一种汽车OBD接口针脚的自匹配方法、装置及系统与流程

本发明涉及车载诊断系统的现场总线领域，更具体地，涉及一种汽车obd接口针脚的自匹配方法、装置及系统。

背景技术：

随着经济全球化和汽车国际化的程度越来越高，为使汽车的排放和驱动性相关的故障诊断能够标准化，车载诊断系统（obd）得到越来越广泛的实施和应用。其中，汽车上与obd设备相对应的诊断接口为16针的汽车obd接口，用于实现汽车研发和维护的过程中的诊断及刷写，其中脚4作为车身地、脚5作为信号地、脚16作为电池电源，除了3根电源线是固定的，其他13根数据线的功能线序比较混乱，不同的生产商有不同的自定义配置。

虽然目前大多数厂家都将脚2定义为j1850+、脚6定义为can-h、脚7定义为k-line、脚9定义为j1850、脚14定义为can-l、脚15定义为l-line，但是剩下的脚1、脚3、脚8、脚9、脚11、脚12、脚13可能会被定义为sw-can、lin、ign等各种信号。

针对针脚定义不一致的问题，现有技术通过将与obd接口对应的后装obd设备设计成专车专用的形式，根据具体车型设计相应的电路板，但是该技术的开发成本、生产成本、销售管理成本都比较高，而且如果用户换车也可能需要更换产品。

另外一种解决方法是根据厂商的定义采用对应的转接线来实现连接，但这种转接线只能适用于特定的车型，也没有实现自动适应的功能，增加了用户的使用难度和成本。

综上所述，现有用于车载诊断系统的接口针脚匹配技术存在兼容性低、成本高以及无法自适应的问题。

技术实现要素：

本发明为解决现有用于车载诊断系统的接口针脚匹配技术存在兼容性低、成本高以及无法自适应的问题，提出了一种汽车obd接口针脚的自匹配方法、装置及系统。

为实现以上发明目的，而采用的技术手段是：

一种汽车obd接口针脚的自匹配方法，包括以下步骤：

s1.采集obd接口各针脚的电压值并对所述电压值进行模数转换；

s2.对步骤s1中模数转换得到的数据值进行傅里叶变换，计算得出相应的频率与幅值，并根据频率与幅值的分布特性判断obd接口各针脚的功能定义；

s3.根据得到的obd接口各针脚的功能定义，通过开关矩阵的转换作用对obd接口的针脚进行重新排序输出，使得相同功能定义的obd接口针脚能够与相同功能定义的obd设备的针脚连接。

上述方案中，通过采集obd接口各针脚的电压值并结合傅里叶算法计算得出相应的频率与幅值，从而根据频率与幅值特性分布判断各针脚的功能，再通过开关矩阵的转换作用对obd接口的针脚进行重新排序输出，从而实现obd接口针脚和与其具有相同功能定义的obd设备的针脚匹配连接。

优选的，步骤s2中若存在两组或两组以上相同的频率与幅值时，对相同频率与幅值的所有针脚的数据值进行傅里叶变换，计算得到相位并根据所述相位的对应关系对所述针脚的功能定义进行判断。

本发明还提供了一种汽车obd接口针脚的自匹配装置，包括：

电压采集及转换模块，用于采集obd接口各针脚的电压值并对所述电压值进行模数转换；

针脚判断模块，用于对模数转换得到的数据值进行傅里叶变换，计算得出相应的频率与幅值，并根据频率与幅值的分布特性判断obd接口各针脚的功能定义；

转换模块，用于根据得到的obd接口各针脚的功能定义，通过开关矩阵的转换作用对obd接口的针脚进行重新排序输出，使得相同功能定义的obd接口针脚能够与相同功能定义的obd设备的针脚连接。

上述方案通过装置中的电压采集及转换模块采集obd接口针脚的电压值并进行模数转换，针脚判断模块对模数转换后得到的数据值进行针脚的功能判断；转换模块根据得到的obd接口各针脚的功能定义，通过开关矩阵的转换作用对obd接口的针脚进行重新排序输出；从而实现了对obd接口中自定义功能的针脚进行功能判断，以及obd接口针脚与其相同功能定义的obd设备的针脚的自匹配连接。本发明装置结构简单，易于实现。

优选的，本发明装置还包括：

相位计算模块，用于若存在两组或两组以上相同的频率与幅值时，对相同频率与幅值的所有针脚的数据值进行傅里叶变换，计算得到相位并根据所述相位的对应关系对所述针脚的功能定义进行判断。

本发明还提供了一种汽车obd接口针脚的自匹配系统，包括：微处理器、开关矩阵、功能输出口，所述开关矩阵的输出端与所述功能输出口电连接，所述微处理器的输出端与开关矩阵的控制端电连接；其中，

微处理器包括电压采集及转换模块、针脚判断模块；

电压采集及转换模块，用于采集obd接口各针脚的电压值并对所述电压值进行模数转换；

针脚判断模块，用于对模数转换得到的数据值进行傅里叶变换，计算得出相应的频率与幅值，并根据频率与幅值的分布特性判断obd接口各针脚的功能定义；

开关矩阵，用于根据得到的obd接口各针脚的功能定义，对obd接口的针脚进行转换并重新排序；

功能输出口，用于对重新排序后的针脚进行输出，使得相同功能定义的obd接口针脚能够与相同功能定义的obd设备的针脚连接。

上述方案通过微处理器采集obd接口针脚的电压值并进行模数转换，对模数转换后得到的数据值进行针脚的功能判断；开关矩阵根据得到的obd接口各针脚的功能定义对obd接口的针脚进行转换后，通过功能输出口与obd设备的对应针脚连接，从而实现了对obd接口中自定义功能的针脚进行功能判断，以及obd接口针脚与其相同功能定义的obd设备的针脚的自匹配连接。

优选的，所述开关矩阵为16进16出开关矩阵芯片。

优选的，所述微处理器为单片机。

优选的，所述微处理器进一步包括：相位计算模块，用于若存在两组或两组以上相同的频率与幅值时，对相同频率与幅值的所有针脚的数据值进行傅里叶变换，计算得到相位并根据所述相位的对应关系对所述针脚的功能定义进行分析。

优选的，所述电压采集及转换模块包括模数转换器，所述模数转换器用于对所述电压值进行模数转换。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明通过采集obd接口针脚的电压值并结合傅里叶算法计算得出相应的频率与幅值，从而根据频率与幅值特性分布判断各针脚的功能定义，并通过开关矩阵的转换作用对obd接口的针脚进行重新排序输出，从而将相同功能定义的obd接口针脚与相同功能定义的obd设备的针脚连接。实现了对obd接口中自定义功能的针脚进行功能判断，以及obd接口针脚与其相同功能定义的obd设备的针脚的自匹配连接，解决了现有用于车载诊断系统的接口针脚匹配技术存在兼容性低、成本高以及无法自适应的问题。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

图2为本发明装置的电路图。

图3为本发明中开关矩阵芯片的内部结构图。

图4为本发明实施例3的效果图1。

图5为本发明实施例3的效果图2。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种汽车obd接口针脚的自匹配方法，包括以下步骤：

s1.采集obd接口各针脚的电压值并对所述电压值进行模数转换；

s2.对步骤s1中模数转换得到的数据值进行傅里叶变换，计算得出相应的频率与幅值，并根据频率与幅值的分布特性判断obd接口各针脚的功能定义；

若存在两组或两组以上相同的频率与幅值时，对相同频率与幅值的所有针脚的数据值进行傅里叶变换，计算得到相位并根据所述相位的对应关系对所述针脚的功能定义进行判断。如，若obd接口针脚有两组can总线时，由于每组can总线均包括can-h和can-l两根线，假设第一组can总线包括can-h1和can-l1，第二组can总线包括can-h2和can-l2，此时本发明方法中步骤s2会首先判断出有两个can-h（即can-h1和can-h2）和can-l（can-l1和can-l2），因此要针对这四个针脚进行傅里叶变换，计算得到相位并根据所述相位的对应关系对所述针脚的功能定义进行判断，其中，相同的相位对应同一组can总线，如can-h1与can-l1相位相同，can-h2与can-l2相位相同。

s3.根据得到的obd接口各针脚的功能定义，通过开关矩阵的转换作用对obd接口的针脚进行重新排序输出，使得相同功能定义的obd接口针脚能够与相同功能定义的obd设备的针脚连接。

实施例2

一种汽车obd接口针脚的自匹配装置，包括：

电压采集及转换模块，用于采集obd接口各针脚的电压值并对所述电压值进行模数转换；

针脚判断模块，用于对模数转换得到的数据值进行傅里叶变换，计算得出相应的频率与幅值，并根据频率与幅值的分布特性判断obd接口各针脚的功能定义；

转换模块，用于根据得到的obd接口各针脚的功能定义，通过开关矩阵的转换作用对obd接口的针脚进行重新排序输出，使得相同功能定义的obd接口针脚能够与相同功能定义的obd设备的针脚连接。

相位计算模块，用于若存在两组或两组以上相同的频率与幅值时，对相同频率与幅值的所有针脚的数据值进行傅里叶变换，计算得到相位并根据所述相位的对应关系对所述针脚的功能定义进行判断。如，若obd接口针脚有两组can总线时，由于每组can总线均包括can-h和can-l两根线，假设第一组can总线包括can-h1和can-l1，第二组can总线包括can-h2和can-l2，此时本发明装置中的针脚判断模块会首先判断出有两个can-h（即can-h1和can-h2）和can-l（can-l1和can-l2），因此要针对这四个针脚进行傅里叶变换，相位计算模块计算得到相位并根据所述相位的对应关系对所述针脚的功能定义进行判断，其中，相同的相位对应同一组can总线，如can-h1与can-l1相位相同，can-h2与can-l2相位相同。

使用时，将本装置与汽车obd接口对应连接后，本装置中的电压采集及转换模块首先采集汽车obd接口各针脚的电压值并对所述电压值进行模数转换，然后针脚判断模块对模数转换得到的数据值进行傅里叶变换，计算得出相应的频率与幅值，并根据频率与幅值的分布特性判断obd接口各针脚的功能定义；此时若存在两组或两组以上相同的频率与幅值时，相位计算模块对相同频率与幅值的所有针脚的数据值进行傅里叶变换，计算得到相位并根据所述相位的对应关系对所述针脚的功能定义进行判断；最后转换模块根据得到的obd接口各针脚的功能定义，通过开关矩阵的转换作用对obd接口的针脚进行重新排序输出，使得相同功能定义的obd接口针脚能够与相同功能定义的obd设备的针脚连接。

实施例3

一种汽车obd接口针脚的自匹配系统，包括：微处理器、开关矩阵、功能输出口，所述开关矩阵的输出端与所述功能输出口电连接，所述微处理器的输出端与开关矩阵的控制端电连接；

其中：

微处理器包括电压采集及转换模块、针脚判断模块以及相位计算模块；所述微处理器为单片机；

电压采集及转换模块，用于采集obd接口各针脚的电压值并对所述电压值进行模数转换；其中电压采集及转换模块包括模数转换器，用于对所述电压值进行模数转换；

针脚判断模块，用于对模数转换得到的数据值进行傅里叶变换，计算得出相应的频率与幅值，并根据频率与幅值的分布特性判断obd接口各针脚的功能定义；

相位计算模块，用于若存在两组或两组以上相同的频率与幅值时，对相同频率与幅值的所有针脚的数据值进行傅里叶变换，计算得到相位并根据所述相位的对应关系对所述针脚的功能定义进行分析。

开关矩阵，用于根据得到的obd接口各针脚的功能定义，对obd接口的针脚进行转换并重新排序；其对obd接口的针脚进行转换后，通过功能输出口与obd设备的对应针脚连接，使得相同功能定义的obd接口针脚能够与相同功能定义的obd设备的针脚连接；当所述功能输出口无与obd接口针脚相同的功能定义时，则将对应的功能输出口悬空。

其中，所述开关矩阵为16进16出开关矩阵芯片。在本实施例3中，所述开关矩阵芯片内部有256只开关，分布于16x16信号通道矩阵的各个交叉点，每只开关都可以独立的开启或者关闭，从而实现16x16信号通道的任意路由，其内部结构示意图如图3。

功能输出口，用于对重新排序后的针脚进行输出，使得相同功能定义的obd接口针脚能够与相同功能定义的obd设备的针脚连接。

在本实施例3中，本系统各部分的连接关系如图2所示，obd接口j1的脚4、脚5接地，脚16接电源，脚1-脚3均分别与开关矩阵芯片u1的脚x1-脚x3以及微处理器u2的脚adc1_0-adc1_2对应电连接，脚6-脚15均分别与开关矩阵芯片u1的脚x6-脚x15以及微处理器u2的脚adc1_3-adc1_7，adc2_0-adc2_4对应电连接，开关矩阵芯片u1的脚y1-脚y13分别与功能输出口j2的脚1-脚13对应电连接；微处理器u2的脚gpi01-gpi04分别与功能输出口j2的脚cstb、cs/ck、dat、rst电连接。

使用时，将本系统与汽车obd接口j1对应连接后，开关矩阵芯片u1的开关全部处于断开状态，在功能输出口j2没有信号，只有obd接口j1的脚4、脚5接地，脚16接电源；微处理器u2启动后，其中的电压采集及转换模块同时采集obd接口13个非电源针脚的电压变化情况，其中的针脚判断模块通过结合傅里叶算法计算得出相应的频率与幅值，从而根据频率与幅值特性分布判断obd接口各针脚的功能定义。例如can-h的电压是2.5v~3.5v，can-l的电压是2.5v~1.5v，单线can是0v~4v，k-line是0v~12v，ign是固定在12v。

若存在两组或以上相同的频率与幅值时，对相同频率与幅值的所有针脚的数据值进行傅里叶变换，计算得到相位并根据所述相位的对应关系对所述针脚的功能定义进行判断。如，若obd接口针脚有两组can总线时，由于每组can总线均包括can-h和can-l两根线，假设第一组can总线包括can-h1和can-l1，第二组can总线包括can-h2和can-l2，微处理器u2中的针脚判断模块会首先判断出有两个can-h（即can-h1和can-h2）和can-l（can-l1和can-l2），因此微处理器u2中的相位计算模块要针对这四个针脚进行傅里叶变换，计算得到相位并根据所述相位的对应关系对所述针脚的功能定义进行判断，其中，相同的相位对应同一组can总线，如can-h1与can-l1相位相同，can-h2与can-l2相位相同。

得到每个针脚的功能定义后，微处理器u2通过脚gp101-gp104控制开关矩阵芯片u1，通过开关矩阵芯片u1的切换作用对obd接口j1的针脚进行切换后在功能输出口输出，使得相同功能定义的obd接口j1针脚能够与相同功能定义的obd设备的针脚连接，当功能输出口j2没有与obd接口j1针脚相同的功能定义时，则将对应的功能输出口j2悬空。

如图4所示为使用本发明进行obd接口针脚的功能判断及自匹配后的连接效果图的一个示例，其中将obd接口中的ign、can-h、can-l、k-line、sw-can、can-l、l-line连接到功能输出口的相应针脚，没有的功能则悬空，即nc；

如图5所示为使用本发明进行obd接口针脚的功能判断及自匹配后的连接效果图的另一个示例，其中将obd接口中的ign、j1850+、can-h、j1850、sw-can、can-l、l-line连接到功能输出口的相应针脚。

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所述领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。