Vzpomeňte si na situaci, kdy jste si objednali zboží online a netrpělivě jste očekávali tento balíček. Každý den jste z okna sledovali, zda doručovací vůz přijede, ale bohužel nakonec dorazil později, než se očekávalo. V takovém případě byste měli prospěch ze systému sledování prostřednictvím telefonu nebo počítače. Pak můžete přesně vědět, kdy váš balíček dorazí. Nebo se zamyslete nad jinou situací, kdy vaše dítě vyzvedne ze školy poskytovatel školních služeb a vy se ptáte, zda bezpečně dorazilo do cíle. Pokud by existovala možnost sledovat vozidlo prostřednictvím telefonu během cesty vašeho dítěte, bylo by to velmi užitečné.
Naštěstí je to nyní realitou a nazývá se to systém sledování vozidel. Systém sledování vozidel používá systém GPS (Global Positioning System) zasunutý do portu On Board Diagnostic (OBD) na vozidle. Když vozidlo jede, GPS tracker s vestavěnou anténou odesílá data o přesné poloze vozidla, rychlosti, čase a další související informace na síťový server v reálném čase. Určené přijímače vyzvednou tato data ze serveru a převedou je do formátu, který mohou využívat aplikace pro stolní počítače nebo chytré telefony ke sledování pohybu vozidla.
Port palubní diagnostiky (OBD).
V posledních letech došlo k rozšíření elektronických technologií v automobilech a motorová vozidla obecně prošla rozsáhlým vývojem. Jedním z významných pokroků je přidání vestavěných počítačových systémů pro sledování a řízení zdravotních funkcí vozidla, jako jsou emise motoru, vstřikování paliva, rychlost jízdy, protiblokovací brzdy atd. Počítač přijímá informace z různých senzorů a upravuje požadované parametry tak, aby aby několik funkcí vozidla fungovalo optimálně. Například automobilové počítače upravují parametry motoru podle potřeby, aby udržely emise v kritických mezích. Existuje několik elektronických řídicích jednotek (ECU) vyhrazených pro kritické funkce vozidla a každá ECU je vybavena mikrokontroléry. V moderním automobilu je asi 50 nebo více ECU. Mikrokontroléry přijímají data ze senzorů, provádějí výpočty a v případě potřeby posílají příkazy prostřednictvím komunikačních kanálů, jako je populární síť Controller Area Network (CAN).
Jedna řídicí jednotka v moderním automobilu je počítačový systém nazývaný palubní diagnostický systém (OBD). Dodatky federálního zákona o čistém ovzduší z roku 1990 požadovaly, aby všechna nová vozidla vyrobená po roce 1996 nebo později měla ve vozidle vestavěný standardizovaný systém OBD. Systém, označovaný jako systém OBD-II, generuje diagnostické kódy nazývané Diagnostické poruchové kódy (DTC). Pokud se na přístrojové desce objeví varování o poruše, servisní technik může získat přístup k chybovým kódům připojením diagnostického nástroje OBD-II přes port OBD-II. K tomuto portu se přistupuje prostřednictvím konektoru Data Link Connector (DLC). Tyto kódy pomáhají servisním pracovníkům rychle identifikovat příčinu poruchy a rychle a přesně ji opravit. DLC je 16pinový diagnostický konektor umístěný pod palubní deskou v blízkosti sedadla řidiče. Hlavním účelem DLC nebo portu OBD-II je stáhnout chybové kódy a najít zdroj poruchy. Port však většinou zůstává nevyužit. Systémy sledování vozidel s dnešními chytrými technologiemi využívají diagnostické kódy pro alternativní účely sledování vozidla prostřednictvím GPS. Chcete-li získat data sledování vozidla, jednoduše připojte jakýkoli GPS sledovač do 16pinového portu OBD-II a shromáždí data.
Napájení z 12V baterie do portu OBD-II je vždy napájeno, i když je vozidlo zamknuté a ve spínači zapalování není klíč. Můžeme připojit a odpojit sledovače vozidel do az portu OBD-II, kdykoli si to přejete. Tyto události plug-unplug na trvale „horké“ zásuvce mohou způsobit elektrostatický výboj (ESD). Může dosáhnout až stovek voltů, což vede k poškození elektrického obvodu. ESD ochrany obvodu lze dosáhnout umístěním diody Transient Voltage Suppression (TVS) na každou datovou linku připojenou ke kolíkům GPS trackeru. Diody TVS chrání datové porty před hrozbami ESD tím, že zablokují vrchol ESD na systémové úrovni za méně než nanosekundu a odvedou vysoké proudy pryč z datového portu. Účinně zachycují špičky vysokého napětí a pomáhají zabránit poškození systému GPS trackeru i automobilu. Za normálních provozních podmínek představuje dioda TVS vysokoimpedanční cestu k obvodu GPS trackeru, takže se zařízení jeví jako otevřený obvod a neruší přenos signálu.
Další zřejmou otázkou je, jak určit, která dioda TVS je vyžadována k ochraně kterého pinu mezi 16 v portu OBD-II. Dalším důležitým rozhodnutím je, zda můžeme použít jednu TVS diodu pro každý pin, nebo víceřádkové TVS diody pro skupinu pinů. Abychom získali tyto odpovědi, potřebujeme získat více podrobností o typu souvisejícího signálu a elektrických charakteristikách 16 pinů v konektoru portu OBD-II.
Konfigurace a protokoly pinů OBD-II
Obrázek 1. Konektor OBD-II a vývody
Obrázek 1 ukazuje 16kolíkový diagnostický konektor OBD-II označovaný také jako konektor J1962 a jeho konfiguraci kolíků. Pin 16 dodává energii a je připojen k baterii automobilu. Piny 4 a 5 jsou spojeny se zemí. Piny 6 a 14 jsou připojeny k signálům CAN Bus High a CAN Bus Low. Piny 2 a 10 používají protokol SAE J1850, pin 2 pro pozitivní a pin 10 pro negativní. Piny 7 a 15 používají K-line protokol ISO9141 a L-line. Kolíky 1, 3, 8, 9, 11, 12 a 13 jsou ponechány prázdné a výrobce automobilů je může použít pro jiné účely.
OBD-II umožňuje většinou čtyři různé komunikační protokoly (zobrazeno v T
schopen 1) komunikovat s rozhraním OBD-II. Každý výrobce vozidla má své vlastní preference protokolu.
- ISO 15765: ISO 15765 je mezinárodní standard pro odesílání dat prostřednictvím sběrnice CAN. CAN se skládá ze dvou vodičů pojmenovaných CAN High a CAN Low. CAN High dosahuje 3.75 V při přenosu jakýchkoli dat. Současně klesne CAN Low na 1.25 V. Když CAN sběrnice nepřenáší žádná data, CAN High i CAN Low zůstávají na 2.5V. Maximální datová rychlost definovaná standardem je 1 Mbps. CAN High je připojen ke kolíku 6 a CAN Low je připojen ke kolíku 14.
- ISO 9141-2: ISO 9141-2 je asynchronní sériová komunikace a používá dva signály, K a L. Signál K je v podstatě médiem pro většinu komunikací prostřednictvím OBD-II. Signál L se používá pro inicializaci sběrnice. Maximální přenosová rychlost je 10.4 Kbps a maximální napětí signálu je 12 V. K-Line je připojen ke kolíku 7 a L-Line je připojen ke kolíku 15 portu OBD-II.
- SAE J1850 (PWM): Protokol SAE J1850 byl vytvořen společností Society of Automotive Engineers (SAE). SAE J1850 PWM je implementován metodou pulzní šířkové modulace pomocí schématu diferenciálního přenosu. Rychlost signálu pro PWM je 41.6 kbps. Maximální úroveň napětí je 5V. SAE J1850 Bus + a SAE J1850 Bus – jsou připojeny k pinu 2 a 10 portu OBD-II.
- SAE J1850 (VPW): SAE J1850 VPW je implementován metodou Variable Pulse Width a používá jeden signálový vodič a jeden zemnící vodič. Rychlost signálu pro PWM je 10.4 kbps. Maximální úroveň napětí je 7V.
Toto je první díl ze série blogů o ESD ochraně portů OBD-II.
Semtech a logo Semtech jsou registrované ochranné známky nebo servisní známky společnosti Semtech Corporation nebo jejích přidružených společností.
Napsal Anindita Bhattacharya
Anindita Bhattacharya je hlavní architektkou řešení ve skupině Advanced Protection & Sensing Products Group společnosti Semtech. Je také doplňkovou fakultou na San Jose State University.
