汽车诊断K线的特点
1、诊断K线通讯特点
根据SAE规定的OBD标准，车辆行业使用K、L线进行诊断和标定。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）。最近生产的车上都装有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。
(12) 至于PC机在每一个功能块中如何发出命令，ECU是如何给出相应信息的，在软件结构中会做说明。
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CTE,K线对地电容为COBW,车辆ECU的电容为CECU,定义为:
设计时以上各电容必 须满足以下关系:
12V电源供电：CECU+COBW≤7.2nF;CTE≤2nF;
24V电源供电：CECU+COBW≤5nF；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。
3、K线电路连接方式
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。图2 为利用L9637D完成的K 线接口转换电路。
K线可双向传递数据，系统初始化后先传递ECU地址，连接成功后用于信息交换，典型接口转换芯片有ST公司的L9637D和Motorola公司的33290等。L9637D是一个与ISO9141标准功能兼容的集成芯片，是专门为车辆诊断而开发的双向、半双工通讯接口芯片。同时K线也可进行电控标定系统的开发,因此,本研究工程应用前景非常广泛。
4、K线通讯协议及应用
ISO9141主要为车辆与诊断设备之间的通讯国际标准, ISO9141已被美国加州大气委员会(California Air Resource Board)所采纳,其ISO14230为专门指定的用于道路车辆诊断的协议。根据ISO14230 的规定, K线通讯消息基本格式如表2 所示。
表2中各参数含义如下:
Fmt:帧字节; Tgt:目标地址; Src:源地址; Len:附加长度字节;
Sld :功能识别字节; Data :数据字节; CS:校验和。
其校验和满足以下公式:
i={(i-1)+}mod256 (1)
式(1)中:1=<1>。
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。
Webasto汽车天窗马达ECU与PC机的通讯方式是K 线通讯协议的一种应用，其代码基本格式如下：长度位、命令标志位、数据位(n=0…16)和校验位，如表3所示。
所以最小的通讯长度为3，即：传输的信息包括LEN、ID、CHKSUM(传输的数据位数n＝0)。
为了保证PC机与ECU之间的通讯正常，使用校验码来确保发送代码的安全性，它是通过所有代码的位与CHECKSUM_BASE=0xAA异或来求得。计算方法如下：
发送端的校验码:
CHKSUM_s=CHECKSUM_BASE xor LEN xor ID xor DATA_ xor DATA_n
接收端的校验码:
汽车标志lCHKSUM_r=LEN xor ID xor DATA_ xor DATA_n xor CHKSUM_s xor CHECKSUM_BASE
CHKSUM_r的结果为0，说明通讯顺利完成。
为了确保通讯正常，在串行通讯过程中，规定两个接收字节之间的时间不得超过50ms，若超过，则认为此次操作失败。
5、程序设计
此汽车天窗马达ECU通讯系统软件的程序流程如图4所示。汽车天窗马达ECU通讯系统的软件运行如图5所示。
此汽车天窗马达ECU通讯系统中所使用的参数主要有两种类型：*.s参数类型和*.par参数类型的文件。其主要的区别是：*.s参数文件所采用的代码格式是S-record，它是 Motorola 公司提供的一种标准文件格式，通过S－records代码，将可执行代码从主PC机发送到另外一个目标系统。在发送的过程中，S－records在其代码头上包含目标地址信息和校验信息来
检验误差；而*.par参数文件是Webasto公司专用的代码格式，它的代码主要是包含在ECU中的具体参数和此参数的具体数值。此马达天窗ECU通讯系统的软件部分就是在对这两种参数类型熟悉的基础上进行的。
5.1 S-record格式说明
每个S－record由如下六部分组成：
(1) SOR：代码的开始部分（ASCII ‘S’）；
(2) Type：S－record Type，有几种类型：
S0：代码起始段（可选），表示在其后还有其他的代码。S0后面的地址代码不被使用，经常是（0X0000），有的还包括额外的信息,如表1所示。
S0代码不被加载，可以被忽略，通常为S0030000 FC；
S1：16位地址的数据代码；
S2：24位地址的数据代码；
S3：32位地址的数据代码；
S4：不同的目标系统不同的含义；
S5：不同的目标系统不同的含义；
S6：不同的目标系统不同的含义；
S7：S3代码结束段；
S8：S2代码结束段；
S9：S1代码结束段；
如果S9代码后的地址代码为 0X0000，则表示数据段的结束；如果其后代码不为0，则地址代码表示其开始执行代码的位置，通常为S9030000FC（注：S0，S9代码是被忽略的）；
(3) Length：两位十六进制数，表示Load Address、Code/Data、Checksum的字节数；
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