Spis treści: Informacje ogólne ↓ Główny cel ↓ Schemat sterownika do współpracy… ↓ Zalecenia dotyczące stosowania ↓ Ogólne zasady wymiany danych ↓ Inicjalizacja sterownika i… ↓ Nawiązywanie połączenia ↓ Inicjalizacja ↓ Procedura wymiany danych ↓ Zmiany wprowadzone do najnowszych… ↓ Nawiązywanie połączenia ↓ Wybór protokołu ↓ Uwaga i komentarze ↓
Ostrzeżenie: Norma VPW dotyczy modeli GM, norma PWM dotyczy modeli Ford, norma ISO 9141-2 dotyczy modeli azjatyckich i europejskich.
Informacje ogólne
Przedmiotowe urządzenie jest mikrokontroler, wykonany w technologii CMOS (CMOS).
Ostrzeżenie: Kontroler nie jest przeznaczony do podłączania do systemów diagnostyki pokładowej pierwszej generacji (OBD I)!
Urządzenie działa jak prosty skaner i przeznaczone jest do odczytu kodów diagnostycznych oraz danych systemu OBD II (prędkość obrotowa silnika, temperatura płynu chłodzącego i powietrza dolotowego, charakterystyka obciążenia, natężenie przepływu powietrza w silniku itp.) w ramach normy SAE J1979 za pośrednictwem dowolnego typu magistrali (PWM, VPW i ISO 9141-2).
Główny cel
Do połączenia z komputerem wystarczy kabel 3-żyłowy, natomiast połączenie ze złączem diagnostycznym odbywa się za pomocą kabla 6-żyłowego. Napięcie zasilania dostarczane jest do sterownika poprzez 16-pinowe złącze diagnostyczne OBD. Poniżej przedstawiono schematyczny diagram sterownika.
Schemat sterownika do współpracy komputera osobistego z pokładowym systemem samodiagnostycznym OBD II
Zalecenia dotyczące stosowania
Do podłączenia urządzenia do samochodu można wykorzystać nieekranowany kabel o długości nie większej niż 1,2 m, co jest szczególnie istotne w przypadku korzystania z protokołu PWM. W przypadku użycia dłuższego kabla należy zmniejszyć rezystancję rezystorów na wejściu urządzenia (R8 i R9 lub R15). W przypadku stosowania kabla ekranowanego należy odłączyć ekran w celu zmniejszenia pojemności.
Kabel łączący z portem szeregowym komputera może być również nieekranowany. Urządzenie pracuje stabilnie przy długości kabla do 9 m. W przypadku znacznie dłuższych kabli należy zastosować mocniejszy komunikator RS 232.
Topologia połączeń elektrycznych jest dowolna. W warunkach dużej wilgotności należy stosować dodatkowe kondensatory obejściowe.
Bezpłatne oprogramowanie (przeglądarkę) umożliwiające odczyt kodów i danych można pobrać ze stron internetowych producentów. Przeznaczone jest ono do użytku w systemie DOS. Niewielki rozmiar aplikacji w wersji "DOS" pozwala na umieszczenie jej na dyskietce startowej DOS i korzystanie z niej nawet na komputerach wyposażonych w oprogramowanie niekompatybilne z DOS. Nie jest nawet konieczne posiadanie w komputerze dysku twardego.
Ogólne zasady wymiany danych
Ostrzeżenie: Jeśli inaczej nie określono inaczej, wszystkie wartości wymienione w 16-hex formacie (hex).
Format dziesiętny jest oznaczony etykietą dec.
Wymiana danych odbywa się poprzez trzyżyłowe połączenie szeregowe, bez stosowania inicjującej wymiany komunikatów serwisowych (handshaking). Urządzenie nasłuchuje komunikatów na kanale, wykonuje otrzymane polecenia i przesyła wyniki do komputera osobistego (PC), po czym natychmiast powraca do trybu nasłuchu. Dane przychodzące i wychodzące ze sterownika są zorganizowane jako łańcuch kolejnych bajtów, z których pierwszy jest bajtem sterującym. Zazwyczaj bajt kontrolny to liczba od 0 do 15 dec (lub 0-F heksadecymalny), opisujący liczbę następujących po sobie bajtów informacji. Na przykład polecenie 3-bajtowe wyglądałoby tak: 03 (bajt kontrolny), 1 bajt, 2 bajt, 3 bajt. Podobny format jest używany zarówno w przypadku poleceń przychodzących, mających na celu sprawdzenie pokładowego systemu autodiagnostycznego, jak i w przypadku wiadomości wychodzących zawierających żądane informacje. Należy pamiętać, że w bajcie kontrolnym używane są tylko cztery najmniej znaczące bity; najbardziej znaczące bity są zarezerwowane dla specjalnych poleceń i mogą być używane przez komputer podczas inicjowania połączenia ze sterownikiem oraz negocjowania protokołu przesyłania danych, a także przez sterownik w celu sprawdzenia błędów transmisji. W szczególności w przypadku wystąpienia błędu transmisji sterownik ustawia najbardziej znaczący bit (MSB) bajtu kontrolnego na jeden. Po pomyślnej transmisji wszystkie cztery bity najwyższego rzędu zostają ustawione na zero.
Ostrzeżenie: Istnieją pewne wyjątki od reguł używania bajtu kontrolnego.
Inicjalizacja sterownika i pokładowego systemu autodiagnostycznego
Aby rozpocząć wymianę danych, komputer musi nawiązać połączenie ze sterownikiem, a następnie zainicjować sterownik i kanał danych OBD II.
Nawiązywanie połączenia
Po podłączeniu sterownika do komputera i złącza diagnostycznego OBD należy go zainicjować, aby zapobiec "zawieszaniu się" związanemu z zakłóceniami na liniach szeregowych, jeśli zostały one podłączone przed włączeniem zasilania sterownika. Jednocześnie wykonywana jest prosta kontrola aktywności interfejsu. Najpierw wysyłany jest jednobajtowy sygnał 20 (hex), który sterownik odbiera jako polecenie nawiązania połączenia. W odpowiedzi kontroler wysyła pojedynczy bajt szesnastkowy FF (255 dec) zamiast bajtu kontrolnego i przechodzi w tryb gotowości do odbioru danych. Teraz komputer może przystąpić do inicjalizacji kanału danych.
Ostrzeżenie: To jeden z niewielu przypadków, w których kontroler nie używa bajtu kontrolnego.
Inicjalizacja
Na tym etapie inicjalizowany jest protokół, za pomocą którego będzie realizowana wymiana danych, a w przypadku protokołu ISO inicjalizowany jest system pokładowy. Wymiana danych odbywa się przy użyciu jednego z trzech protokołów: VPW (General Motors), PWM (Ford) i ISO 9141-02 (producenci azjatyccy/europejscy).
Ostrzeżenie: Istnieje wiele wyjątków, na przykład podczas badania niektórych modeli samochodów Mazda można użyć protokołu Ford PWM. Dlatego jeśli napotkasz problemy z transmisją, powinieneś najpierw spróbować użyć innego protokołu.
Wybór protokołu odbywa się poprzez przesłanie kombinacji składającej się z bajtu kontrolnego 41 (szesnastkowy) i bajt bezpośrednio po nim, który określa typ protokołu: 0 = VPW, 1 = PWM, 2 = ISO 9141. Na przykład polecenie 41(hex) 02(hex) inicjuje protokół ISO 9141.
W odpowiedzi kontroler wysyła bajt kontrolny i bajt stanu. Ustawienie MSB bajtu kontrolnego wskazuje na wystąpienie problemu, a następujący po nim bajt stanu będzie zawierał odpowiednią informację. Jeśli inicjalizacja się powiedzie, wysyłany jest bajt kontrolny 01 (hex), wskazujący, że po nim następuje bajt stanu weryfikacji. W przypadku protokołów VPW i PWM bajt weryfikacyjny jest prostym echem bajtu wyboru protokołu (0 lub 1 odpowiednio), podczas inicjalizacji protokołu ISO 9141 będzie to klucz cyfrowy zwrócony przez pokładowy procesor OBD, który określi, która z dwóch nieznacznie różniących się wersji protokołu zostanie użyta.
Ostrzeżenie: Klucz cyfrowy ma charakter wyłącznie informacyjny.
Należy zauważyć, że inicjalizacja protokołów VPW i PWM następuje znacznie szybciej, ponieważ wymaga jedynie przesłania odpowiednich informacji do sterownika. W przypadku modeli zgodnych ze standardem ISO inicjalizacja trwa około 5 sekund i polega na wymianie informacji między kontrolerem a procesorem pokładowym z prędkością 5 bodów. Czytelnik powinien pamiętać, że w niektórych pojazdach z rodziny ISO 9141 inicjalizacja protokołu jest zawieszana, jeśli żądanie danych nie zostanie przesłane w odstępie 5 sekund. Oznacza to, że komputer musi automatycznie wysyłać żądania co kilka sekund, nawet w trybie bezczynności.
Po nawiązaniu połączenia i zainicjowaniu protokołu rozpoczyna się regularna wymiana danych, na którą składają się żądania otrzymywane z komputera i odpowiedzi wysyłane przez kontroler.
Procedura wymiany danych
Kontroler może pracować w kilku różnych scenariuszach przy użyciu protokołów ISO 9141-2 i SAE (VPW i PWM).
Wymiana za pomocą protokołów SAE (VPW i PWM)
Podczas wymiany danych za pomocą tych protokołów buforowana jest tylko jedna ramka danych, co oznacza, że konieczne jest określenie ramki, która ma zostać przechwycona lub zwrócona. W niektórych (rzadkich) przypadkach procesor pokładowy może przesyłać pakiety składające się z więcej niż jednej ramki. W takiej sytuacji żądanie należy powtarzać aż do momentu odebrania wszystkich ramek w pakiecie.
Wniosek jest zawsze tworzony w następujący sposób: [Bajt kontrolny], [Standardowe żądanie SAE], [Numer ramki]. Jak wspomniano powyżej, bajt kontrolny to zazwyczaj liczba równa całkowitej liczbie bajtów, które po nim następują. Żądanie jest formatowane zgodnie ze specyfikacjami SAE J1950 i J1979 i składa się z nagłówka (3 bajty), sekwencji bajtów informacyjnych i bajtu kontrolnego błędu (CRC). Należy pamiętać, że chociaż informacje żądania są generowane w ścisłej zgodności ze specyfikacjami SAE, odbiorcą bajtu kontrolnego i numeru ramki jest układ interfejsu.
Jeżeli procedura zakończy się pomyślnie, pojawi się komunikat odpowiedzi zawsze ma następujący format: [Bajt kontrolny], [Odpowiedź SAE]. Bajt kontrolny, jak poprzednio, określa liczbę następujących po nim bajtów informacyjnych. Odpowiedź, zgodnie z wymaganiami standardu SAE, składa się z nagłówka (3 bajty), ciągu bajtów informacyjnych i bajtu CRC.
W przypadku awarii wysłano 2 bajty odpowiedź: [Bajt kontrolny], [Bajt stanu]. W tym przypadku MSB jest ustawiany w bajcie kontrolnym. Cztery najmniej znaczące bity tworzą liczbę 001, wskazującą, że po bajcie kontrolnym następuje pojedynczy bajt, bajt stanu. Taka sytuacja może mieć miejsce dość często, ponieważ Specyfikacje dopuszczają możliwość, że procesor pokładowy nie poda danych, a także przekaże nieprawidłowe dane w przypadku, gdy żądanie nie odpowiada standardowi obsługiwanemu przez producentów pojazdów. Możliwe jest również, że żądane dane nie są w danej chwili dostępne w pamięci RAM procesora. Gdy układ nie otrzyma oczekiwanej odpowiedzi lub otrzyma uszkodzone dane, ustawiany jest bit MSB bajtu kontrolnego, a po bajcie kontrolnym wyprowadzany jest bajt stanu.
W przypadku kolizji na magistrali interfejs generuje pojedynczy bajt 40 (heksadecymalny), który jest bajtem kontrolnym z wyczyszczonym bitem najmniej znaczącym. Sytuacja taka może wystąpić dość często, gdy magistrala pojazdu jest obciążona wiadomościami o wyższym priorytecie niż dane diagnostyczne — wówczas urządzenie obliczeniowe musi powtórzyć oryginalne żądanie.
Wymiana zgodna z protokołami ISO 9141-2
Norma ISO 9141-2 jest stosowana przez większość azjatyckich i europejskich producentów samochodów. Struktura generowanego żądania PC niewiele różni się od tej stosowanej w standardach SAE. Jedyną różnicą jest to, że układ scalony nie potrzebuje informacji o numerze ramki i odpowiadające jej informacje nie powinny znajdować się w pakiecie. Zatem, wniosek zawsze składa się z bajtu kontrolnego, po którym następuje ciąg bajtów informacyjnych, łącznie z sumą kontrolną. Jak odpowiedz na wiadomość układ po prostu retransmituje sygnały generowane przez procesor pokładowy. W komunikacie odpowiedzi nie ma bajtu kontrolnego, więc komputer odbiera przychodzące informacje w sposób ciągły, aż łańcuch zostanie przerwany 55-milisekundową przerwą, wskazującą na zakończenie pakietu informacji. W związku z tym wiadomość odpowiedzi może składać się z jednej lub większej liczby ramek, zgodnie z wymaganiami specyfikacji SAE J1979. Układ nie analizuje ramek, nie odrzuca ramek niediagnostycznych itp. Komputer musi samodzielnie przetworzyć przychodzące dane, aby wyodrębnić poszczególne ramki poprzez analizę bajtów nagłówka.
Ostrzeżenie: Odpowiedzi na większość zapytań składają się z pojedynczej ramki.
Zmiany wprowadzone do najnowszych wersji kontrolerów interfejsu
Poniżej przedstawiono główne różnice w procesie przesyłu danych za pomocą protokołów SAE i ISO 9141, charakterystyczne dla najnowszych wersji sterowników interfejsu, a także procedurę przesyłu danych za pomocą protokołu ISO 14230: 1. Norma ISO 9141: Dodano bajt adresu;
2. ISO 9141: Zwraca nie tylko jeden, ale oba bajty klucza; (dodatkowy bajt jest zwracany również w trybach SAE, ale nie jest tutaj wykorzystywany).
3. Dodano obsługę protokołu ISO 14230.
Ostrzeżenie: Wszystkie bajty danych są przesyłane w formacie szesnastkowym.
Ostrzeżenie: Znak XX oznacza niezdefiniowany, zarezerwowany lub nierozpoznany bajt.
Nawiązywanie połączenia
Procedura konfiguracji połączenia nie uległa zmianie:
| Załatwić: | 20 |
| Przyjęcie: | FF |
Wybór protokołu
|
VPW:
|
|
|
Załatwić: |
41, 00 |
|
Przyjęcie: |
02, 01, XX |
|
PWM: |
|
|
Załatwić: |
41, 01 |
|
Przyjęcie: |
02, 01, XX |
|
ISO 9141: |
|
|
Załatwić: |
42, 02, adr, gdzie: adr to bajt adresu (zwykle 33 heksagonalne) |
|
Przyjęcie: |
02, K1, K2, gdzie K1, K2 to bajty klucza ISO |
|
Lub: |
82, XX, XX (błąd inicjalizacji ISO 9141) |
|
ISO 14230 (szybka inicjalizacja): |
|
|
Załatwić: |
46, 03, R1, R2, R3, R4, R5, gdzie: R1÷R5 - komunikat o początku żądania ISO 14230 w celu nawiązania połączenia, zwykle R1÷R5 = C1, 33, F1, 81, 66 |
|
Przyjęcie: |
S1, S2, ……… - Komunikaty startowe odpowiedzi konfiguracji połączenia ISO 14230 |
Ostrzeżenie: Można przesyłać szeregowo więcej niż jeden ECU. Kod odpowiedzi negatywnej może być użyty jako odpowiedź.
Typowa odpowiedź pozytywna wygląda następująco: S1, S2, ……. = 83, F1, 10, C1, E9, 8F, BD
ISO 14230 (powolna inicjalizacja):Podobne do ISO 9141
Uwaga i komentarze
Jeżeli kontroler ma służyć wyłącznie do transmisji danych za pośrednictwem jednego lub dwóch protokołów, można wykluczyć zbędne komponenty (zobacz diagram powyżej). Przykładowo, organizując obwód dla protokołu VPW (GM), wymagane będą tylko trzy przewody elektryczne łączące kontroler z samochodem (zaciski 16, 5 i 2).
Jeżeli protokół PWM nie jest używany, elementy R4, R6, R7, R8, R9, R10, T1, T2 i D1 mogą zostać wykluczone.
W przypadku odmowy wymiany za pośrednictwem protokołu ISO, wykluczeniu podlegają następujące elementy: R15, R16, R17, R18, R19, R21, T4 i T5.
Dzięki rezygnacji z protokołu VPW można wyeliminować następujące elementy: R13, R14, R23, R24, D2, D3 i T3.
Stosowane są rezystory węglowe o tolerancji rezystancji 5%.
Należy pamiętać, że nie ma przycisku resetu awaryjnego (RESET), w razie konieczności resetu można dokonać poprzez odłączenie kontrolera od złącza samochodowego (procesor interfejsu automatycznie uruchomi się ponownie). Ponowne uruchomienie oprogramowania na komputerze PC powoduje nową inicjalizację interfejsu.