基于SAE J1939的自卸车故障诊断专家系统设计
基于J1939协议的车辆故障诊断与ECU报文解析
通信数据,实现整车网络中多个 ECU 数据的共享;J1939协议同时也支持故障的诊断,通过数据转换模块将接收 的 数 据
转换成串行数据(包含 CAN 的ID 地址),诊断工具(手持终端)可以读取当前故障码 DM1或清除当前故 障 码 DM11。 本
文提出了一种车辆故障诊断的研究策 略,同 时 提 出 了 一 种 基 于 JAVA 语 言 的 报 文 的 解 析 方 法,能 够 有 效 实 时 地 实 现 对
汽车发动机的故障检测。
关键词:CAN 通信;ECU;SAEJ1939协议
中 图 分 类 号 :U46
文 献 标 识 码 :A
AutomobileFailureDiagnosisandAnalysisTroubleCodefromECUBasedonJ1939Protocol
WangZhibin,WuChangshui,Huang Mintao,FengChen
/
17~16 15~8
25~32 7~9
的数据共享,同 时 J1939 协 议 支 持 故 障 诊 断,通 过 诊 断 工 具可 以 读 取 或 清 除 诊 断 故 障 码 。 [4] 系 统 ECU 主 要 采 用 两 种通信方式:单帧通信和多帧通信。在检测和整车网 络 通 信时主要采用单帧通信方式;在诊断时因灵活的故障 码 个 数 是 可 变 的 ,因 此 单 帧 通 信 与 多 帧 通 信 结 合 使 用 。
11 位 标 识 符
SRR
J1939帧格式 帧起始位置 优先权3位 R 位(保留) 数据页 DP PF 格式6位 SRR 位
IDE 扩展标识
18Extensionidentifier PF PS格式(8位)源地址8位
CAN 帧位置
基于SAE J1939协议的推土机车身故障诊断系统
最早，其故障诊断系统也最完善。发动机故障诊断基于 ＳＡＥ Ｊ１９３９协议中的 ７３诊断部分实现其故障代码数据在 ＣＡＮ 总线 网络上 的传输 ，显 示器 ＥＣＵ 单元通 过 ＣＡＮ 总线 网络 接收发动机发送的故障代码数据 ，实现发动机故障代码的 显示 （见图 ２），并通 过相应的声 、光报警信息提 醒操作者 。
【２】桂孙稳 ．基于单片机 的 ＣＡＮ 总线倾 角传感器 的设 计ｍ，液 压 与气动 ．２０１１（３）：８７－８９．
【３１吴晓 鸥 赵 祚喜 ．胡 炼 ．等 ．ＡＤＩＳ１６２０９ ＩＭＵ 在倾 角测量 中 的应用Ｂ１‘现 代电子技术 ，２ＯＬＯ（１３）：１１０－１１３．
【４】王键 ．高 国伟 ，刘朋华 旋挖 钻机 用 ＣＡＮＢＵＳ双轴倾 角传 惑器的研究 传惑 器世 界 ．２００９（１２）：２５－２８．
关键词 ：ＳＡＥ Ｊ１９３９协 议 ；ＣＡＮ总 线 ；故 障代 码
作者简介 ：杨娜娜 （１９８５一 ），女 ，工程师 ，硕士 ，研究方向 ：推土机智能控制。
７ Ｉ工霏缸拭ｌ பைடு நூலகம்
信息化与智能化
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｔｅ【Ｉｉ９ｅｎｔｉｚａｔｉＯｎ
随 着 电控 发 动机 的 逐渐 普 及 ，静液 压 驱 动方 式 在 推 土 机 上得 到 越来 越 多 的应 用 。电控 技 术促 进 了推 土 机 的 自动 化 和智 能 化 ，使 得设 备状 态 检测 变 得更 为 简 便 ，但 另 一 方面 ，却使故障诊断变得复杂。当电控系统出现故障 时 ，如何准确锁定故障点 ，快速排 查故障 ，缩短用户等待 时间，降低用户损失 ，是制造商必须面对和 急需解决 的问 题 ，这无疑对故障诊断系统提 出了更高的要求。因此建立 一 套能够快速锁定故障并准确诊断的故障诊断系统成为
基于SAEJ1939的车辆监测与故障诊断车载系统
个模块有序运行， 通过程序 实现系统各项功能．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２ 系统硬件设计
该系统 的硬件 主要 由主控制器 、Ｃ Ａ Ｎ 独 立控 制 器、 Ｃ Ａ Ｎ收发器 、 触摸显示屏和电源 电路等部分组成． 硬件结构如 图 ｌ 所示 ． 主控制器 是三星 公司生产基于 Ａ Ｒ Ｍ９ ２ ０ Ｔ 核心的
Ｔｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ￥ ３ Ｃ２ ４ ４ ０ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ － ａ ｌ ｏ ｎ ｅ ＣＡＮ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ Ｍ ＣＰ ２５ １ ０； ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｓ ｏ ｔｗａ ｆ ｒ ｅ ｉ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ｉ ｎ ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄｅ ｄ Ｌｉ ｎ ｕ ｘ ｐｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ． Ｔｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ｍｏ ｎｉ ｔ ｏ ｒ ｈｅ ｔ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐａ ｒａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｏ ｆ ａ ｕｌ ｔ ｄ ｉ ａ ｇ ｎｏ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ・ ｌ ｉ ｎｅ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｏ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ＣＡＮ ｂ ｕ ｓ ； Ｓ ＡＥ Ｊ １ ９ ３ ９； ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｃ ｏ ｎｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎｉ ｔ ｏ ｒ ｎｇ ｉ ； ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ
数和进行在线 故障诊 断，从而提 高了车辆的安全性能．
基于SAE J1939协议的柴油机监测系统设计与实现
基于SAE J1939协议的柴油机监测系统设计与实现1. 引言柴油机是目前主要的工业发动机，应用广泛，其机械结构复杂，维护难度大，为此，柴油机的监测和故障诊断成为了当前的研究热点。
为了满足这一需求，本文将介绍一种基于SAE J1939协议的柴油机监测系统，该系统为柴油机的稳定运行和维护提供出色的帮助。
2. 系统概述SAE J1939协议是由美国SAE（Society of Automotive Engineers）制定的农业和工程机械的通信协议。
SAE J1939协议采用CAN总线进行通信，是一种完全开放的标准，支持默认的周期性和事件驱动的消息传递。
基于SAE J1939协议的柴油机监测系统包括接口电路、控制器和监控软件。
接下来将分别讲述这三部分的设计和实现。
3. 接口电路设计接口电路是将SAE J1939协议的CAN信号转换为柴油机的实时数据的关键部分，它主要由CAN收发器和柴油机传感器组成。
CAN收发器是CAN总线的收发器，它的输入端可以连接CAN总线，输出端可以连接多个设备，其作用是将CAN 信号转换为电压信号。
柴油机传感器是将柴油机的实时数据转换为电信号的设备，它能够测量柴油机的转速、油耗、压力等参数。
4. 控制器设计控制器是基于SAE J1939协议的柴油机监测系统的核心部分，它主要由控制芯片、存储器、串口和CAN芯片组成。
控制芯片是控制器的处理器，其主要作用是解析从柴油机传感器中读取到的数据，并将这些数据按照SAE J1939协议的格式进行封装并发送到CAN网络。
存储器是控制器内用于存放柴油机的历史数据和系统设置的内容，主要为Flash和EEPROM。
串口用于与上位机进行通信。
CAN芯片相当于CAN总线的物理层，其主要用于将控制器和其他设备连接起来。
5. 监控软件设计监控软件是用于监测柴油机状态和诊断可能的故障的软件，其主要功能包括实时监测柴油机的参数、记录柴油机的历史数据、生成报告、检测可能的故障、提供故障解决方案等。
基于SAE J1939的燃气发动机故障自诊断系统开发
试验 ． 测试 ．
基于 Ｓ Ａ Ｅ Ｊ １ ９ ３ ９的燃气 发动机故 障 自诊 断系统 开发
杨 良义 甘 海 云 邓 长祯 田 高 洁 张 大志
（ 中 国汽车工程 研究 院 汽车 噪声振 动 和安全 技术 国家重 点实 验室 ）
【 摘要 】 参考 Ｓ Ａ Ｅ Ｊ １ ９ ３ ９ 相关通讯和诊 断协议 ， 结合燃气发动机电喷系统配置 ， 开发出了燃气发动机故障 自诊断
系统 。 实 现 了故 障 诊 断 、 关键 数据 标 定 、 故障管理 、 系统 状 态监 测 等 功 能 ， 并 设 计 了手 持 诊 断 仪 和 基 于 Ｌ ａ ｂ Ｖ ｉ ｅ ｗ的 Ｐ Ｃ 机 故 障 诊 断软 件 。通 过 故 障模 拟 和 台架 试 验 等 验 证 了该 诊 断 系 统 的 有效 性 和可 靠 性 。
Ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｏ ｕ ｓ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ，ｋ ｅ ｙ ｄ ａ ｔ ａ ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ，ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ
主题 词 ： 燃 气发 动机
Ｓ Ａ Ｅ Ｊ １ ９ ３ ９ 故 障 自诊 断 系统
中图分类 号 ： Ｕ ４ ６ ４ ． １ ７ ４ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ０ — ３ ７ ０ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ５ ０ — ０ ６
Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ Ｆ ａ ｕ ｌ ｔ Ｄｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｇａ ｓ
基于SAE J1939协议的车辆下线检测系统设计
基于SAE J1939协议的车辆下线检测系统设计随着现代车辆的不断发展，为了更好地保障行车安全，车辆下线检测系统的重要性越来越受到关注。
本文基于SAE J1939协议，设计了一套车辆下线检测系统。
首先，我们来介绍一下SAE J1939协议。
SAE J1939协议是一种用于商用车辆的CAN通信协议，由SAE（美国汽车工程师学会）所制定。
它在汽车、工程机械和大型设备的控制领域得到了广泛应用。
SAE J1939协议规定了一个数据格式，用于在CAN总线上传输数据。
基于SAE J1939协议的车辆下线检测系统，主要由以下四部分组成：车载控制器、下线检测设备、数据处理器和用户界面。
车载控制器是车辆的主要控制中心，它可以通过SAE J1939协议向下线检测设备发送相应的命令，以便完成下线检测的任务。
下线检测设备通常由传感器和执行机构组成，其功能是检测车辆下线状态，并通过执行机构进行相应的处理。
数据处理器主要负责采集、处理和存储下线检测设备上报的数据。
当车辆下线状态发生变化时，数据处理器会将相应的信息通过SAE J1939协议发送给车载控制器，以便车载控制器及时做出相应的处理。
用户界面则是车辆下线检测系统与用户的直接交互界面。
用户可以通过用户界面获得车辆下线状态的实时信息，并进行相应的设置和操作。
下线检测系统的设计，需要考虑到车辆的下线状态因素较为复杂。
比如在维修保养时，由于不同的维修模式和维修项目，会导致车辆下线状态不同。
因此在设计下线检测系统时，需要考虑到车辆不同的下线模式和相应的下线检测方法。
总的来说，基于SAE J1939协议的车辆下线检测系统，可以通过灵活的配置和设计，提高车辆的下线检测精度和准确性，保障车辆行车安全。
为了进一步提高基于SAE J1939协议的车辆下线检测系统的可靠性和实用性，需要考虑以下几个方面。
首先是检测设备的可靠性。
下线检测设备是实现车辆下线检测的核心组件，它需要具有高精度、高可靠性和稳定性。
基于SAE J1939协议的车辆下线检测系统设计
１ 前 言
在 汽 车整 车厂 中 ．车辆 下线 检测 是保 证 车辆 总 装 完成 后达 到合 格标 准 的最 后一 道检 测工 序 。我 国
不 同重 型汽 车整 车厂 对车 辆下 线 的检 测项 目不 尽相 同， 主要 包括 外 观检查 、 静 态调 整 、 电器 检查 调整 、 淋 雨试 验 等常 规检 测项 目 随着 重 型汽 车排放 标 准 的 提 高和 汽车关 键 设备 的 电子化 ．在 车辆 下线 检验 中 需 要 检 测 车辆 Ｅ Ｃ Ｕ． 特 别是 要 检 验 总线 工作 性 能 和
．
试验 ． 测试 ．
基于 Ｓ ＡＥ Ｊ １ ９ ３ ９协议 的车辆 下线检测 系统设计
陆世 鹏 许 勇 陈伟 波
（ 桂林 电子 科技 大学 ）
【 摘要】 为满足整车厂重型车辆下线检测的需求， 设计了一种基于 Ｓ Ａ Ｅ Ｊ １ ９ ３ ９车载总线协议的车辆下线检测系
统 。介 绍 了该 检 测 系 统 底 层 网络 的 软 件 和 硬 件设 计 、 应 用 层 的数 据 库 构 建 及 前 台 功 能模 块 开 发 等 该 检 测 系 统 可 在 线 获 取 和 解 释 车 载 网 络报 文信 息 ， 并 能 对 检 测 参 数 和 故 障 信 息 进行 实 时显 示 。通 过 测 试 表 明 ， 该 系 统 运 行稳 定 ． 达 到 了 整 车 厂对 下线 检 测 系统 的技 术 要 求
ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｊ １ ９ ３ ９ ｏ ｎ— ｂ ｏ ａ ｒ ｄ ｂ ｕ ｓ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｓ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ，
基于SAEJ1939协议的柴油发动机参数显示系统
基于SAEJ1939协议的柴油发动机参数显示系统李永伟;许勇;刘强【摘要】针对具有SAEJ1939 CAN总线接口的发动机ECU,开发了基于CAN总线的发动机状态参数及故障信息显示系统.该系统硬件部分采用内部集成CAN控制器的STM32作为主控MCU,同时结合CAN收发器CTM1050T实现CAN总线数据的收发.软件部分通过μCOSII建立SAE J1939解析任务、触摸屏任务和μCGUI界面任务,通过任务间的调度实现发动机的运行状态和相关单元的重要参数及车辆故障信息的多界面显示.实际运行表明,该系统能够准确实时显示发动机参数,并且具有扩展能力强、成本低、交互界面友好等优点.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】4页(P75-77,83)【关键词】CAN总线;SAEJ1939协议;STM32;UCOSII;UCGUI【作者】李永伟;许勇;刘强【作者单位】桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TP230 引言随着汽车电子技术的发展，现代汽车配置有各种汽车电子仪表和多种电子控制装置，以提高整车的舒适性、可操控性、安全性等各项技术指标。
典型的控制单元有发动机管理系统、自动变速系统、防抱死制动系统、巡航控制系统、仪表显示系统等等。
这些电气设备的应用，必然导致车身布线越来越长，运行可靠性降低，维护难度增加。
提高信号的利用率，而且大数据能在不同的ECU之间实现信息的共享，传统的线束已经远远不能满足这种通信需求，CAN总线和基于它的车辆网络通信标准提供了解决上述问题的途径。
SAEJ1939协议是SAE发布的以CAN总线为基础、以CAN 2．0B作为网络核心协议的车辆网络串行通信和控制协议，其使用多路复用技术使各电气设备之间建立了以CAN总线为基础的高速通信网络，实现了数据的共享，而且减少了汽车线束[1]。
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基于SAE J1939的自卸车故障诊断专家系统设计
【摘要】基于SAE J1939的便携式自卸车故障诊断专家系统。
该系统上位机通过CAN总线获得车辆自检信息，通过故障诊断专家系统根据自检信息对知识库进行搜索匹配，诊断推理，得出故障诊断结论，并给出相应的排除故障的措施和维修意见。
【关键词】SAE J1939 自卸车故障诊断专家系统
自卸车辆在钢铁、煤炭开采运输领域应用广泛。
随着国内外大型露天矿山规模的不断扩大，自卸车在年开采量1000万吨级以上大型露天矿山的运输设备中起着举足轻重的作用。
然而自卸车辆出现故障后，往往严重依赖维修人员的经验和专业熟练程度，测试和平均维修周期长，甚至很难发现故障部位。
本系统基于SAE J1 939CAN总线，可加快故障诊断快速性、准确性，实现故障诊断的智能化。
[1]
1 总体设计方案
根据自卸车辆功能划分若干检测子系统，例如发动机检测系统、动力传输检测系统、温度检测系统和照明检测系统等。
每个子系统作为一个独立的节点接入CAN网络。
网络连接后，上位机（PC）对下位机发送检测指令，下位机将检测信息反馈到上位机进一步处理。
上位机接收检测信息，利用专家故障诊断系统对检测信息进行分析推理，最终生成故障诊断报告供检修人员参考。
该系统主要由五大部分组成：检测子系统、CAN总线及接口、USB-CAN适配器、上位机PC和专家系统应用程序。
其中USB-CAN适配器和专家系统应用程序是我们主要设计部分（见图1）。
2 CAN总线和1J1939协议
控制器局域网络（CAN）是德国Robert Bosch公司在20世纪80年代初为汽车业开发的一种串行数据通信总线。
具有高的保密性，有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。
[2]
J1939协议以CAN2.0B协议为基础，通讯速率最高可达250 kbps。
采用协议数据单元PDU（Pro—tocol Data Unit）传送信息，每个PDU相当于CAN 协议中的一帧。
J1939在通讯中是负责数据传输的传输协议，其功能分为数据的拆分打包和重组及连接管理两部分。
PDU由29位标识符和0～8个字节的数据所组成，（如表1）。
[3]
3 适配器设计
3.1 USB-CAN适配器硬件电路设计（见图2）
适配器的控制器选用C8051F040单片机。
3.2 驱动程序设计
USB驱动程序属于WDM（Win32 Driver Module）驱动程序，采用分层驱动模式。
驱动程序最上层包含一个函数驱动程序，用于管理应用层与较低层总线间的通信；驱动程序模型最底层包含一个总线驱动程序，用于管理函数驱动程序与设备硬件之间的通信；驱动程序中间有一个或数个过滤驱动程序用来辅助函数驱动程序与总线驱动程序。
应用程序使用Win32 API函数与操作系统通信，驱动程序彼此间使用I/O请求封包IRP（I/ORequest Packet）来通信。
4 专家系统
故障诊断专家系统，是指计算机在采集被诊断对象的信息后，综合运用各种规则（专家经验），进行一系列的推理，可快速地找到最终故障或最有可能的故障，再由用户来证实。
（见图3）
（1）数据库通常由动态数据库和静态数据库两部分构成。
静态数据库是相对稳定的参数，如设备的设计参数、固有频率等；动态数据库是设备运行中所检测到的状态参数，如工作转速、介质流量、电压或电流等。
（2）知识库存放的知识可以是系统的工作环境、系统知识（反映系统的工作机理及系统结构知识）、设备故障特征值、故障诊断算法、推理规则等，反映系统的因果关系，用来进行故障推理。
知识库是专家领域知识的集合。
（3）人机接口人与专家系统打交道的桥梁和窗口，是人机信息的交接点。
（4）推理机根据获取的信息综合运用各种规则，进行故障诊断，输出诊断结果。
（5）数据交换负责数据库数据更新、修改、搜索等操作。
（6）知识获取通过学习获取最新事例并存入知识库、实现知识库不断自我学习扩大。
该系统采用上位机要实现及时获得自检信息数据，并对获得数据进p
6 结语
CAN总线技术的应用增加了硬件系统的可靠性，不仅简化线路更便于系统的扩充和升级。
专家系统通过CAN获取的自检信息汇总分析后，能快速准确给出故障诊断报告。
基于SAE J1 939CAN总线的自卸车故障诊断专家系统是未来工程机械故障诊断智能化的发展方向。
参考文献：
[1]李勇，杨耀东，马飞.矿用电动轮自卸车的概况及未来发展趋势.矿山机械，2010.
[2]饶运涛，邹继军，王进宏等.现场总线CAN原理与应用技术[M].2版.北京：北京航空航天大学出版社，2007.
[3]SAE Standard.Data Link Layer SAE J1939/21 Issued 1994.
[4]王树林，袁志宏编著.专家系统设计原理[M].科学出版社，1991.
[5]范跃华，林默.利用CAN总线的在线故障诊断专家系统的实现[J].西安工业大学学报，2010（1）.。