OBD-II介绍

OBD-II

OBD-II在功能和标准化方面都是对OBD-I的改进。 OBD-II标准指定了诊断连接器的类型及其引脚，可用的电信号协议以及消息传递格式。它还提供了车辆参数的候选列表，以监控每个参数的编码方式。连接器中有一个插针，可通过车辆电池为扫描工具供电，从而无需将扫描工具单独连接至电源。但是，某些技术人员可能仍将扫描工具连接到辅助电源，以在车辆因故障而导致电力损失的异常情况下保护数据。最后，OBD-II标准提供了DTC的可扩展列表。作为该标准化的结果，单个设备可以查询任何车辆中的车载计算机。该OBD-II有两种型号OBD-IIA和OBD-IIB。 OBD-II标准化是由排放要求推动的，尽管仅要求通过排放相关的代码和数据进行传输，但大多数制造商已将OBD-II数据链路连接器作为车辆中唯一可用来诊断所有系统的连接器。和编程。

OBD-II诊断故障代码是4位数字，后跟一个字母：P代表发动机和变速箱（动力总成），B代表车身，C代表底盘，U代表网络。

1. 引脚定义

2. OBD-II 信号协议

OBD-II接口允许使用五种信令协议。大多数车辆仅实现一种协议。通常可以根据J1962连接器上存在的引脚来推断所使用的协议：

SAE J1850 PWM（脉冲宽度调制— 41.6 kB / sec，福特汽车公司的标准）引脚2：Bus +针脚10：Bus–高压为+5 V数据包长度限制为12个字节，包括CRC采用称为“具有无损仲裁的载波侦听多路访问”（CSMA / NDA）的多主机仲裁方案 SAE J1850 VPW（可变脉冲宽度— 10.4 / 41.6 kB / sec，通用汽车标准）引脚2：Bus +Bus空闲低电平高压为+7 V判定点为+3.5 V数据包长度限制为12个字节，包括CRC采用CSMA / NDA ISO 9141-2[18]该协议的异步串行数据速率为10.4 kbps。[19]它有点类似于RS-232；但是，信号电平不同，并且通信发生在一条双向线路上，而没有其他握手信号。ISO 9141-2主要用于克莱斯勒，欧洲和亚洲的汽车。引脚7：K线引脚15：L线（可选）UART信令K线闲置为高电平，并带有一个510欧姆的电阻，可连接至V batt有源/显性状态通过集电极开路驱动器驱动为低电平。数据包长度最大为260Bytes。数据字段MAX 255。 ISO 14230 KWP2000（关键字通讯协定2000）引脚7：K线引脚15：L线（可选）物理层与ISO 9141-2相同数据速率1.2至10.4 kBaud数据包在数据字段中最多可以包含255个字节 ISO 15765 CAN（250 kbit / s或500 kbit / s）。CAN协议由博世开发，用于汽车和工业控制。与其他OBD协议不同，变体在汽车行业之外被广泛使用。尽管在之前它不满足美国车辆的OBD-II要求，但截至，在美国销售的所有车辆都必须实施CAN作为其信号协议之一。引脚6：CAN高引脚14：CAN低

所有OBD-II引脚排列都使用相同的连接器，但使用不同的引脚，引脚4（电池接地）和引脚16（电池正极）除外。

3.诊断问题代码

OBD-II诊断故障代码（DTC）包含1个字母和4个数字，并分为以下类别：

B-车身代码（包括空调和安全气囊）（1164代码）C-底盘代码（包括ABS）（486个代码）P-动力总成代码（发动机和变速箱）（1688代码）U-网络代码（接线总线）（299个代码）

4. K线通讯特点

早期，在CAN未加入之前，车辆主要使用K线。L线来对车辆进行诊断。通过K 线对某个控制单元进行查询，通过K 线、测试仪和控制单元可进行数据交换。换句话说，即通过K 线数据被双向传送（从测试仪到控制单元以及从控制单元到测试仪）。早期生产的车上都装有K 线。而L 线则是用来对控制单元进行查询的导线，此线在目前生产的车辆中已经不存在。由于串口的普及，所以K线实现起来更容易。而逻辑电平的改变，只是需要转换电路。因此本系统采用K 线的通讯方式。由于K 线只是一根线，而PC 机与控制单元都要向对方发出信息，所以可以判定此线是半双工串行通讯。

K 线通讯主要有以下特点：

(1) 双方采用半双工异步串行通讯。

(2) 工作电压范围为8～18V。

(3) 使用环境温度为－ 40°C～125°C。

(4) 最大速度是50kbps。

(5) 支持大电流。

(6) 与单片机CMOS 电平无缝连接。

(7) 具有对地线保护作用。

(8) 串行通讯码的每个单元包括10 位二进制数据,分别为起始位、8 位数据、停止位,每个单元发送完毕后设有空闲等待。

(9) 双方的通讯以“行”为单位轮流发送,即PC 机发送一行消息后,ECU 再发送一行消息,反之亦然。

(10) 一信息行由下列数据组成：第一位数据表示本行还要发送多少数据；第二个数据用来表示关键码,表示此次用来完成什么样的操作,如开始参数、写数据到EEPROM 中等；第三个数据表示要发送的数据。

(11) 在一信息行中,还包括用于校验的反码,一方每发出一个数据后,对方必须对回应此数据的反码进行校验；由于K 线是单线通讯,所以只有在正确处理回应数据的反码进行校验时,才能保证通讯的顺利进行。

4.1 K线网络结构

4.2 K线通讯定义

在车辆网络中,为准确、可靠地通讯,必须确定一个固定的通讯波特率。假设诊断设备及其连接导线的电容为 C T E C_{TE} CTE,K 线对地电容为 C O B W C_{OBW} COBW ,车辆ECU 的电容为 C E C U C_{ECU} CECU :

C E C U = ∑ i = 1 n C E C U i C_{ECU}=\sum_{i=1}^nC_{ECU_i} CECU=i=1∑nCECUi

设计时以上各电容必须满足一下关系：

12V电源供电： C E C U C_{ECU} CECU+ C B O W C_{BOW} CBOW ≤ 7.2nF; C T E C_{TE} CTE ≤ 2nF

24V电源供电： C E C U C_{ECU} CECU+ C B O W C_{BOW} CBOW ≤ 5nF; C T E C_{TE} CTE ≤ 2nF

假定K 线通讯波特率最大为10.4kbps, 若通讯波特率高于最大波特率,则必须减小允许电容;反之,必须增加允许电容。同时，在车辆诊断网络设计时,必须保证任何ECU 信息不能引起其它ECU 进行数据通讯,在诊断仪初始化时,只能有一个ECU 响应,或若干个ECU 按一定顺序响应。

4.3 K线电平

K 线通讯本质上为半双工串口通讯。为保证准确、可靠的数据通讯, ECU 和K 线都必须有正确的电平。在K 线系统中,发送时若电压低于工作电压的20%, 则认为逻辑“ 0” ,高于工作电压的80%，则定义为逻辑“ 1” ;接收时低于工作电压的30%为逻辑“ 0” ,高于工作电压的70%为逻辑“ 1” ,电压在工作电压的30%～70%之间状态不确定。由以上分析可知,其电平与常用的串口电平不一致,因此必须设计专门的K 线接口电路,以满足车辆K 线诊断要求。

4.4 K线通讯协议

K 线协议采用消息结构进行信息传递,可分为请求消息、指示消息和响应消息,其中,响应消息可分为正响应和负响应,所有这些消息都具有相同的结构。

由格式字节决定的可选字节维修标识（ID)，是数据字节的一部分

Fmt: 格式字节，包含6位长度信息和2位地址模式信息。通过关键字通知诊断仪是否使用头部信息。

A1,A0=01(CARB)是一种例外模式。CARB使用格式字节$68（0110 1000）和$48(0100 1000).有关详细信息参见ISO 9142-2和 SAE J1979

L5~L0:定义从数据区开始（包括维修标识字节）到检验和字节（不包括）的信息长度。信息长度可以是1~63字节。如果L0到L5=0，那么包含附加长度字节。在一般通信中使用格式字节为81即使用物理地址，如果是C1则表示使用功能地址

Tgt:目标地址字节，这是信息的目标地址，并且总是和源地址字节一同使用。发送给ECU的请求信息中的目标地址可以是物理或功能地址。发送给诊断仪的响应信息中的目标地址应该是诊断仪的物理地址。物理地址可以是5波特地址字节或根据SAEJ2178-1发送地址。目标地址可选，只有在多模式总线拓扑结构中必需。对于点对点连接可以省略。对于CARB信息，这个字节在ISO9141-2或ISO14230-4中定义。

Src:源地址字节，这是发送设备的地址。它应该是物理地址，与物理目标地址有可能相同。诊断仪的地址在SAEJ2178-1中有所说明。这个地址可选（总是和目标地址字节一同使用）,只有在多模式总线拓扑结构中必需。对于点对点连接可以省略。

Len:长度字节，如果头部字节中的长度（L0到L5)设置为0,则提供这个字节，见下表。它允许用户传递数据域长度超过63个字节的信息。对于更短的信息，可以将其省略。这个字节定义从数据区开始（包括维修标识字节）到校验和字节（不包括）的信息长度。数据长度可以是1到255个字节。最长信息可以是260字节。对于数据域长度小于64字节的信息有两种可能：长度可能包含在格式字节中或附加字节中。不要求ECU支持所有两种可能，通过关键字将ECU的工作能力通知给诊断仪。

DATA:数据字节，根据使用的长度信息，数据区可以包含多达63或255个信息字节。数据区的第一个字节是维修标识（ID)字节，具体值可以参考应用层的ID标号定义，有的报文不需要带参数，有的需要带参数，这些参数在应用层有定义或者由厂家给出定义。其后可以跟随取决于所选维修的参数和数据。

CS:校验和字节，插在信息块末尾，定义为除校验和之外的信息中所有字节的8位简单求和。