Материал: Организация бортовой информационно-управляющей системы

На рисунке 2.3.1а и 2.3.1б схематично изображены алгоритмы работы пере датчика и приемника при использовании динамического кода Keeloq. При нажатии кнопки брелока (передатчика) его микросхема переходит из режима ожидания в рабочий режим. Запускается 16-разрядный синхронизирующий счетчик, генератор динамического кода вырабатывает по определенному алгоритму динамический код (28-32 бит) в зависимости от значения секретного ключа (статический код) и состояния синхронизирующего счетчика. Динамический код, заводской номер брелка и код нажатой клавиши образуют управляющее слово длиною 60-70 бит, которое передается приемнику по радиоканалу или иным способом. Если брелок зарегистрирован в данном приемнике, т.е. его идентификационный номер, секретный код, состояние синхронизирующего счетчика помещены в постоянное программируемое запоминающее устройство (EEPROM) приемника, принятая информация идентифицируется по номеру брелка и обрабатывается. Синхронизирующий счетчик приемника запускается и в генераторе приемника вырабатывается динамический код. Если динамические коды приемника и передатчика совпадают, производится выполнение переданной команды.

Рисунок 2.3.1а - Алгоритм работы передатчика.

Рисунок 2.3.1б - Алгоритм работы приемника.

Заводской номер передатчика и секретный ключ - статические коды. Генератор динамического кода, тактируемый от 16-разрядного синхронизирующего счетчика, вырабатывает 65 535 различных значений кода, меняющихся в каждой посылке, повторяющихся циклически. Если пользоваться брелком по 50 раз в день, повторение кода произойдет через 1310 суток. Системы дистанционного управления на основе динамического кода являются криптографическими. Защита автомобиля от вскрытия зависит от кодовой длины секретного ключа, т.е. от числа его возможных состояний. В современных противоугонных системах часто применяются специализированные микросхемы фирмы Microchip, реализующие алгоритм генерации псевдослучайной последовательности (динамического кода) Keeloq с длиной ключа 64 бита. Код Keeloq представляет собой двоичную псевдослучайную последовательность с периодом 26 4 -1 бит. Для идентификации передатчика используются блоки длиной 32 бита. Уникальный для каждого передатчика 64-битовый ключ - это начальное состояние сдвигающего регистра генератора псевдослучайной последовательности. Стандартный формат кода Keeloq имеет вид, представленный на рисунке 2.3.1в.

Рисунок 2.3.1в - Стандартный формат кода Keeloq.

При данном формате кода Keeloq открыто передаются: - 28 бит серийного номера передатчика, который должен быть уникальным для каждого выпускаемого производителем передатчика. Этот номер является первичной информацией для распознавания передатчика в приемнике устройства дистанционного управления. Как правило, он используется при формировании ключа кодирования для данного передатчика. Кроме того, в более секретных устройствах управления такой номер может передаваться в закодированном виде (Envelope Code) для исключения возможности применения различных код-грабберов;

4 бита кода команды (номер кнопки);

2 бита состояния источника питания передатчика и признака повтора посылки. Собственно алгоритм Keeloq используется для кодирования следующих 32 бит данных: - 4 бита команды (номер кнопки);

12 бит значения дискриминанта - секретного слова, которое может задаваться для каждой группы устройств, выпускаемых производителем;

16 бит счетчика синхронизации передаваемых посылок, обеспечивающих правильную работу декодера на приемной стороне. На практике возможны случайные нажатия кнопок брелка, ведущие к рассинхронизации приемника и передатчика. В этом случае приемник начинает процедуру ресинхронизации, т.е. инкрементирует синхронизирующий счетчик и дешифрует сообщение с помощью соответствующих состояниям синхронизирующего счетчика и секретного ключа последовательностей, пока дискриминационное слово не дешифруется правильно. Далее реализуется алгоритм синхронизации приемника и передатчика.

2.3.2 Системы бортовой самодиагностики автомобиля

Сегодня многие легковые и грузовые автомобили оборудованы системами бортовой диагностики. В 1970-х-начале 1980-х годов производители начали использовать электронные системы управления двигателем и диагностики двигателя. Причиной этого стало ужесточение требований стандартов ЕРА (Environmental Protection Agency - Агентство по защите окружающей среды при Правительстве США) по выбросам в атмосферу. Со временем системы бортовой диагностики развились в сложные системы. OBD-II (On-Board Diagnostic П - система бортовой самодиагностики, версия II) - но вый стандарт, разработанный в середине 1990-х годов, предоставляет полный контроль за двигателем, позволяет проводить мониторинг частей кузова и дополнительных устройств, а также диагностирует сеть управления автомобилем. Разработка требований и рекомендаций по стандарту OBD-II велась под эгидой ЕРА при участии CARB (California Air Resourcer Board - Калифорнийский совет по ресурсам атмосферы) и SAE (Society of Automotive Engineers - Международное общество авто мобильных инженеров). Стандарт OBD-II предусматривает более точное управление двигателем, трансмиссией, каталитическим нейтрализатором и т.д. Доступ к системной информации бортового ЭБУ можно осуществлять не только специализированными, но и универсальными сканерами. С 1996 года все продаваемые в США автомобили стали соответствовать требованиям OBD-II. В

Европе аналогичные документы традиционно принимаются с запаздыванием по отношению к США. Аналогичные правила EOBD (European On Board Diagnostic) вступили в силу с 1 января 2000 года. С применением стандартов EOBD и OBD-II процесс диагностики электронных систем автомобиля унифицируется, теперь можно один и тот же сканер без специальных адаптеров использовать для тестирования автомобилей всех марок.

Система OBD-II предназначена для контроля за исправностью систем и компонентов автомобиля, влияющих на качество эмиссии (выхлопа): топливной системы; системы зажигания; системы рециркуляции отработавших газов; системы улавливания паров бензина; датчиков кислорода; нагревателей датчиков кислорода; катализаторов; нагревателей катализаторов; системы вторичного воздухозабора. Состояние системы поддержания требуемого состава смеси, и пропуски сгорания смеси контролируются постоянно, другие системы и компоненты автомобиля тестируются 1 раз за поездку автомобиля (Drive Cycle). В случае определения неисправности система самодиагностики OBD-II сохраняет код ошибки в памяти ЭБУ и зажигает индикатор ошибок (MIL - Malfunction Indicator Lamp, Check Engine или просто Check). При помощи про граммы OBD-II можно считать ошибки и найти причину неисправности. Кроме считывания кодов ошибок программа позволяет: стирать ошибки; просматривать зафиксированные параметры (freeze frame data); контролировать состояние топливной системы (открыта/закрыта); контролировать работу датчиков кислорода; просматривать параметры работы системы в режиме реального времени (data stream); просматривать результаты тестов самодиагностики; считывать идентификационные данные ЭБУ.

В рамках OBD-II используются пять протоколов обмена данными: ISO 9141, ISO 14230 (второе название - KWP2000), PWM, VPW и CAN. Каждый из протоколов имеет несколько разновидностей, отличающихся по скорости обмена информацией и другим признакам.

Общим признаком того, что автомобиль поддерживает OBD-II- диагностику, является наличие 16-контактного диагностического разъема (DLC - Diagnostic Link Connector) трапециевидной формы (рисунок 2.3.2). На подавляющем большинстве автомобилей он находится под приборной панелью со стороны водителя; разъем может быть как открыт, так и закрыт легко снимаемой крышкой с надписями "OBD-II", "Diagnose" и т.п. Для оценки применимости того или иного сканера для диагно стики конкретного автомобиля необходимо определить тип OBD-II- протокола, используемого на данном автомобиле (если OBD-II вообще поддерживается). Для этого нужно осмотреть диагностический разъем и определить наличие выводов в нем (как правило, присутствует только часть задействованных выводов, а каждый протокол использует свои выводы разъема).

Рисунок 2.3.2 - Диагностический разъем OBD-II

Назначение выводов ("распиновка") 16-контактного диагностического разъема OBD-II:

02-J1850Bus+;

- Chassis Ground;

- Signal Ground;

- CAN High (J-2284);

-ISO 9141-2 K-Line;

-J1850 Bus-;

- CAN Low (J-2284);

-ISO9141-2 L-Line;

- Battery Power (напряжение АКБ).

По наличию выводов можно ориентировочно судить об используемом протоколе (таблица 2.3.2):

Таблица 2.3.2 - Стандарты диагностического разъема OBD-II.

протокол ISO-9141-2 идентифицируется наличием контакта 7 и отсутствием контактов 2 и/или 10 в диагностическом разъеме (K-line). Используемые выводы: 4, 5, 7, 15 (может не быть), 16;

SAE J1850 VPW (Variable Pulse Width Modulation) использует выводы: 2, 4, 5, 16 (без 10);

- SAE J1850 PWM (Pulse Width Modulation) использует выводы: 2,4,5,10,16.

Протоколы PWM, VPW идентифицируются отсутствием кон такта 7 в диагностическом разъеме.

Основная часть автомобилей использует протоколы ISO, исключения составляют:

большая часть легковых автомобилей и легких грузовиков концерна General Motors, использующих протокол SAE Л 850 VPW;

большая часть автомобилей Ford, использующих протокол J1850PWM

и другие.

Световой индикатор наличия неисправности Check Engine, расположенный на приборном щитке (на некоторых моделях специальные светодиоды, расположенные непосредственно на устройствах управления), загорается при включении зажигания и гаснет через некоторое время после запуска двигателя. Если при самодиагностике обнаружатся неисправности компонентов, подлежащих диагностике, то индикатор не погаснет. В случае возникновения некоторых неисправностей во время движения индикатор также загорится, причем при однократной незначительной неисправности он может погаснуть (сохранив ошибку в памяти для последующего считывания), но если индикатор продолжает гореть, то не удастся избежать немедленной остановки, более глубокой диагностики и ремонта.

Сохраненные в памяти коды ошибок считываются специальным прибором (сканером) или вручную при помощи определенной процедуры, которая вводит ЭБУ в режим индикации кодов само диагностики. После их изучения и анализа дополнительных данных оператором принимается решение о последующих мероприятиях.

В настоящее время доступно большое количество различных сканеров с невысокой стоимостью, что предоставляет возможность владельцу автомобиля обнаружить и устранить неисправности собственными силами. Сканеры - это действительно мощный инструмент, позволяющий с применением соответствующего программного обеспечения быстро и устойчиво установить связь с бортовым устройством и автоматически получить информацию. Возможно также, при подключении к диагностическому разъему, получать данные во время движения автомобиля. Подключение к ноутбуку (через адаптер) позволяет использовать дополнительную память, получать и обрабатывать информацию с использованием различных графических приложений.

2.3.3 Климат-контроль

Система климат-контроля обеспечивает полностью автоматическое и эффективное управление климатом в салоне автомобиля. Основным ее элементом на автомобиле является блок отопителя-кондиционера. Именно в нем холодный воздух превращается в теплый и наоборот, а в конструкции и принципах управления этим блоком заключены основные различия между климатическими установками различного типа. Пользователь системы климат- контроля избавлен от необходимости двигать рычаги заслонок - ему нужно лишь задать желаемую температуру. Микропроцессорное устройство, ориентируясь на информацию, приходящую от различных датчиков (температурных, а в некоторых системах и датчиков уровня солнечной радиации), автоматически выбирает, устанавливает и поддерживает нужные режимы независимо от внешней температуры и погодных условий.

2.3.4 Круиз-контроль

Круиз-контроль - это система управления скоростью автомобиля. Она получает сигнал от положения педали управления подачей топлива и поддерживает заданную водителем скорость вне зависимости от погодных и дорожных условий. Система имеет обратную связь, при помощи которой производится сравнение заданной и действительной скоростей движения. Когда блок сравнения обнаруживает различие между ними, он формирует сигнал для открытия или закрытия дроссельной заслонки.

Нестабильность скорости движения автомобиля уменьшается за счет включения специального блока задержки сигналов. Установленный на педали тормоза выключатель гарантирует мгновенное отключение системы. На некоторых моделях выключатель установлен и на педали сцепления во избежание перегазовки двигателя при переключении передач.