摘要：在智能网联汽车中将OBD接口技术与手机APP软件技术相结合，从手机中直接读取汽车各种运行参数，实现对汽车运行状态进行实时监测和故障云诊断。同时，利用手机的摄像头等硬件实现行车记录仪、倒车雷达、导航信息等，以较小的成本完善智能网联汽车功能。
关键词：网联汽车；车载终端；OBD
1概述
1.1设计背景
远程诊断是近几年来车联网行业发展的一个主要关键词，OBD（OnBoardDiagnostics，简称车载自动诊断系统）加手机APP的模式大行其道。由于OBD接口在车辆日常使用中并不会经常用到，而且通过OBD接口也能读出非常丰富的车辆信息数据（车速、油耗、行驶里程等）。手机厂商在移动互联网领域的迅速发展，带动了整个TMT产业，一些从事移动互联网的企业和手机企业也通过手机APP的方式向车联网行业渗透，而OBD是实现这种渗透的最好载体，基于OBD的车联网产品应运而生[1]。与此同时，OBD设备的服务商也可以获取该数据，并从中挖掘潜在的大数据商业价值。另一方面，随着手机应用的不断发展，基于手机的导航应用已经被大多数年轻用户所接受，手机上有导航，再增加一些与车有关的服务，可以分走一部分传统DVD导航产品的市场。另外，和传统的DVD导航车机相比，此类产品的最大特点是价格便宜、免安装，可以迅速行成用户规模。目前比较有代表性的手机APP诸如多乐车助手、车况检测大师以及车行者[2]。
1.2总体设计
本项目包括行车记录仪、倒车雷达、导航信息、汽车运行参数实时监控故障云诊断等功能。（1）行车记录仪：手机应用通过利用手机上的摄像头和存储卡实现手机作为行车记录仪的功能，实时监控录制车前方的影像以备需要时提取播放。（2）导航信息：手机本身自带GPS功能配合导航软件实现手机导航功能，这部分已经比较成熟。（3）汽车运行参数实时监控及故障云诊断：目前绝大部分汽车都具备有一个统一的CAN车载总线，通过这条总线各种传感器及控制设备被连在一起，同样通过这条总线也可以采集全部的运行信息用于进行故障诊断，本功能就是采用CAN网关方式将CAN总线连入车载网络，手机通过WiFi方式可以采集车载各种传感器的参数进行参数显示，也可以将参数传送到云端进行数据分析，进行故障诊断、驾驶过程的记录与分析等功能。
2硬件设计
2.1CAN总线通信部分
MCU与CAN总线之间的数据交换主要通过两款硬件实现，分别为TJA1050CAN总线信息收发器以及MCP2515CAN总线协议控制器。CAN总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络，以其高性能和高可靠性在自动控制领域得到了广泛的应用。为提高系统的驱动能力，增大通信距离，实际应用中多采用TJA1050作为CAN控制器与物理总线间的接口，即CAN收发器，以增强对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。为进一步增强抗干扰能力，往往在CAN控制器与收发器之间设置光电隔离电路。MCP2515是一款CAN总线协议控制器，完全支持CANV2.0B技术规范。该器件能发送和接收标准和扩展数据帧以及远程帧。MCP2515自带的两个验收屏蔽寄存器和六个验收滤波寄存器可以过滤掉不想要的报文，因此减少了主单片机（MCU）的开销。MCP2515与MCU的连接是通过SPI接口来实现的。
2.2测距模块
本设计测距模块使用HC-SR04测距模块，该模块测距的基本原理是通过计算发送与接受超声波的时间差，来计算距离。MCU通过该模块实现倒车雷达功能。HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。智能小车测距可以及时发现前方的障碍物，使智能小车可以及时转向，避开障碍物。
2.3WiFi模块
本设计WiFi模块使用ESP8266模块。ESP8266专为移动设备、可穿戴电子产品和物联应用设计，并与其他几项专利技术一起使机器实现最低能耗。ESP8266与MCU使用串口连接[3]。
3手机端功能设计
手机App端分为四个模块，（1）“车辆信息”：该界面主要查看当前车辆的各类信息，如车速、剩余油量等；还能查看对过往驾驶行为的分析，以及今日天气和出行建议。车辆信息主要通过WiFi网络像MCU发送指令，MCU通过OBD接口向汽车中控发送查询请求来获得。过往驾驶行为分析则主要依靠一些专家信息来分析用户过往驾驶行为，如速度的突变、经常出现急刹车等，并相应地给出改进意见[4]。（2）“出行”：该界面通过整合高德地图API实现App内置的驾车导航功能。（3）“行车记录”：本设计通过隐藏摄像界面实现了手机后台自动录像的功能，也就是行车记录仪功能。目前该功能可以做到即便退出应用，只要其在后台运行，即可实时录像。（4）“设置”：该界面主要是App使用设置功能。目前实现了行车记录清晰度的设置、驾车导航时是否调起独立的高德地图App进行导航以及其他一些基础设置。
4总结
（1）汽车运行参数实时监控故障云诊断。本功能就是采用can网关方式将can总线连入车载网络，手机通过wifi方式可以采集车载各种传感器的参数进行参数显示，也可以将参数传送到云端进行数据分析，进行故障诊断、驾驶过程的记录与分析等功能。（2）整合地图导航应用。（3）整合行车记录仪。产品将通过OBD接口监测到启动信号，进而调用手机摄像头在后台拍摄，起到行车记录仪的功能。（4）基于用户习惯大数据，为用户提供专业精准定制化的出行建议。（5）突破固有模式，实现与汽车厂商“微结合”，拓展服务空间。
作者:李严 马宇航 邹杰 单位:重庆市机电设计研究院 重庆理工大学电气与电子工程学院
