原创 【拆解】OBD-Tbox工具内部构造

车载 OBD-Tbox 作为车联网核心终端，通过 OBD 接口获取车辆数据并实现远程通信。本文通过实物拆解，深度解析其 PCB 板上的 STM32 主控芯片、OBD 接口隔离方案、4G 无线模块及 CAN 通信设计，揭示其硬件架构与关键技术实现。

一、引言

OBD-Tbox工具在智能交通和车辆管理中发挥着关键作用，能够实现车辆数据的采集、传输和远程监控。为了深入理解其技术细节，我们对其进行了拆解与分析。

二、OBD-Tbox工具拆解

（一）外观与整体结构

OBD-Tbox工具外观小巧，便于安装在车辆的OBD接口上。外壳采用坚固材料，具备一定的防水、防尘和抗震能力，能够适应车辆行驶过程中的各种环境条件。

（二）PCB板布局

1.OBD出线口及信号隔离

在PCB板的左侧是OBD出线口，用于连接车辆的OBD接口。OBD接口通过多条导线与车辆的各个传感器和电子控制单元相连，这些导线传输着车辆运行过程中的各种数据信号。为了确保信号传输的稳定性和安全性，OBD出线口附近设置了完善的信号隔离措施。主要采用了光电耦合器等隔离器件，将OBD接口与内部电路进行电气隔离。光电耦合器利用光信号传输数据，有效阻断了车辆电气系统中的干扰信号和噪声对内部电路的影响，同时保护了内部电路免受车辆电气系统异常情况（如过电压、过电流）的损害，提高了OBD-Tbox工具的可靠性和稳定性。

三、主控芯片分析

OBD-Tbox工具的主控芯片采用的是STM32F205。该芯片基于ARM Cortex-M3内核，主频高达120MHz，具备强大的处理能力。其内部集成了丰富的外设资源，包括多个定时器、USART、SPI、I2C、USB等通信接口，能够满足OBD-Tbox工具与车辆内部网络及其他外部设备进行数据交互的需求。此外，该芯片还具备高性能的ADC（模数转换器），可实现对车辆传感器模拟信号的精确采样，为后续的数据处理提供准确的原始数据。

在此项目中采用该芯片，已经足够处理现有的数据了

四、CAN信号转换与处理

在OBD-Tbox工具中，CAN信号的传输与转换是关键环节之一。车辆内部的CAN总线采用差分信号传输方式，具有较强的抗干扰能力。然而，在与OBD-Tbox工具内部的主控芯片进行通信时，需要将CAN信号转换为TTL电平信号。这一转换过程通过专门的CAN收发器芯片来实现。CAN收发器芯片负责将CAN总线上的差分信号转换为TTL电平信号，并将其发送给主控芯片进行处理。同时，它还将主控芯片发出的TTL电平信号转换为差分信号，发送到车辆的CAN总线上。这种信号转换确保了数据在不同电平标准下的设备之间能够准确无误地传输，保证了车辆数据采集和传输的可靠性。

诊断的过程采用UDS方式，其中

UDS(unified diagnostic service)也叫统一诊断服务，它主要功能是诊断仪（Tester）向ECU发送诊断请求(Diagnostic request),ECU收到请求后向诊断仪给出诊断响应（Diagnostic response）的过程，也就是诊断通信的过程。其中请求和响应的内容和格式由ISO-14229定义同i标准，ISO 14229定义了诊断服务以及UDS在CAN总线上的实现。

UDS诊断中常用的服务有：

诊断和通信管理功能单元，如：DiagnosticSessionControl（0x10）,SecurityAccess（0x27）

数据传输功能单元，如：ReadDataByIdentifier（0x22）,WriteDataByIdentifier（0x2E）

存储数据传输功能单元，如：ReadDTCInformation（0x19）,ClearDiagnosticInformation（0x14）

输入/输出控制功能单元，如：InputOutputControlByIdentifier（0x2F）

例程功能单元，如：RoutioneControl（0x31）

上传/下载功能单元，如：RequestDownload（0x34），TransferData（0x36）

五、外部Flash存储分析

OBD-Tbox工具配备了外部Flash存储芯片，用于存储车辆数据和相关程序代码。该Flash存储芯片具有较大的容量，能够满足长时间车辆数据的存储需求。其读写速度快，确保数据能够及时存储和读取，提高了数据处理的效率。Flash存储芯片与主控芯片之间通过SPI接口进行通信，这种接口方式具备通信速度快、连接简单等优点，能够实现快速可靠的数据传输。在数据存储过程中，OBD-Tbox工具采用了有效的数据管理策略，对数据进行分类存储和索引，以便于后续的数据查询和分析。

六、4G模块与数据传输

OBD-Tbox工具内置4G无线通信模块，用于将采集到的车辆数据周期性地上报到云端服务器。4G模块通过插入的SIM卡与移动网络进行连接，实现了车辆与云端服务器之间的远程通信。该4G模块支持多种频段，能够适应不同地区的移动网络环境。在数据传输过程中，4G模块将采集到的车辆数据进行封装和加密，确保数据的安全性和完整性。然后，通过4G网络将数据发送到云端服务器。云端服务器接收到数据后，对其进行解析、存储和分析，为车辆管理、故障诊断和远程监控等应用提供数据支持。

七、总结

通过对OBD-Tbox工具的拆解与技术分析，我们深入了解了其内部构造和工作原理。其合理的PCB板布局、强大的主控芯片、可靠的信号转换与处理机制、大容量的外部Flash存储以及高效的4G数据传输功能，共同确保了OBD-Tbox工具能够稳定可靠地实现车辆数据采集、存储和传输。这些技术细节的掌握，为OBD-Tbox工具的研发、优化和应用提供了理论依据和技术支持，有助于推动车联网技术的进一步发展和创新，为智能交通系统的建设奠定坚实基础。