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图1-1 美国SNAP-ON公司红盒子故障诊断仪
图1-2 奔驰Star2000故碲诊断仪
1.2.2 国内发展现状
对于国外汽车诊断技术的研究，主要是为了师夷长技，借鉴他人的先进技术和手段，指导我们如何采取措施增强我们自身的技术水平。
我国对汽车诊断技术的研究起步较晚，直到二十一世纪，凭借计算机技术的迅猛发展及电子控制系统(燃油喷射系统、防抱死制动系统、安全气囊等)在汽车上的应用，才使得我国的汽车故障诊断技术得到了革命性的发展。此时，汽车维修检测市场上，不仅出现了大量的诊断设备，同时应用计算机的汽车故障诊断专家系统软件也有了长足的发展。
随着汽车诊断技术的发展，汽车诊断设备也向多功能综合化和自动化发展，同时，诊断设备也将趋向于小型化、轻量化、智能化发展。远征的“电眼睛”和金德的“K6”等汽车故障诊断仪都是手持式的汽车故障诊断仪[4]。
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金德“K6”手提式解码器在国内首先采用了先进的快闪存储技术，免插卡式设计、高度集成可反复擦写大容量快闪内存，超大高亮蓝屏液晶显示，支持CGA图形显示模式。界面菜单及操作程序设计完全符合人的思维习惯。
它可检测亚欧美各大车系近4000多款汽车的故障码。集各种专用解码器于一身。读码、清码瞬间完成。测试性能完全可以与多种原厂仪器媲美；全面实现动态数据流测试，元器件控制，判断故障快速、准确。
除此之外，三原修车王汽车故障电脑诊断仪是一种既能检测汽车故障，又能指导维修人员对故障进行维修的仪器，而且各有各种车系专用的OBD、OBD-I、 OBD-II三大系统诊断标准的专用电缆线、插头，能检测的系统包括：发动机、自动变速箱、防抱死刹、车、安全气囊、中央空调、定速巡行、车身悬架系统、动力转向、仪表板系统等。不但可以自动读取故障码，带可以进行动卷数据流分析测试、终端元件测试、开关信号测试、怠速调整等。0BD—II专用诊断仪按照国际标准(SADE--J1850，IS09[41 2) 设计，完全适用于美国、欧洲、亚洲各种款式车辆[5]。
图1-3 金德“k6”和三原修车王故障诊断仪
1.2.3发展趋势
随着电子技术的完善，不同功能的检测维修设备正基于电子技术实现信息传递，走向集成化，向机电一体化方向迈进。为适应现代汽车技术和道路运输发展的需要，这些年来，尤其是汽车免拆检测诊断技术有了迅速发展，并在全行业逐步得到推行。利用必要的仪器、设备，采用免拆检测方法，对汽车有关参数进
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行检测，并综合分析检测结果，评定汽车技术状况，判定故障部位，确定有针对性的维修方案，这种充分运用现代检测手段，提高维修技术水平的做法，代表了汽．车维修、检测技术的发展方向。今后，ECU故障诊断工具的通信标准化与维修资料的电子媒体化、标准化将会得到广泛的普及。
对于嵌入式系统用在汽车故障诊断设备上，国内尚属首例，有专门检测和维修汽车电控单元功能的设备，国内市场上也聊聊无几。嵌入式系统的发展，我国与国外站在同一起跑线上。中科红旗依托开源操作系统Linux研发的嵌入式应用操作系统，龙芯、方周等国产CPU都转向嵌入式CPU领域。嵌入式操作系统可应用于家用市场、工业市场、商业市场、通讯市场和国防市场，应用嵌入式操作系统的产品形态丰富多样，产品市场潜力巨大，因此未来十年，嵌入式软件面临着难得的市场机会。随着电子技术的发展，嵌入式系统以它的可靠性、成本、体积等综合性能必将占领市场。
1.3论文结构及内容
论文共分为六章。第一章介绍了汽车故障诊断技术及国内外发展状况；第二章详细描叙了汽车故障自诊断系统：OBD-II工作原理、主要特点、发展趋势；第三章介绍了硬件的整体设计方案及各模块硬件设计；第四章探讨了各模块软件设计；第五章描叙了故障诊断过程的实现；最后一章对本课题做出了总结和展望；
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2 汽车故障自诊断系统
2.1 自诊断系统
汽车制造技术与电子、计算机技术的结合，一方面使汽车产品的质量、安全性和排放性都得到了极大的提高，另一方面也出现了汽车故障诊断复杂化等问 题。针对这种情况，汽车设计人员在进行汽车电子控制系统设计时增加了故障自 诊断功能模块。
2.1.1 汽车自诊断的基本原理及组成
故障自诊断模块监测的对象是电控汽车上的各种传感器(如：水温传感器)、 电子控制系统本身以及各种执行元件(如继电器等)，故障判断正是针对上述三 种对象进行的。故障自诊断模块共用汽车电子控制系统的信号输入电路，在汽车 运行过程中监测上述三种对象的输入信息，当某一信号超出了预设的范围值，并 且这一现象在一定的时间内没有消失，故障自诊断模块便判断为这一信号对应的 电路或元件出现故障，并把这一故障以代码的形式存入内部存储器，同时点亮仪 表盘上的故障指示灯。
针对三种监控对象产生的故障，故障自诊断模块采取不同的应急措施。
1．当某一传感器或电路产生了故障后，其信号就不能再作为汽车的控制
参数，为了维护汽车的运行，故障自诊断模块便从其程序存储器中调出预先设定的经验值，作为该电路的应急输入参数，保证汽车可以继续工作；
2．当电子控制系统自身产生故障时，故障自诊断模块便触发备用控制回
路对汽车进行应急的简单控制，使汽车可以开到修理厂进行维修，这种应急功能就叫故障运行，又称“跛行”功能：
3．当某个执行元件出现可能导致其它元件损坏或严重后果的故障时，为了安全起见，故障自诊断模块采取一定的安全措施，自动停止某些功能的执行，这种功能称为故障保险。
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如图2-1所示汽车故障自诊断系统包括：监测输入、逻辑运算及控制、程序 及数据存储器、备用控制回路、信息和数据驱动输出等模块。汽车自诊断系统在 车辆出现故障时点亮故障灯，有些车辆还可通过汽车控制台上的LCD显示屏显示 出故障，但是所提供的信息有限。所以汽车故障诊断一般通过汽车故障诊断仪来 读取更多的诊断信息。
汽车故障自诊断系统 逻辑运算及控程序级数据存备用控制回路 故障诊断仪 监测输入 信息和数据驱动输各种传感器信号等 各种执行器
2-1 汽车自诊断系统原理图
2.1.2 汽车故障自诊断系统的发展
汽车故障自诊断系统经历了如下几个阶段： 1．专用汽车故障检测仪
20世纪70年代后期，为了提高现代汽车使用和维修的方便性，出现了专用汽车故障检测仪用来检测汽车电控系统的工作状况。例如美国福特公司研制的EEC—I和EEC—II检测仪，它可用于监控电控汽油发动机的信号，并找出故障部位。由于这种专用检测仪对操作人员的技术要求较高，一直未能普及开来。
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