序中调用FIFO2检查函数, 检查FIFO2是否为空, 如果为空, 则结束本次发送。 0069 S42 : UART 发送数。
32、据 ; 0070 该步骤具体为 : 如果FIFO2不为空, 说明已经接收到数据, 从FIFO2中取出数据, 通 过串口发送给蓝牙模块。 0071 S43 : 接收应答信号 ; 0072 该步骤具体为 : 蓝牙模块发送完一帧数据之后, 通过调用 UART 接收中断服务程序 来接收手机终端发送回来的应答信号。 0073 S44 : 判断是否正确接收 ; 0074 该步骤具体为 : 通过接收到的状态标志来判断终端是否正确接收到本次发送的数 据, 状态标志如果为 0, 表示终端接收正常, 状态标志如果为 1, 表示终端接收异常, 需要重 新发送该数据。 0075 如图 6 所示, 本实施例提供了一种 。
33、CAN 数据的发送方法, 该方法包括以下步骤 : S51 : 检查 FIFO1 是否为空 ; 该步骤具体为 : 在主程序中调用 FIFO1 检查函数, 检查 FIFO1 是 否为空, 如果为空, 则结束本次发送。 0076 S52 : CAN 发送数据 ; 0077 该步骤具体为 : 如果 FIFO1 不为空, 说明已经通过蓝牙接收到数据, 从 FIFO1 中取 出数据, 以 CAN 标准数据帧的格式发送出去。 0078 以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。 在 阅读了本发明的记载的内容之后, 技术人员可以对本发明作各种改动或修改, 这些等效变 化和修饰同样落入本发明方法权利要求所限定的范围。 说 明 书 CN 103810131 A 8 1/2 页 9 图 1 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103810131 A 9 2/2 页 10 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103810131 A 10 。