2.4G射频的CAN总线汽车故障诊断仪

　　控制器局域网络CAN(Controller Area Network)为汽车内部各种复杂的电子设备、控制器、测量仪器等提供了统一数据交换渠道，已得到广泛的应用。目前，太多数汽车部件都提供了CAN总线通信接口。

　　在当今的中高档汽车中，都采用了CAN总线技术。针对车载CAN总线会出现的故障.结合射频和USB的优点，依靠KWP2000应用层规定的故障代码，本文提出了一种基于车载CAN总线故障诊断仪设计方案。本方案成本低廉，携带方便，具有很强的灵活性与适应性。

　　1 方案设计

　　系统总体设计框图如图l所示。系统分为发射端和接收端两部分。

　　由于采用射频技术，使汽车CAN总线数据采集部分和CAN总线数据诊断部分得以分离，无需连线，不受空间场地限制，安装携带方便。按照ISO有关标准， CAN总线传输速率最高可达1 Mbps;但由于汽车内部特殊环境，车载CAN总线速率一般在250 kbps。本系统中射频速率最高可达l Mbps，可以很好地满足数据传输要求。

　　发射端采用USB作为接收模块和PC接口。USB与RS232或PCI接口相比，具有用户使用方便，设备自动识别，自

　　动安装驱动程序和配置，支持动态接入和动态配置等优点;其传输速率可达几十Mbps，并且支持同步和异步传输方式，保证带宽，传输失真小。

　　PC端应用层软件整合KWP2000的应用层协议。KWP2000是由瑞典制定的一种车载故障诊断协议，已在微机控制的自动变速器、防抱死制动系统、安全气囊、巡航系统中得到广泛应用。它基于OSI七层协议，符合IS07498标准。其中第1~6层实现通信服务的功能，第7层实现诊断服务的功能。其应用层提出了一套完整和标准化的诊断代码，本系统利用KWP2000的应用层协议，对采集到的CAN总线数据进行分析，以实现故障诊断的功能。

　　2 硬件实现

　　2.1 系统所用芯片简介

　　2.1.1 nRF2401芯片

　　nRF240l 是单片射频收发芯片，工作在2.4～2.5GHz ISM频段;内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和标准SPI等功能模块;输出功率和通信频道可通过软件进行配置，共有125个频道可使用，而且最高速率可达l Mbps。芯片具有1.9～3.6 V宽工作电压，工作能耗非常低。当以一5 dBm的功率发射时，工作电流只有10.5 mA;接收时，工作电流只有18 mA。

　　nRF240l有4种工作模式：收发模式、配置模式、空闲模式、关机模式。其工作模式由PWR_UP、CE、CS三个引脚和配置字节最低位TX_EN来决定。

　　收发模式分为DirectMode和ShockBurst。前者在片内对信号不加任何处理，与其他射频收发器相同。后者使用片内FIFO堆栈，数据从 MCU低速送入，但高速发射，而且与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行。例如，nRF240l在ShockBurst收发模式下自动处理字头和 CRC校验码，在接收时自动把包头和CRC校验码移去;在发送数据时自动加上字头和CRC校验码。