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文档名称： |
OBD采集模块硬件设计手册 |
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版本： |
V1.0 |
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日期： |
2018-12-10 |
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状态： |
发布 |
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文档控制号： |
OBD采集模块硬件设计手册_V1.00 |
前言
感谢使用OBDIICLOUD 提供的OBD采集诊断模块。本产品具有简单易用的数据命令接口，可以提供OBD数据采集、汽车故障诊断等业务。使用前请仔细阅读用户手册，您将领略其完善的功能和简洁的操作方法。
此模块主要用于汽车OBD数据采集以及汽车故障诊断，本公司不承担由于用户不正常操作造成的财产损失或者人身伤害责任。请用户按照手册中的技术规格和参考设计开发相应的产品。同时注意使用车载电子产品应该关注的一般安全事项。
在未声明之前，本公司有权根据技术发展的需要对本手册内容进行修改。
版本历史
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日期 |
版本 |
变更描述
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作者 |
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2018-12-10 |
V1.0 |
初版 |
Strong |
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1. 绪论
本文档描述了模块的硬件应用接口，包括相关应用场合的电路连接以及OBD接口等。可以帮助用户快速的了解模块的接口定义、电气性能和结构尺寸的详细信息。结合本文档和其他的应用文档，用户可以快速的使用模块来设计OBD采集及诊断应用方案。
2. 模块综述
OBD采集模块可支持但不限于以下标准OBDII汽车通讯协议：
ISO 9141-2
ISO 14230-4(KWP2000)
ISO 15765-4(CAN-BUS)
SAE J1850 PWM
SAE J1850 VPM
SAE J1939
SAE J1708
模块的尺寸48*30*3.5 mm，可以满足大部分用户应用中对空间尺寸的要求。模块和用户的物理接口为20PIN的邮票孔焊盘封装，提供了模块的所有硬件接口。
OBD采集模块用于与汽车诊断通讯，硬件支持一路高速CAN线、一路J1708、一路J1850电路，及一路KLine物理层,可跟现在的极大部分汽车的各种控制模块进行诊断通讯。
模块将汽车总线各种协议的数据转换为UART 格式的数据进行发送和接收，也可直接与各种单片机、PC 串口，PAD 等设备与汽车相连接。能快速的实现产品的二次开发。
支持大部分汽车OBD及专有的诊断应用。
内置固化升级程序，可实现无限功能升级。l
可以提供二次开发包SDK
2.1. 模块主要特性
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特性 |
说明 |
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供电 |
电压范围：4.75V ~5.25V |
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省电 |
SLEEP模式下的耗流为1毫安 ( 供电5V ) |
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物理接口 |
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支持协议 |
标准OBDII排放检测，支持商用车的专有诊断协议J1939及J1708 |
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数据应用 |
故障诊断、OBD数据采集 |
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用户接口 |
� 可以通过USART发送命令和数据 |
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温度范围 |
� 工作温度：-40℃ ~ +80℃ � 存储温度：-45℃ ~ +90℃ |
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用户升级 |
可以使用PC升级软件通过USART发送命令和数据升级 |
3. 模块封装
3.1. 引脚分布图及模块封装尺寸
3.2. 模块引脚描述
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引脚名称 |
引脚序号 |
I/O |
描述 |
备注 |
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供电 |
||||
|
12V |
1 |
I |
接汽车蓄电池电压，Kline总线通讯需要使用此电压 |
用于K线通讯 |
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5V |
20 |
I |
模块电源供电，电压范围，从4.75V到5.25V。电源要能够提供200mA以上的电流。纹波<50mV。 |
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GND |
10、11、19 |
I |
接地 |
|
|
USART数据接口 |
||||
|
TXD |
14 |
O |
模块数据、命令发送 |
|
|
RXD |
15 |
I |
模块数据、命令接收 |
|
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CAN总线接口 |
||||
|
CANH |
5 |
I/O |
高速CAN总线差分信号高 |
|
|
CANL |
4 |
I/O |
高速CAN总线差分信号低 |
|
|
J1708总线接口 |
||||
|
J1708+ |
2 |
I/O |
J1708总线差分信号高 |
|
|
J1708- |
3 |
I/O |
J1708总线差分信号低 |
|
|
J1850总线接口 |
|
|||
|
J1850+ |
6 |
I/O |
J1850总线差分信号高 |
|
|
J1850- |
7 |
I/O |
J1850总线差分信号低 |
|
|
KLINE总线接口 |
||||
|
K |
8 |
I/O |
K线通信信号 |
|
|
L |
9 |
I/O |
|
|
|
用户接口 |
||||
|
LED |
16 |
O |
运行状态指示灯 |
不用则悬空 |
|
NC |
||||
|
NC |
12、13、17、18 |
|
悬空 |
悬空 |
4. 接口应用
4.1. 供电
模块5V的电压输入范围是4.75V到5.25V，推荐电压为5V。建议靠近5V输入管脚处使用一个大电容稳压，推荐使用47μF钽电容（CA低 ESR)和一个1μF~10μF的陶瓷电容（CB）并联。同时为防止浪涌对芯片的损坏，建议在模块5V引脚使用一个6.3V/500mW的齐纳二极管。 PCB布局时，电容和二极管应尽可能靠近模块的5V引脚。注意：电路中的TVS要有良好的GND连接，位置要尽可能靠近接口，关断电压VRWM不能太高，一般是本身电压基础上增加1/3，如5V的信号线在选在TVS时，关断电压可以选择6V左右的。
4.2 串口
OBD诊断模块提供一个用于通讯的标准串口。包含数据信号线 TXD 和RXD，串口支持的通讯波特率57600bps。串口配置为：8 位数据位，无奇偶校验，1 位停止位，无数据流控。
4.3 CAN线接口
CAN接口对应模块的4、5引脚,其中模块CANH接OBD接口第6脚，CANL接OBD接口第14脚，同时为防止浪涌对芯片的损坏，建议在模块CANH、CANL引脚使用两个6.3V/500mW的齐纳二极管。
4.4. J1708线接口
商用车J1708接口对应于模块的2、3引脚，用于实现J1708 RS485物理层，J1708+引脚接OBD第12脚，J1708-引脚接OBD第13脚。同时为防止浪涌对芯片的损坏，建议在模块J1708引脚使用两个6.3V/500mW的齐纳二极管。
4.5. J1850线接口
OBD J1850接口对应于模块的6、7引脚，用于实现J1850物理层，J1850+引脚接OBD第2脚，J1850-引脚接OBD第10脚。同时为防止浪涌对芯片的损坏，建议在模块J1708引脚使用两个10V/500mW的齐纳二极管。
4.6. K线接口
K-Line接口对应于模块的KBUS引脚，用于实现ISO9141-2 、ISO14230 物理层，KBUS引脚接OBD第7脚，LBUS引脚接OBD第15脚。同时为防止浪涌对芯片的损坏，建议在模块K引脚使用两个36V/1W的齐纳二极管。
4.8 LED接口
模块提供一路LED 驱动接口电路，pin 定义为LED，用于指示模块的工作状态，管脚外部接LED灯正极，再串一个1K的限流电阻到地。
5. PCB布局原则
一款产品性能的好坏，很大程度上取决于PCB走线。前面我们已经介绍如果PCB布局不合理可能会引CAN总线及K总线干扰问题，解决这些干扰的途径往往是重新Layout，如果前期我们能规划一个良好的PCB布局，从而使PCB走线顺畅，可以省下很多时间，当然也可以节省很多成本，本章主要介绍用户在PCB布局阶段应注意的一些事项，最大程度减少干扰问题，缩短用户的研发周期。
电源走线不仅要考虑5V，也要考虑电源的回流GND。5V正极的走线一定要短，要粗，走线一定要先经过齐纳二极管、大电容再到模块的电源PIN。模块GND脚用来连接电源的一定要保证这个pin到电源的GND路径最短，最通畅。这样可以保证整个电源的电流路径最短，干扰也可以最小。12V电源为汽车点火检测用及K-Line通讯用，电流不大，但尽量使电流回路短。
OBD接口CAN、J1708总线为差分线，要根据差分线PCB走线原则来。确保信号同一时间出现在每条线路的同一点上。要使走线的各段等长。
6. 电气，可靠性和汽车电器特性
6.1 绝对最大值
下表显示了在非正常工作情况下绝对最大值的状态。超过这些极限值将可能会导致模块永久性损坏。
|
参数 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
|
5V |
- |
- |
7.5 |
V |
|
12V |
- |
- |
36 |
V |
|
II* |
- |
- |
8 |
mA |
|
IO* |
- |
- |
8 |
mA |
6.2 工作温度
下表显示了模块的工作温度范围：
|
参数 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
|
工作温度 |
-40 |
+25 |
+80 |
℃ |
|
存储温度 |
-45 |
|
+90 |
℃ |
6.3 数字接口特性
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参数 |
描述 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
|
VIH |
输入高电平电压 |
2.8 |
- |
5 |
V |
|
VIL |
输入低电平电压 |
-0.3 |
- |
0.7 |
V |
|
VOH |
输出高电平电压 |
3.4 |
- |
- |
V |
|
VOL |
输出低电平电压 |
- |
- |
0.4 |
V |
*适用于USART, LED数字接口。
6.4 OBD接口特性
|
参数 |
描述 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
|
CANH CANL |
CANH电平电压 |
3 |
3.6 |
4.25 |
V |
|
CANL电平电压 |
0.5 |
1.4 |
1.75 |
V |
|
|
J1708 |
J1708电平电压 |
4.75 |
5 |
5.25 |
V |
|
J1850 |
J1850电平电压 |
4.75 |
5 |
5.25 |
V |
|
K
|
输出高电平电压 |
9 |
- |
- |
V |
|
输出低电平电压 |
- |
- |
1.5 |
V |
6.5 耗流(VCC=5V)
|
参数 |
描述 |
条件 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
|
5V |
电源电压 |
电压必须在最大值与最小值之间 |
4.75 |
5 |
5.25 |
V |
|
平均电流 |
工作模式 |
模块全功能运行 |
20 |
25 |
35 |
mA |
|
休眠模式 |
模块进入休眠模式 |
0.8 |
1 |
1.5 |
mA |
6.6 静电防护
模块没有专门针对静电放电做保护。因此，用户在生产、装配和操作模块时必须注意静电防护。ESD 性能参数（温度：25℃，湿度：45%），模块测试的性能参数如下表：
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引脚 |
接触放电 |
空气放电 |
|
5V、12V |
±6KV |
±12KV |
|
GND |
±6KV |
±12KV |
|
TXD、RXD |
±2KV |
±8KV |
|
LED |
±2KV |
±8KV |
7. 生产
这一章描述生产相关的信息。
7.1. 模块的顶视图和底视图
模块顶视图 模块底视图
7.2. 推荐焊接炉温曲线图
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