Spis treści: Informacje ogólne ↡ Główny cel ↡ Zalecenia dotyczące stosowania ↡ Ogólne zasady wymiany danych ↡ Inicjalizacja sterownika i…↡ Procedura wymiany danych ↡ Uwaga i komentarze ↡
Zgodnie ze standardowymi protokołami SAE (PWM i VPW) oraz ISO 9141-2.
Notatka. Modele produkowane przez GM są zgodne ze standardem VPW, Ford ze standardem PWM, a modele azjatyckie i europejskie z normą ISO 9141-2.
Informacje ogólne
Przedmiotowe urządzenie jest mikrokontroler, wykonany w technologii CMOS (CMOS).
Uwaga! Sterownik nie jest przeznaczony do podłączenia do systemów autodiagnostyki pokładowej pierwszej generacji (OBD I)!
Urządzenie pełni funkcję prostego skanera i przeznaczone jest do odczytu kodów diagnostycznych oraz danych z systemu OBD II (prędkość obrotowa silnika, temperatura płynu chłodzącego i powietrza dolotowego, charakterystyka obciążenia, przepływ powietrza do silnika itp.) w ramach normy SAE J1979 za pośrednictwem dowolnej konstrukcji autobusu (PWM, VPW i ISO 9141-2).
Główny cel
Do podłączenia do komputera wystarczy kabel 3-żyłowy, podłączenie do złącza diagnostycznego wykonuje się kablem 6-żyłowym. Napięcie zasilania do sterownika dostarczane jest poprzez 16-pinowe złącze diagnostyczne OBD. Schemat ideowy sterownika pokazano na ilustracji.
Zalecenia dotyczące stosowania
1. Do podłączenia urządzenia do samochodu można zastosować kabel nieekranowany o długości nie większej niż 1,2 m, co ma szczególne znaczenie w przypadku korzystania z protokołu PWM. W przypadku korzystania z dłuższego kabla zmniejsz rezystancję rezystorów na wejściu urządzenia (R8 i R9 lub R15). W przypadku korzystania z kabla ekranowanego ekran powinien być wyłączony, aby zmniejszyć pojemność.
2. Kabel do podłączenia do portu szeregowego komputera może być również nieekranowany. Urządzenie działa niezawodnie przy długości kabla do 9 m. W przypadku znacznie większych długości kabla należy zastosować mocniejszy komunikator RS 232.
3. Topologia połączeń elektrycznych jest dowolna. Jeśli wilgotność jest wysoka, użyj dodatkowych kondensatorów obejściowych.
4. Bezpłatne oprogramowanie (przeglądarka) do odczytu kodów i danych można pobrać ze stron producentów i przeznaczone jest do użytku pod systemem 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-em. Opcjonalnym warunkiem jest nawet obecność dysku twardego w komputerze.
Ogólne zasady wymiany danych
Uwaga. Jeśli inaczej nie określono inaczej, wszystkie wartości wymienione w 16-hex formacie (hex).
Format dziesiętny jest oznaczony etykietą dec.
Wymiana danych odbywa się poprzez trójprzewodowe łącze szeregowe, bez konieczności korzystania z wymiany komunikatów usługi inicjalizacyjnej (handshaking). Urządzenie nasłuchuje kanału pod kątem komunikatów, wykonuje otrzymane polecenia i przesyła wyniki do komputera osobistego (PC), po czym natychmiast powraca do trybu nasłuchiwania. Dane wchodzące i wychodzące ze sterownika zorganizowane są w formie łańcucha kolejnych bajtów, z których pierwszy stanowi kontrolę. Zazwyczaj bajt kontrolny jest liczbą z zakresu od 0 do 15 dec (lub 0-F w formacie szesnastkowym), opisujący liczbę kolejnych bajtów informacyjnych. Na przykład polecenie 3-bajtowe wyglądałoby tak: 03 (sprawdź bajt), 1. bajt, 2. bajt, 3. bajt. Podobny format stosowany jest zarówno w przypadku przychodzących poleceń odpytywania pokładowego systemu autodiagnostyki, jak i w przypadku komunikatów wychodzących zawierających żądane informacje. Należy zaznaczyć, że w bajcie kontrolnym wykorzystywane są tylko cztery bity młodszego rzędu - bity wyższego rzędu są zarezerwowane dla niektórych poleceń specjalnych i mogą być wykorzystane przez komputer PC podczas inicjowania połączenia ze sterownikiem i negocjowania protokołu przesyłania danych, a także sterownik do kontroli błędów transmisji. W szczególności w przypadku błędu transmisji sterownik ustawia najbardziej znaczący bit (MSB) bajtu kontrolnego na jeden. Po pomyślnej transmisji wszystkie cztery najbardziej znaczące bity są ustawiane na zero.
Notatka. Istnieją pewne wyjątki od zasad używania bajtu kontrolnego.
Inicjalizacja sterownika i pokładowego systemu autodiagnostyki
Aby rozpocząć wymianę danych, komputer musi nawiązać połączenie ze sterownikiem, następnie zainicjować sterownik i kanał danych OBD II.
Nawiązanie połączenia
Po podłączeniu sterownika do komputera PC i złącza diagnostycznego OBD należy dokonać jego inicjalizacji, aby zapobiec zamrożeniom związanym z szumami na liniach szeregowych, jeżeli zostały one podłączone przed włączeniem zasilania sterownika. Jednocześnie dokonywane jest proste sprawdzenie aktywności interfejsu. W pierwszej kolejności wysyłany jest jednobajtowy sygnał 20 (hex), który jest odbierany przez sterownik jako polecenie nawiązania połączenia. W odpowiedzi sterownik wysyła zamiast sterującego jednobajtowy hex FF (255 dec) i przechodzi w stan gotowości do odbioru danych. Komputer może teraz przystąpić do inicjalizacji kanału danych.
Notatka. Przypadek ten jest jednym z nielicznych, gdy kontroler nie wykorzystuje bajtu kontrolnego.
Inicjalizacja
Na tym etapie inicjowany jest protokół, poprzez który będą wymieniane dane, a w przypadku protokołu ISO inicjowany jest system pokładowy. Wymiana danych odbywa się przy wykorzystaniu jednego z trzech protokołów: VPW (General Motors), PWM (Ford) i ISO 9141-02 (producenci azjatyccy/europejscy). Uwaga: Istnieje wiele wyjątków: na przykład podczas odpytywania niektórych modeli Mazdy może być używany protokół PWM firmy Ford. Dlatego jeśli wystąpią problemy z transmisją, należy najpierw spróbować użyć innego protokołu. Wybór protokołu odbywa się poprzez przesłanie kombinacji składającej się z bajtu kontrolnego 41 (hex) i bajtu bezpośrednio po nim, który określa typ protokołu: 0 = VPW, 1 = PWM, 2 = ISO 9141. I tak np. poleceniem 41 (hex) 02 (hex) inicjowany jest protokół ISO 9141.
W odpowiedzi sterownik wysyła bajt kontrolny i bajt stanu. Ustawienie bajtu kontrolnego MSB wskazuje na obecność problemów, a kolejny bajt stanu będzie zawierał odpowiednią informację. Po pomyślnej inicjalizacji wysyłany jest bajt kontrolny 01 (hex), wskazując, że następuje bajt statusu weryfikacji. W przypadku protokołów VPW i PWM bajt weryfikacji jest prostym echem bajtu wyboru protokołu (Odpowiednio 0 lub 1), po zainicjowaniu protokołu ISO 9141 będzie to klucz cyfrowy zwrócony przez pokładowy procesor OBD, który określa, która z dwóch nieznacznie różniących się wersji protokołu zostanie użyta.
Notatka. Klucz cyfrowy ma wyłącznie cel informacyjny.
Należy zaznaczyć, że inicjalizacja protokołów VPW i PWM jest znacznie szybsza, gdyż wymaga jedynie przesłania odpowiednich informacji do sterownika. W modelach spełniających normę ISO inicjalizacja trwa około 5 sekund, poświęconych na wymianę informacji pomiędzy kontrolerem a procesorem pokładowym, wykonywaną z szybkością 5 bodów. Czytelnik powinien pamiętać, że w niektórych modelach pojazdów zgodnych z ISO 9141 inicjalizacja protokołu zostanie wstrzymana, jeśli żądanie danych nie zostanie wysłane w ciągu 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 normalna wymiana danych, na którą składają się żądania otrzymane z komputera PC oraz odpowiedzi wydane przez kontroler.
Procedura wymiany danych
Funkcjonowanie sterownika przy wykorzystaniu protokołów z rodziny ISO 9141-2 i SAE (VPW i PWM) przebiega według nieco innych scenariuszy.
Wymiana poprzez protokoły SAE (VPW i PWM)
Podczas wymiany danych przy użyciu 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 wbudowany procesor może przesyłać pakiety składające się z więcej niż jednej ramki. W takiej sytuacji żądanie należy powtarzać do momentu odebrania wszystkich ramek w pakiecie.
Żądanie zawsze ma następującą postać: [Bajt kontrolny], [Żądanie w standardzie SAE], [Numer ramki]. Jak wspomniano powyżej, bajt kontrolny jest zwykle liczbą równą całkowitej liczbie bajtów, które po nim następują. Żądanie jest sformatowane zgodnie ze specyfikacjami SAE J1950 i J1979 i składa się z nagłówka (3 bajty), sekwencji bajtów informacyjnych i bajtu kontroli błędu (CRC). Należy zauważyć, że chociaż informacja żądania jest generowana ściśle według specyfikacji SAE, odbiorcą bajtu kontrolnego i numeru ramki jest układ interfejsu.
Po pomyślnym zakończeniu procedury komunikat odpowiedzi ma zawsze następujący format: [Bajt kontrolny], [Odpowiedź w standardzie SAE]. Bajt kontrolny, tak jak poprzednio, określa liczbę bajtów informacyjnych po nim. Odpowiedź zgodnie z wymogami normy SAE składa się z nagłówka (3 bajty), łańcucha bajtów informacyjnych oraz bajtu CRC.
W przypadku awarii wysyłany jest 2-bajtowy komunikat odpowiedzi: [Bajt kontrolny], [Bajt stanu]. W tym przypadku MSB jest ustawione w bajcie kontrolnym. Cztery najmniej znaczące bity tworzą liczbę 001, wskazując, że po bajcie kontrolnym następuje pojedynczy bajt, czyli bajt stanu. Taka sytuacja może mieć miejsce dość często, gdyż Specyfikacje dopuszczają możliwość niewydawania danych przez procesor pokładowy, a także przesyłania błędnych danych w przypadku, gdy żądanie nie jest zgodne ze standardem wspieranym przez producentów pojazdów. Możliwe jest również, że żądanych danych nie ma w danej chwili w pamięci RAM procesora. Gdy układ nie otrzyma oczekiwanej odpowiedzi lub otrzyma uszkodzone dane, ustawiany jest bajt kontrolny MSB, po którym następuje bajt stanu.
W przypadku kolizji na magistrali interfejs generuje pojedynczy bajt 40 (szesnastkowo), który jest bajtem kontrolnym z usuniętym najmniej znaczącym bitem. Podobna sytuacja może mieć miejsce dość często, gdy autobus samochodowy jest obciążony komunikatami o wyższym priorytecie niż dane diagnostyczne – urządzenie liczące musi powtórzyć pierwotne żądanie.
Wymiana przy użyciu protokołów ISO 9141-2
Norma ISO 9141-2 jest stosowana przez większość azjatyckich i europejskich producentów samochodów. Struktura żądania generowanego przez komputer PC nie różni się zbytnio od tej stosowanej w standardach SAE, z tą tylko różnicą, że chip nie potrzebuje informacji o numerze ramki i odpowiednia informacja nie powinna znajdować się w pakiecie. Zatem żądanie zawsze składa się z bajtu kontrolnego, po którym następuje łańcuch bajtów informacyjnych, w tym suma kontrolna. W odpowiedzi chip po prostu przekazuje sygnały generowane przez wbudowany procesor. W komunikacie odpowiedzi nie ma bajtu kontrolnego, więc komputer PC odbiera przychodzące informacje w sposób ciągły, dopóki łańcuch nie zostanie przerwany pauzą trwającą 55 milisekund, co oznacza zakończenie pakietu informacji. Zatem 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 przetwarzać przychodzące dane, aby izolować poszczególne ramki na podstawie analizy bajtów nagłówka.
Notatka. Odpowiedzi na większość zapytań składają się z pojedynczej ramki.
Modyfikacje wprowadzone w najnowszej wersji kontrolerów interfejsu
Poniżej przedstawiono główne różnice w procesie przesyłania danych z wykorzystaniem protokołów SAE i ISO 9141, charakterystyczne dla najnowszych kontrolerów interfejsów, a także kolejność przesyłania danych z wykorzystaniem protokołu ISO 14230:
- 1) Norma ISO 9141: Dodano bajt adresu;
- 2) Standard ISO 9141: Zwraca nie tylko jeden, ale oba bajty klucza; (dodatkowy bajt jest również zwracany w trybach SAE, ale nie jest tutaj używany).
- 3) Dodano obsługę protokołu ISO 14230.
Notatka. Wszystkie bajty informacyjne są przesyłane w formacie szesnastkowym.
Znak XX oznacza niezdefiniowany, zarezerwowany lub niezidentyfikowany bajt.
Nawiązanie połączenia
Procedura konfiguracji połączenia nie uległa zmianie:
- Wysyłka: 20
- Recepcja: FF
Wybór protokołu:
- VPW:
- Wysyłka: 41.00
- Recepcja: 02, 01, XX
- PWM:
- Wysyłka: 41, 01
- Recepcja: 02, 01, XX
- ISO 9141:
- Wysyłanie: 42, 02, adr, gdzie: adr - bajt adresu (zwykle 33 heksadecymalne)
- Odbiór: 02, K1, K2, gdzie K1, K2 to bajty klucza ISO
- Lub: 82, XX, XX (błąd inicjalizacji ISO 9141)
ISO 14230 (szybka inicjalizacja):
- Wysyłanie: 46, 03, R1, R2, R3, R4, R5, gdzie: R1÷R5 - komunikat o rozpoczęciu żądania ISO 14230 o nawiązanie połączenia, najczęściej R1÷R5 = C1, 33, F1, 81, 66
- Odbierz: S1, S2, ……… - komunikaty o rozpoczęciu odpowiedzi ISO 14230 na nawiązanie połączenia
Notatka. Można przesyłać sekwencyjnie więcej niż jeden ECU. Jako odpowiedź można zastosować kod odpowiedzi negatywnej.
Typowa odpowiedź pozytywna wygląda następująco: S1, S2, ……. = 83, F1, 10, C1, E9, 8F, BD
ISO 14230 (powolna inicjalizacja): Taki sam jak ISO 9141
Uwaga i komentarze
Jeśli planujesz używać kontrolera do transmisji danych tylko za pomocą jednego lub dwóch protokołów, możesz wykluczyć niepotrzebne komponenty (patrz schemat). Na przykład, organizując obwód dla protokołu VPW (GM) w przewodzie łączącym sterownik z samochodem, potrzebne będą tylko trzy przewody (zaciski 16, 5 i 2).
Jeżeli nie jest używany protokół PWM, można pominąć elementy R4, R6, R7, R8, R9, R10, T1, T2 i D1.
W przypadku odmowy wymiany w ramach protokołu ISO wykluczeniu podlegają elementy: R15, R16, R17, R18, R19, R21, T4 i T5.
Odmowa stosowania protokołu VPW pozwala na wykluczenie elementów: R13, R14, R23, R24, D2, D3 i T3.
Stosowane są rezystory węglowe z tolerancją rezystancji 5%.
Należy pamiętać, że nie ma przycisku resetu awaryjnego (RESET); w razie potrzeby taki reset można wykonać poprzez odłączenie sterownika od złącza samochodowego (procesor interfejsu uruchomi się ponownie automatycznie). Ponowne uruchomienie oprogramowania na komputerze PC powoduje ponowną inicjalizację interfejsu.