集成诊断系统 相关申请
本申请主张于2001年5月8日提交的60/289,116、2001年5月18日提交的60/291,622、2002年2月6日提交的60/354,204的均未决临时申请提交日期利益，所有在此包含的申请均以其整体形式作为参考。
【技术领域】
本发明涉及一种系统诊断工具，特别涉及一种集成手持诊断系统。
背景技术
为了在一个机器或一个系统上执行一次诊断，必须使用多种诊断工具和检测装置。例如，执行车辆诊断时，要使用一个用于分析由一辆车辆所产生的气体以判断该发动机的运行状态的气体分析器；一个连接到一个车辆计算机以提供接口和接收自我诊断代码的扫描仪；一个获得发动机运行状态的发动机分析器，观测车辆不同部件，如交流发动机和/或电池所产生的信号波形的示波器；以及一个判断电池的运行/电荷状态的电池检测器。
不同的车辆模型/结构可能需要不同的诊断工具和检测装置。每次在一个不同结构/模型上执行一次车辆诊断时，之前的检测/诊断中使用的诊断工具/检测装置必须从工作场所移开，并且必须引入并安装对应于要检测的新的车辆的新诊断工具/检测装置。诊断工具/检测装置的移动和安装消耗了大量时间，降低操作效率和生产效率。另外，在诊断工具/检测装置与车辆之间连接的大量信号线造成危险性和不便。
因此，需要一种便携的，易于携带和使用，且十分灵活和可扩展的高度集成诊断系统。同时，也需要实现一种从各种信号源接收信号的中央集线器并能在一个显示器上观察可用信号。另一个存在的需要是便于适应不同系统结构/模型的模块化诊断系统。
【发明内容】
一种集成诊断系统包括接口连接器，以连接多个装置/装置模块，多个装置/装置模块包含发动机分析器，气体分析器，示波器，扫描仪，网络连接，和/或其它需要地外围设备模块。这些模块通过不同的部件，连接且以各种协议方便地与系统相连。该系统可连接到一个有线或无线网络，以将处理器与模块相连，且通过互联网可与包括数据库和专家系统的远端资源相连。
根据本发明的一个方面，该集成数据处理系统包含一个处理数据的处理器，一个在显示器上以第一方向移动用户选择的第一控制键，一个在该显示器上以第二方向移动用户选择的第二控制键，一个存储指令的数据存储设备。这些指令被设置为，在处理器执行指令时使得系统在显示器上显示多个功能键，其中功能键之一表示多个功能。然后，系统接收第一信号，第一信号表示按下将用户选择移动到表示多个功能的功能键上的第一控制键。当用户选择被移动到表示多个功能的功能键时，系统接收表示按下第二控制键的第二信号。响应于每次按下第二控制键，系统一次显示多个功能中的一种功能。
【附图说明】
包含在此且组成说明书一部分的附图解释示范实施例。
图1是集成诊断系统的系统概图。
图2显示使用USB标准在装置/装置模块与集成诊断系统之间的示范连接。
图3显示在数据获取期间来自装置模块的数据流。
图4显示一个带有由示波器提供的信号的第一示范用户界面。
图5显示一个带有由示波器提供的信号的第二示范用户界面。
图6A-6C显示一个示范导航方法的流程图。
优选实施例详述
系统概述
图1显示实现一个示范实施例的系统结构。该实施例使用一种车辆服务系统仅用于解释的目的。同样的原理和显而易见的变化可应用于各种类型的系统，如摩托车，飞机，机动船，机器，装备等。
集成诊断系统100是能够处理数据的数据处理系统。该集成诊断系统可以是一个配置为以如Linux，Windows CE等类似操作系统操作的便携式个人计算机。集成诊断系统100包含与众多装置/装置模块连接和通讯的接口连接器，装置/装置模块如气体分析器模块104，扫描仪模块106，示波器模块108及其它可选仪器模块110，112。该系统有一个显示器101，如一个LCD显示器，且可选的有一个通过网络连接700与一个远程计算机200和/或一个数据库102连接的网络接口。该网络连接可以是有线或是无线，或者两者皆具。该集成诊断系统可通过网络连接700与其它数据处理系统连接。数据处理系统可从集成诊断系统获取数据。
装置模块化
该集成诊断系统使用模块化设计以与不同装置模块协同工作。该集成诊断系统可通过合适的接口模块与其它独立的装置通讯。这种模块化设计可以通过改变连接至该集成诊断系统的模块来变动功能性。装置模块根据特定功能的需要来设计，且每个功能都包含适合该模块的特定模块要求。合适的软件应用程序需要与装置模块协同工作。通过使用如USB(通用串行总线)连接器，串行端口，并行端口等类似的现有通讯标准，能获得该系统与模块之间的通讯。在需要的情况下，可以使用专用接口协议/网络通信接口。
当在Microsoft Windows环境中开发时，如COM(Active-X)部件和对象的编码技术可以用来创建软件应用程序。应用程序本身应显示为一个对象模型，使得其他应用程序可以将它们作为服务程序。
当在没有COM的Windows环境外开发时，应使用相似的环境特定功能来达到模块化。在可能的情况下，应通过共享的程序库显示API层功能调用接口。如果没有可用的共享程序库，则应使用链接程序库。如果以上功能均不适用，可用独立的源文件来获得最少程度的模块化。在这些功能调用接口下，应使用适当的OS特定功能来完成所需功能。
客户端-服务器结构
该集成诊断系统从数据用户(客户端)分离数据提供端(服务器)。这种模块化运用到硬件和软件部件。
a.客户端-服务器通讯
这种在数据服务器端与应用客户端之间功能的逻辑分离可适用于一个单独的计算机或是服务器端与客户端位于不同计算机的情况。当客户端与服务器端均运行在Windows环境下，不管服务器端与客户端是否位于同一台机器上或是通过一个TCP/IP网络连接，COM接口均可用于通讯。当这些设备通过以太网连接时，这些协议可以利用TCP/IP网络实现。操作系统特定的传输可用于位于同一逻辑单元的客户端与服务器端之间的通讯。
通过USB或是专用网络连接到客户端的服务器，通过车辆通讯系统而集成，首先结合所需的OS驱动程序，然后创建一个适当的到应用程序的用户模式接口。
b.装置服务器
装置模块通过监视由直接测量方法或是从车辆上的控制器上获得的特定参数来取得有关该车辆状态的信息。如果集成诊断系统与其它数据处理系统相连，这些信息可以一种规格化的格式被这些数据处理系统读取。因此，与该集成诊断系统相联合的每个装置模块可作为一个数据服务器，向其他数据处理系统提供请求的数据或信息。例如，一个数据服务器可以以车辆提供的速率供应流数据，或者包含如最小，最大，平均值的统计量，且带有一个选项以在监视的或手动触发事件发生时提供缓冲数据。
(1)通用装置接口
尽管车辆测量方法可以通过多种来源获得，但是所有这些来源使用相似的接口与诊断应用程序通讯。与集成诊断系统连接的装置/装置模块通过类似于一个TCP套接字的连接或RS232连接的数据流与它们的客户端通讯。一个标准数据包协议在这个连接的顶端提供一个消息接口。
尽管具有不同性能的不同装置/装置模块可能需要一些特定的消息性能，相当一部分功能在所有的装置中是通用的。这些通用功能通过标准接口调用。为集成诊断系统开发的应用层协议应被构造成支持用于通用功能的一套标准消息及特定于设备的另外一套消息。
这种结构包括一种用于定位和识别运行期间可用的车辆数据服务器的标准机制。
c.应用程序特定的客户端
多个客户端将与该集成诊断系统连接，以获得数据并基于获得的数据执行特定任务，以根据用户需要解决不同的问题，如调整怠速(fixing idle rough idle)。
装置网络
集成诊断系统从多个设备，如扫描仪模块，示波器模块，气体分析器模块，或发动机分析器模块中获得车辆测量数据。装置模块可以通过无线，TCP/IP连接，USB连接，或专用插入接口与集成诊断系统显示器相连。图2显示使用USB标准，在装置/装置模块与集成诊断系统之间的示范连接。
诊断过程和显示必须与从诊断装置中获得的特定测量数据相联系。装置获得的数据元素和测量结果通过一个数字ID来识别。每个装置确定每个ID的特定含义，格式和内容。一些装置在一些或所有数据被定义前，可要求识别特定车辆特征。一般而言，一个装置，车辆，及数字ID的结合足够识别与该数据元素相关的所有必要信息，如类型，格式，单元等。
a.装置网络
由于众多装置/装置模块可以通过多种物理接口与集成诊断系统诊断单元相连，因此装置/装置模块形成了一个与集成诊断系统相连的装置网络。
在集成诊断系统运行期间装载的一个软件应用程序，通过运行在集成诊断系统或同该集成诊断系统相连的数据处理系统上的诊断应用程序确定在装置网络上的可用装置/装置模块。该软件应用程序报告与该集成诊断系统相连的所有模块的状态，并处理与该网络相连的一个特定装置的数据请求。
b.装置识别
由于在该装置网络中有众多可用装置，因此需要建立一个用于识别可用设备且选择适当设备的过程，如在USB标准中采纳的过程。设备可以通过一个特定ID，序列号，装置类型(扫描仪，示波器，气体分析器)或者装置模块(扫描仪模块或扫描仪智能线)识别。
c.时间戳
由于在数据传输中可能有不可预测的时延，因此某些数据包需要被装置/装置模块打上时间戳。该时间戳提供相关时间信息。数据序列可基于时间戳重排。在连接设置时，或其它适当的时间里，集成诊断系统与装置/装置模块将同步它们的时钟以考虑网络延迟。
图3显示在数据获取期间来自一个装置模块的数据流。
d.装置网关与通过(Pass-Through)
集成诊断系统可体现一个测量设备的一些特征。特别是该集成诊断系统可以通过其通讯接口提供功能，以允许与其相连的一个数据处理系统通过一个装置模块，如扫描仪模块，检索和显示车辆的测量结果。一个数据处理系统，如一个PC，可通过一个RS232线或一个网络连接等连接至该集成诊断系统单元。该集成诊断系统需要将数据请求传输到扫描仪模块上，并将结果返回给数据处理系统。
该集成诊断系统显示器将其自身识别为一个具有其内含模块和USB模块功能的装置设备，而不是创建或改编一套新的协议来处理该请求。对它的请求可通过其装置网络管理器来传递，且结果返回该PC。
装置/装置模块
尽管每个与该集成诊断系统相连的装置/装置模块都是根据它们需要执行的特定功能来设计，这些装置/装置模块通常包括以下部件：
1.与装置网络的接口
2.消息解析器与功能调度器
3.数据获取功能
4.足够处理全双工通讯和持续数据收集的数据缓冲功能。应适当包含数据采样，过滤，干扰检测功能。
5.数据规格化和消息格式化功能
6.响应传输功能
7.设备识别功能
8.时钟同步功能
9.设备维护功能(固件更新)
消息解析器从该装置网络接收一条信息，并根据消息的内容调用适当的功能。完成所要求的操作后，结果和响应数据被格式化并通过装置网络送回到客户端。当要获得车辆的数据时，装置/装置模块与车辆相接以获得适当的测量结果。一旦得到了测量结果，数据被打上时间戳并根据请求发送。
1.扫描仪模块
扫描仪模块利用预定的协议，如OBD II，通过车辆控制器提供对诊断信息和可用程序的访问。该扫描仪支持设备识别，时钟同步功能，以及设备维护功能的标准集。
2.示波器模块
示波器模块必须符合以上描述的一般装置结构。该扫描仪模块支持设备识别，时钟同步功能，以及设备维护功能的标准集。
示范硬件说明书
该集成诊断系统的硬件是一定制的手持计算机，特征为基于Motorola PowerPC的CPU，支持RAM、EPROM和FLASH存储器。用户界面设备包括640x480VGA平面显示器，一个嵌入式定点设备，Y/N按键及屏幕控制按键。还包括一个10 base T以太网适配器，USB端口，RS232端口，Cardbus(PCMCIA)插槽及IRDA发射器/接收器。
示范软件说明书
集成诊断系统平台的可靠性通过利用限制活动进程间内存访问的CPU内存模式得到提高。针对此类环境开发的软件必须在用户或应用模式程序与系统或保护模式代码之间保持清晰的分离。应用逻辑在可限制任何反常行为影响的用户模式下执行。低层硬件访问必须在如设备驱动之类的系统代码内执行。
诊断应用程序与车辆测量装置之间的通讯是基于标准QNX I/O流。一旦连接建立，一个设备流就用于通过专用模块接口连接的设备及USB设备。为了确保数据完整性，一个TCP流用于TCP/IP设备。
手持的集成诊断系统中的装置网络管理器提供有关该装置网络的信息的中央存储区。它建立和维护一个可用设备列表，使得应用程序可以根据可用数据获取装置来定制它们的操作。它也提供设置与一特定类，产品类型，或者产品id的一个可用装置的连接功能。
车辆识别
该接口与从最近车辆列表中选定一个车辆相类似，代替最近车辆列表的是从商店管理服务器中获得并提供给用户的开放式修理定单列表。当用户选择一个开放式修理定单时，该车辆信息从商店管理服务器中获得，并用于将车辆识别给诊断应用程序。识别该车辆所需的足以运行一个诊断过程的任何附加信息都从商店管理系统中获得，并最终返回商店管理系统，这些信息被记录在车辆历史记录中。
结果存储
当一个车辆从一个开放式工作定单中被识别时，集成诊断系统诊断单元能将结果送到商店管理系统服务器，该商店管理系统服务器与该工作定单相关。被送回商店管理服务器的任何结果都必须与一个浏览器相关联。该浏览器在Windows环境中运行，显示并打印这些结果。
用户界面
该集成诊断系统使用一个友好的用户界面，以提供简易导航和直观操作。一个示范性的用户界面如附件1所描述。
图4显示一个带有由一个示波器模块所获取的说明性波形的示范性屏幕显示30。该屏幕显示30在一个单轨迹显示模式中建立，因此它有一个单独矩形波形绘图区31，用于沿水平轴或轨迹显示波形，如波形43。在波形绘图区31下面显示的是一个控制面板区32，其包括在可显示文字或其它标记的矩形框中的多个图标和指示符。
最底行是一个区域模式指示符33，表示集成诊断系统所选定的操作模式。在本例中，指示模式是示波器。
控制面板区32包括控制键，如一个Signal图标35，其包含的方框35a与35b在双范围模式下各自指示在双轨迹显示区域中两个轨迹中的信号。在每个方框中，用户可以从多个不同的信号选项中选择，不同的选项各自对应不同的信号拾取线12。在本例中，在第一轨迹中显示的信号是出现在“Pinpoint 1”线中的信号。对于方框35b，其中一个可用的选项是“off”。当该选项如图4被选定时，第二轨迹关闭，因此该区域运行在单轨迹模式下。
图4显示其它几种控制键：表示一个250ms定时扫描的Pattern/Sweep图标36，表示扫描时间范围的Time标记37，表示沿着垂直轴的绘图区31的范围的Scale图标38，以及用来选择当前显示在屏幕上的波形、数据帧的Frame选择图标41。
在屏幕显示器30上的每个图标都表示一个控制键。图标35，36，38，和41与多个转换选项的列表相关联。在一个给定的时间里，每次转换假设这些选项之一。该图标框可被看作是一个“窗口”，其中标记根据当前选定的转换选项来显示。
用户使用控制键来输入方向控制。用户使用控制键在显示器上移动光标，或是移动用户选择以在不同显示帧或功能键之间转换。例如，控制键可以是上/下/左/右键，触摸板，操纵杆，触摸笔等类似的东西。下面的例子描述当用户使用上/下/左/右箭头键在功能按键中转换以选定所需功能键时用户界面的操作。用户选定其中一个功能键可以通过加亮选定键的方框，改变选定键的颜色，或以与其它按键不同的方式显示选定键等方法来表示。
为了操作由标记35，36，38及41所表示的图标开关之一，该图标必须首先被指定为当前活动的，激活该图标所表示的一个或多个开关。在一给定时刻仅有一个图标是激活的。该激活图标以突出的方式指示出来，即加重该标记框周围的边框。例如，在图4中，突出了Frame选择图标41的边框，这表示该图标是激活的。通过将鼠标光标42移动到图标上且按下鼠标左键26，由鼠标22激活一个非激活图标。一旦该图标被激活，点击鼠标键26将正向逐个显示选项列表，其中一个步骤或一个转换选项对应鼠标22的每一次点击。(在Frame选择图标41的情况中，只有帧数的整数部分48能以这种方式做点击索引。)
一些功能键与指定给这些功能键的多个标记对应。一次只显示一个标记。该标记与指定给该功能键的功能或值对应。
从图4可以看出，如在Frame选择图标41中所示，波形43是由在帧-45.00中的数字波形数据组成。有多个值可以指定给图标41。
该集成诊断系统使用一种双模式操作来改变指定给功能键的值或功能：普通模式与快捷模式。当使用普通模式操作时，用户通过左/右箭头键将用户选择移动到图标41并选定图标41。然后用户输入“Y”键来确定选择图标41。相应地，显示对于图标41的指定值列表。然后用户可以通过使用上/下箭头键来改变图标41的指定值。当用户找到所需新值时，再次输入“Y”键确定改变和选择。
另一种方式是用户使用快捷模式选择。在快捷模式下，用户使用左/右箭头键将用户选择移动到图标41并选定图标41。然后，用户使用上/下箭头键改变图标41的指定值。每敲一次上/下箭头键对应可指定给图标41的一个值或功能。如图5所示，用户使用上/下箭头键将图标41的值从-45改到-10。一旦新值显示在图标41上，该集成诊断系统根据新指定值改变显示。
由于在重新赋值的过程中，用户不需要按一次“Y”键或“Enter”键以调出列表，也不必进行其它击键，如再敲一次“Y”来确定新值的选定，所以用户在选择新值过程中减少了几次击键。另外，由于系统立即执行新指定值的效果，用户可以观察到这次改变是否适合他的需要，并决定是否还需要其它新值。当给一个功能键指定新功能时，适用同样的控制方法。一旦新功能的名称被显示或选定，系统不需要用户的确认就可以立即执行相应的功能。
根据另一实施例，该集成诊断系统为用户提供一种新的机制，使用户利用方向控制键浏览用户界面。该用户界面包含多个水平排列的控制键。如上所述，一个控制键包括可被系统执行的功能列表或是一特定功能的指定值。在列表中的一些功能还可再导入另一列表以助于用户选择。
用户使用左/右箭头键在控制键中移动用户选择。当用户选择被移动到所需键上，经过合适的时延，对应该控制键的列表不需要另外击键就自动出现。然后用户可以使用上/下箭头键在列出选项中转换。一些选项可能包含进一步列出可用选择的子列表。如果用户将焦点移动到其中一个选项上，该子列表不需要另外击键就自动打开。只要列表打开，按左键指定为关闭列表。
如果控制键对应一个单独功能或者聚焦的选项没有子列表，则按右箭头键将输入对该功能或选项的选择。
根据上述导航方法，由于用户界面的导航不使用除方向控制键外的键，所以不需要不必要的手指移动就可以轻松导航。另外，作出用户选择仅需要有限的击键。因此，得到了简易，友好的导航用户体验。
尽管上述示范实施例是使用水平排列的控制键，由左/右箭头键在控制键之间移动，上/下键来导航或指定选择，但是用户除了可以使用上/下箭头键在功能键之间转换外，同样的方法也可以运用到垂直排列的控制键上。
图6A-6C显示了一个解释导航方法的流程图。
上述讨论的实施例也可运用到分布的多种类型数据，如车辆，摩托车，飞机，机动船，机器，设备等不同类型系统的服务数据。其它类型的数据可以包括测试过程，专家数据库，软件应用程序，驱动程序，更新文件等。本领域一般技术人员不需要特别的试验将认识到，或能确定与此描述的特定实施例等同的方法。这些等同方法包括在以下权利要求项的范围。