【導讀】試想您在網(wǎng)上買了東西，一直盼著包裹早日送達。您每天望眼欲穿，可快遞員遲遲不來。這時候，使用手機或計算機上的跟蹤系統(tǒng)，就可以確切知道包裹何時送達。再假設您的孩子放學后被接到托管班，您想知道孩子是否已安全到達目的地，于是在手機上跟蹤孩子所坐的車輛，太方便了。
事實上，車輛跟蹤系統(tǒng)早已成為現(xiàn)實。車輛跟蹤系統(tǒng)使用插到車載診斷 (OBD) 端口的全球定位系統(tǒng) (GPS) 跟蹤器。在車輛行駛過程中，內(nèi)置天線的 GPS 跟蹤器會將有關車輛確切位置、速度、時間以及其他相關信息的數(shù)據(jù)實時發(fā)送到網(wǎng)絡服務器。指定的接收器從服務器獲取數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為可由計算機或智能手機應用程序使用的格式，以跟蹤車輛。
車載診斷 (OBD) 端口
近年來，汽車中應用的電子技術數(shù)量激增，整車有了翻天覆地的改進。其中一項重大進步是內(nèi)置的計算機系統(tǒng)，用于監(jiān)測和控制車輛的健康功能，如發(fā)動機排放、燃油噴射、行駛速度、防抱死制動等。
計算機通過不同的傳感器接收信息并調(diào)整所需的參數(shù)，確保車輛的各項功能保持最佳狀態(tài)。例如，汽車計算機根據(jù)需要調(diào)整發(fā)動機參數(shù)，將排放保持在臨界極限之內(nèi)。幾個電子控制單元 (ECU) 專門用于管理關鍵車輛功能，每個ECU都內(nèi)置有微控制器。
現(xiàn)在，每輛汽車中大約都有50個或更多的ECU。微控制器從傳感器接收數(shù)據(jù)、進行計算，并在需要時通過通訊通道（如常見的控制器局域網(wǎng)CAN）發(fā)送命令。
汽車中的一個控制單元就是一種基于計算機的系統(tǒng)，稱為車載診斷 (OBD) 系統(tǒng)。1990年，美國聯(lián)邦清潔空氣法修正案（Federal Clean Air Act Amendments）要求所有在1996年或之后生產(chǎn)的新車輛都要內(nèi)置標準化的OBD系統(tǒng)。該系統(tǒng)被稱為OBD-II系統(tǒng)，可生成診斷故障代碼 (DTC)。
當儀表板上顯示故障警告時，維護工程師可將OBD-II掃描工具插入OBD-II端口來獲取故障代碼。可通過數(shù)據(jù)鏈路連接器 (DLC) 接入此端口。這些代碼可幫助維護人員迅速確定故障原因并快速準確地修復。
DLC是一個16針診斷連接器，位于儀表板下方，駕駛員座椅附近。DLC或OBD-II端口的主要作用是下載故障代碼并查找故障原因。但端口通常保持未使用狀態(tài)。
采用當今智能技術的車輛跟蹤系統(tǒng)將診斷代碼用于其他目的，如通過GPS跟蹤車輛。要獲取車輛跟蹤數(shù)據(jù)，只需將任何GPS跟蹤器插入16針OBD-II端口，它就會收集數(shù)據(jù)。
即使車輛已上鎖且點火開關中沒有插入鑰匙，OBD-II端口也可持續(xù)獲得12V電瓶供電。我們可以根據(jù)需要在OBD-II端口上插入和拔下車輛跟蹤器。在永久供電插座上的熱插拔可能導致高達數(shù)百伏的靜電放電 (ESD)，造成電路損壞?？稍贕PS跟蹤器引腳所連的每條數(shù)據(jù)線上安裝一個瞬態(tài)電壓抑制 (TVS) 二極管，為電路提供ESD保護。
TVS二極管能在不到一納秒的時間內(nèi)鎖定系統(tǒng)級ESD峰值，轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)端口的高電流，保護數(shù)據(jù)端口不受ESD威脅。它們有效地鉗制了高壓峰值，可避免GPS跟蹤器和汽車系統(tǒng)損壞。在正常工作條件下，TVS二極管向GPS跟蹤器電路提供一條高阻抗路徑，因此設備是開路的，不會干擾信號傳輸。
現(xiàn)在，我們面臨的下一個問題是如何確定需要哪種TVS二極管來保護OBD-II端口16個引腳中的哪個引腳。我們還需要做一個重要決定，即是否可以為每個引腳使用一個TVS二極管，或為一組引腳使用多線TVS二極管。
要找到這些問題的答案，我們需要詳細了解 OBD-II 端口連接器中16個引腳的相關信號類型和電氣特性。
OBD-II 引腳配置和協(xié)議
圖 - OBD-II 連接器和引腳排列
上圖展示了名為J1962連接器的OBD-II16針診斷連接器及其引腳配置：
● 引腳16供電并連接到汽車電瓶
● 引腳4和5接地
● 引腳6和14分別連接到CAN總線高電平和 CAN 總線低電平信號
● 引腳2和10使用SAEJ1850協(xié)議，引腳2連接正極，引腳10連接負極
● 引腳7和15分別使用ISO9141協(xié)議的K線和L線
● 引腳1、3、8、9、11、12和13留空，可用于其他目的
OBD-II大多數(shù)支持4種不同的通信協(xié)議（如下表所示）與OBD-II接口通信。每家汽車廠商都有他們自己偏向使用的通信協(xié)議。
· ISO 15765
ISO 15765是通過CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)的國際標準。CAN由兩條線組成，分別是CAN高電平和CAN低電平。傳輸任何數(shù)據(jù)時，CAN高電平達到3.75V，而CAN低電平（引腳14）降至1.25V。當CAN總線不傳輸任何數(shù)據(jù)時，CAN高電平和CAN低電平都保持為2.5V。該標準定義的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbps。CAN高電平連接到引腳6，CAN低電平連接到引腳14。
· ISO 9141-2
ISO 9141-2是異步串行通信，它使用兩個信號K和L。K信號基本上是大多數(shù)OBD-II通信的媒介。L信號用于總線的初始化。最大數(shù)據(jù)傳輸速率為10.4Kbps，最大信號電壓為12V。K 線連接到引腳7，L線連接到OBD-II 端口的引腳15。
· SAE J1850 (PWM)
SAE J1850 協(xié)議由汽車工程師學會 (SAE) 制定。SAE J1850 PWM 由使用差分傳輸方案的脈沖寬度調(diào)制方法實現(xiàn)。PWM的信號傳輸速率為41.6 kbps。最大電壓電平為5V。SAE J1850 總線 + 和 SAE J1850 總線 – 分別連接到OBD-II端口的引腳2 和10。
· SAE J1850 (VPW)
SAE J1850 VPW通過可變脈沖寬度方法實現(xiàn)，并使用一根信號線和一根接地線。PWM 的信號傳輸速率為10.4 kbps。最大電壓電平為7V。
本文為OB-II端口的ESD防護系列文章的上篇。在下篇中，我們將詳細介紹如何為OB-II端口的ESD防護選擇合適的TVS二極管。
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