CN104202200A - 一种基于FlexRay总线的网络在线诊断装置 - Google Patents

Abstract

一种基于FlexRay总线的网络在线诊断装置，包括微处理器MC9S12XF512、连接FlexRay总线网络的FlexRay总线接口、连接CAN总线网络的CAN总线接口以及总线电平测量电路，实现对FlexRay总线网络状态的在线监控。本发明由微处理器监控FlexRay总线网络上的数据传输，当出现网络异常时及时给出警告信息，进行故障分级与处理，确保车辆内网络通信的正常工作。本发明可以集成到现有车载控制器中，解决了FlexRay网络受到干扰或出现故障时无法正常工作，从而影响汽车运行安全与可靠性的问题。

Description

一种基于FlexRay总线的网络在线诊断装置

技术领域

本发明涉及一种基于FlexRay总线的网络在线诊断装置。

背景技术

随着汽车电子的飞速发展，动力总成***和线控***(X-by-wire)中包括的电子控制单元数目日趋增多，控制功能也日益复杂，***对实时性、高速性以及可靠性等的要求越来越高。为了满足这些需求，1999年Daimler-Chrysler和BMW共同提出FlexRay总线标准，它支持双通道冗余传输，每个通道最高可达10Mbit/s的传输速率，支持总线型、星型和混合型等多种拓扑结构，并具有独立的网络容错部件等。2006年FlexRay总线首次应用于量产车，作为数据主干网用在了BMW X5的悬架***上。

虽然FlexRay总线具有高速性与实时性，但是如何保证其在应用中的安全性与可靠性问题是推动其进一步发展的关键点之一，比如对于线控转向***，一旦网络通信出现问题，会直接导致转向失效，引起驾驶安全问题。现阶段虽然有针对总线***的诊断与监测工具或***，但是这些工具或***主要侧重于监测，不能分析网络故障的原因。比如，Vecotor公司的CANoe.FlexRay协议分析工具或EB公司的Inspector监测工具可以实现对FlexRay网络的数据采集、跟踪，报文与信号的解释、分析等，专利200810114923“一种基于微处理器的USB-Flexray总线适配器”可以通过USB接口进行FlexRay总线数据的在线监测；也有针对CAN总线的故障诊断仪可以诊断网络问题，但是都是独立设备，不能集成到现有的控制器中，比如周立功CANScope总线分析仪，可以对通信异常、总线延迟等情况进行诊断，由于FlexRay总线和CAN总线的传输机制不同，针对FlexRay总线的网络故障分析仪目前还没有见到；还有文献研究FlexRay总线的诊断问题，如“CAN_FlexRay总线***网络管理与诊断协议的研究”(张参参，硕士论文，合肥工业大学)中设计了FlexRay总线的网络诊断与错误处理，但是仅仅是对帧出错或延迟进行了诊断与处理，不能够分析故障原因，并进行故障分级处理。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种基于FlexRay总线的网络在线诊断装置及其控制方法。本发明可以集成到现有车载控制器中，可以解决FlexRay网络受到干扰或出现故障无法正常工作的问题。

本发明通过FlexRay通信控制电路采集FlexRay数据，实时监控网络的运行状态。当网络出现问题如网络断开、传输出错、受到干扰等时可以及时通知车内的仪表***或远程***，给用户报警，当故障较为严重时可以切换到备用的CAN网络或者硬件连线上。

本发明以微处理器MC9S12XF512为核心，通过FlexRay/CAN通信控制电路中的FlexRay信号收发芯片与FlexRay网络连接，通过FlexRay/CAN通信控制电路中的CAN信号收发芯片与CAN网络连接。在线诊断装置从FlexRay网络采集数据，经微处理器解析处理后，首先通过微处理器中的数据采集与计算功能模块计算当前的网络健康程度，根据网络监控程度启动微处理器中的故障诊断功能模块对故障原因进行分析，然后微处理器中的故障分级以及处理功能模块通过CAN总线通知车内仪表***或远程故障处理中心，及时对故障进行处理，从而实现对FlexRay总线网络的实时在线监控与诊断。

本发明网络在线诊断装置包括微处理器、FlexRay/CAN通信控制电路、总线电平测量电路和微处理器***电路等模块。微处理器实现数据的采集与计算、故障的诊断与定位，以及故障分级和处理等功能，通过通用I/O接口与FlexRay/CAN通信控制电路、总线电平测量电路和***电路连接。FlexRay/CAN通信控制电路是重要的接口电路，用于采集FlexRay总线通信数据，同时向CAN总线发送报警信息，FlexRay/CAN通信控制电路的一端直接与FlexRay总线和CAN总线通过接插件接口连接，FlexRay/CAN通信控制电路的另一端直接与微处理器通用I/O引脚连接。总线电平测量电路用于测量FlexRay总线的差分信号线上的电压，直接与微处理器通用I/O引脚连接。微处理器***电路中，稳压电路将12V电压经过三级处理和电压变换后输出到微处理器和各接口芯片的VCC引脚；复位电路中复位芯片的RESTn引脚连接到微处理器的RESTn引脚，用于提供复位信号；时钟电路中有源晶振的输出滤波后，连接到微处理器EXTAL引脚，提供稳定的时钟信号。

网络在线诊断装置中各个模块的具体功能如下：

微处理器，微处理器是线诊断装置的核心控制器件，控制FlexRay通信控制芯片采集FlexRay总线信号，并自动检测当前的网络通信状态是否异常。稳压电路、时钟电路和复位电路是微处理器的输入信号。FlexRay/CAN通信控制电路和与微处理器进行信号交互，分别提供微处理器与FlexRay总线和CAN总线的连接，总线电平测量电路与微处理器连接，微处理器控制总线电平测量电路的开关状态，获得总线电平。

FlexRay/CAN通信控制电路，FlexRay/CAN通信控制电路的作用在于完成FlexRay/CAN信号的收发操作，提供微处理器与FlexRay/CAN总线的通信接口。FlexRay通信控制电路的一端直接与FlexRay总线通过插接件接口连接，FlexRay通信控制电路的另一端与微处理器通用I/O引脚连接。CAN通信控制电路的一端直接与CAN总线通过插接件接口连接，CAN通信控制电路的另一端与微处理器通用I/O引脚连接。

总线电平测量电路，总线电平测量电路由四个NPN型三极管Q1、Q2、Q3和Q4组成，其作用在于监控当前网络的物理连接状态，包括FlexRay总线差分信号线BP和BM连接到电源或地，BP、BM短路或断路等不同情况。

微处理器***电路，微处理器***电路由稳压电路、复位电路、时钟电路和工作指示电路组成。稳压电路包括滤波电路和电压转换芯片，其作用在于将12V直流电压转换成5V直流电压提供给微处理器及其它电路；复位电路由复位芯片组成，其作用在于对微处理器提供强制复位信号；时钟电路为有源晶振电路，为微处理器提供稳定的时钟信号；工作指示电路包括发光二极管和限流电阻，其作用在于在微处理器的控制下闪烁，指示执行器工作状态。

本发明的工作过程如下：

本发明网络在线诊断装置在电源接通后自动启动微处理器，正确检测到FlexRay总线信号以后，微处理器开始采集FlexRay总线的数据，自动完成总线数据的解析，并对数据进行分析，利用数据的周期变化、数据出错率、数据丢失率、时槽状态、通信控制器状态等多种输入计算出当前网络的健康程度0-100％。

(1)当网络健康程度大于90％时，说明当前网络运行基本正常；

(2)当网络健康程度小于90％时，说明当前网络处于不正常状态，此时微处理器进行数据诊断，分析可能的原因，如存在电磁干扰：如错误帧、丢帧过多，存在软件异常：如数据周期与设计值不符，存在物理故障：如通信控制器停止通信，并且BP或BM电平测量异常，等。总线电平测量电路负责物理故障信号的测量，总线电平测量电路的启动信号来自于微处理器。

在运行过程中一旦网络健康程度小于90％，网络在线诊断装置中的微处理器根据故障分级进行相应的故障处理，如切换到备用CAN总线，或通知发动机控制器不输出动力等，同时通过CAN总线通知车内仪表***，在网络未进入严重故障前便可以提前预警，从而保证了整车网络的正确运行，保障汽车运行安全。

附图说明

图1是本发明装置整体结构框图；

图2是本发明微处理器电路图；

图3是FlexRay/CAN通信控制电路图；

图4为总线电平测量电路图；

图5是本发明微处理器主程序流程图。

具体实施方式

图1所示为本发明网络在线诊断装置整体结构框图。本发明以微处理器MC9S12XF512为核心。微处理器MC9S12XF512内部集成了FlexRay通信控制器。在微处理器嵌入式软件控制下，本发明网络在线诊断装置采集FlexRay网络数据，并完成网络的在线诊断，在网络异常时可以分析出原因并进行故障分级处理。

本发明包括微处理器、FlexRay/CAN通信控制电路、总线电平测量电路和由稳压电路，复位电路，时钟电路和工作指示电路组成的微处理器***电路等模块。

微处理器U1通过5、6、7、36、37、38引脚连接FlexRay/CAN通信控制电路中的两个FlexRay收发芯片AS8221U7和U8，实现FlexRay总线的两个通道通信的使能、发送与接收控制。微处理器U1通过101、102引脚连接FlexRay/CAN通信控制电路中的CAN收发芯片82C250U2的连接，实现CAN总线通信的发送与接收控制。微处理器U1通过3、4、5、6引脚与总线电平测量电路连接，实现启动测量控制，同时微处理器U1通过67、68、69、70引脚与总线电平测量电路连接，用于获得总线电平测量电路测量得到的总线电平；稳压电路将接入的12V电压经过三级处理和电压变换后输出到微处理器U1和各接口芯片的VCC引脚；复位电路中复位芯片的RESTn引脚连接到微处理器U1的RESTn引脚，提供复位信号；时钟电路中有源晶振OSC2的输出3引脚通过电阻R9、R10、C7滤波后，连接到微处理器U1的EXTAL引脚，提供稳定的时钟信号；微处理器U1的引脚12连接工作指示电路，通过控制工作指示电路中发光二极管的亮灭，指示网络的异常状态。本发明微处理器U1的嵌入式软件通过数据采集与计算功能模块、网络诊断功能模块、故障分级及处理功能模块三个主要功能模块实现。

图2所示为本发明微处理器。微处理器U1为MC9S12XF512单片机。该微处理器为本发明网络在线诊断装置的核心处理器，通过通用I/O口连接FlexRay/CAN通信控制电路、总线电平测量电路以及微处理器***电路。由于MC9S12XF512单片机集成有FlexRay通信控制器，因此微处理器U1通过与FlexRay/CAN通信控制电路中两个FlexRay信号收发芯片AS8221U7和U8的连接，实现双通道FlexRay总线的通信收发。微处理器U1的37引脚为FlexRay信号输出引脚，接FlexRay信号收发芯片U7的5引脚；微处理器U1的36引脚为FlexRay信号输入引脚，连接FlexRay信号收发芯片U7的7引脚；微处理器U1的38引脚为FlexRay信号收发芯片U7的使能引脚，接FlexRay信号收发芯片U8的6引脚；微处理器U1的58引脚为FlexRay信号输出引脚，接FlexRay信号收发芯片U8的5引脚；微处理器U1的57引脚为FlexRay信号输入引脚，连接FlexRay信号收发芯片U8的7引脚；微处理器U1的59引脚为FlexRay信号收发芯片U8的使能引脚，接FlexRay信号收发芯片U8的6引脚。

由于MC9S12XF512单片机集成有CAN通信控制器，因此微处理器U1通过与FlexRay/CAN通信控制电路中CAN信号收发芯片82C250U2的连接实现CAN总线的通信收发。微处理器U1的101引脚为CAN信号输出引脚，接CAN信号收发芯片U2的15引脚；微处理器U1的102引脚为CAN信号输入引脚，连接CAN信号收发芯片U2的4引脚。

MC9S12XF512单片机通过与总线电平测量电路的连接，控制总线电平测量电路启动电平测量过程，获得总线电平状态。微处理器U1的引脚3、4、5、6为总线电平测量电路的启动测量控制引脚，微处理器U1的引脚67、68、69、70用于获得总线测量电平。微处理器U1的3引脚用于控制FlexRay差分信号线BP_A上电压的测量，连接总线电平测量电路中的电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接总线电平测量电路中的第一三极管Q1的基极，当微处理器U1的3引脚输出为1时，总线电平测量电路开始对FlexRay差分信号线BP_A的电压测量过程；微处理器U1的69引脚用于获得FlexRay差分信号线BP_A上电压值，连接总线电平测量电路的第一三极管Q1发射极BP_A_VOL；微处理器U1的4引脚用于控制FlexRay差分信号线BM_A上电压的测量，连接总线电平测量电路中的电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接总线电平测量电路中的第二三极管Q2的基极，当微处理器U1的4引脚输出为1时，总线电平测量电路开始对FlexRay差分信号线BM_A的电压测量过程；微处理器U1的70引脚用于获得FlexRay差分信号线BM_A上电压值，连接总线电平测量电路的第二三极管Q2发射极BM_A_VOL；微处理器U1的5引脚用于控制FlexRay差分信号线BP_B上电压的测量，连接总线电平测量电路中的电阻R33的一端，电阻R33的另一端连接总线电平测量电路中的第三三极管Q3的基极，当微处理器U1的5引脚输出为1时，总线电平测量电路开始对FlexRay差分信号线BP_B的电压测量过程；微处理器U1的67引脚用于获得FlexRay差分信号线BP_B上电压值，连接总线电平测量电路的第三三极管Q3发射极BP_B_VOL；微处理器U1的6引脚用于控制FlexRay差分信号线BM_B上电压的测量，连接总线电平测量电路中的电阻R35的一端，电阻R35的另一端连接总线电平测量电路中的第四三极管Q4的基极，当微处理器U1的6引脚输出为1时，总线电平测量电路开始对FlexRay差分信号线BM_B的电压测量过程；微处理器U1的68引脚用于获得FlexRay差分信号线BM_B上电压值，连接总线电平测量电路的第四三极管Q4发射极BM_B_VOL。

除了连接如上所述的通信控制电路、总线电平测量电路外，微处理器U1还连接了必要的***电路：晶振电路、复位电路、滤波电路和工作指示电路。晶振电路以16M有源晶振芯片OSC2为核心，电容C60连接有源晶振芯片OSC2的2引脚和4引脚；电阻R9、R10、C7是有源晶振芯片OSC2的滤波电路，电阻R9的一端接有源晶振芯片OSC2的时钟输出3引脚，电阻R9的另一端接到微处理器U1的EXTAL引脚，为微处理器U1提供时钟信号，电容C7为有源晶振芯片OSC2的滤波电容，并联在电阻R9的引脚两端，电阻R10接在微处理器U1的EXTAL引脚和GND信号之间；复位电路以复位芯片MAX705U6为核心，复位芯片MAX705U6的输入1引脚通过限流电阻R18连接到VCC，复位芯片MAX705U6的输入2引脚直接连接到VCC，复位芯片MAX705U6的复位引脚RESTn连接微处理器U1的RESTn 44引脚，同时连接到端子HEADER 3X2JP4的4引脚，并通过电阻R20连接到VCC，为微处理器U1提供复位信号；端子HEADER 3X2JP4的1引脚连接到微处理器U1的模式选择29引脚，并通过电阻R2连接到VCC，用于设定微处理器U1的工作模式；电容C2和电阻R31串联再与电容C1并联组成滤波电路，接在微处理器U1的VDDPLL引脚和VSSPLL引脚，是微处理器PLL模块的***滤波电路。微处理器U1的12引脚通过限流电阻R1和发光二极管D100连接到GND，组成工作指示电路，当网络监控程度小于90％时发光二极管D100将闪烁工作，指示当前网络异常。

电源电路通过插接件JP5与车载12V电源连接，防冲击二极管D5串联在插接件JP5的正极，瞬变电压抑制二极管TVS1和插接件JP5并联，共同组成第一级电源信号处理电路。滤波电容C21和电容C25并联在瞬变电压抑制二极管TVS1输出引脚两端，组成第二级滤波电路，为第二级处理电路。电压转换芯片VR1与二极管D4并联，和连接在电压转换芯片VR1输出2引脚和GND信号之间的滤波电容C22和C8构成第三级转换电路，将12V直流电压转换成5V直流电压，送到VCC端。

图3为本发明中的FlexRay/CAN通信控制电路。FlexRay/CAN通信控制电路包括FlexRay信号收发芯片U7、U8和CAN信号收发芯片U2。FlexRay信号收发芯片U7、U8均为FlexRay信号收发芯片AS8221，构成2路FlexRay信号收发电路，实现收发电路冗余。AS8221是由奥地利微电子生产的FlexRay收发器，其传输速度高达10Mbps，并具有错误检测、温度保护、唤醒等功能。CAN信号收发芯片U2为飞利浦公司的CAN信号收发芯片82C250，实现CAN信号的收发，传输速度最高达1Mbps。

FlexRay信号收发芯片U7的3引脚为芯片使能信号输入端，通过电阻R16连接到VCC引脚；FlexRay信号收发芯片U7的19引脚为芯片供电引脚，连接VCC，并通过电容C5接GND；FlexRay信号收发芯片U7的6引脚为FlexRay信号发送使能端，接微处理器U1的38引脚；FlexRay信号收发芯片U7的5引脚为FlexRay信号发送引脚，连接FlexRay信号收发芯片U1的37引脚，FlexRay信号收发芯片U7的7引脚为FlexRay信号接收引脚，微处理器接U1的36引脚；FlexRay信号收发芯片U7的9引脚为芯片的工作模式设置引脚，通过电阻R15连接到VCC；FlexRay信号收发芯片U7的8引脚通过R11接VCC；FlexRay信号收发芯片U7的4引脚直接连接VCC；按键开关S1和电阻R21串联组成FlexRay信号收发芯片U7的手动复位电路，手动复位电路接VCC与FlexRay信号收发芯片U7的15引脚之间，实现U7的手动唤醒，电阻R21的另一端接VCC；FlexRay信号收发芯片U7的14引脚为VBAT信号，连接图2中电压转换芯片VR1的VIN引脚，并通过电容C31连接到GND；FlexRay信号收发芯片U7的13引脚为错误输出引脚，接微处理器U1的35引脚，用于监测收发芯片的错误状态；FlexRay信号收发芯片U7的17引脚为FlexRay信号线BM_B，连接插接件J1的9引脚；FlexRay信号收发芯片U7的18引脚为FlexRay信号线BP_B，连接插接件J1的1引脚；插接件J1的5引脚通过电阻R3接电容C9，插接件J1的9引脚通过电阻R4接电容C9，电容C9另一端接GND；电容C6、C3并联后接在插接件J1的5引脚和9引脚之间。

FlexRay信号收发芯片U8的3引脚为芯片使能信号输入端，通过电阻R25连接到VCC引脚；U8的19引脚为芯片供电引脚，连接VCC，并通过电容C25接GND；FlexRay信号收发芯片U8的引脚6为FlexRay信号发送使能端，接微处理器U1的59引脚；FlexRay信号收发芯片U8的5引脚为FlexRay信号发送引脚，连接微处理器U1的58引脚，FlexRay信号收发芯片U8的7引脚为FlexRay信号接收引脚，接微处理器U1的57引脚；FlexRay信号收发芯片U8的9引脚为芯片的工作模式设置引脚，通过电阻R26连接到VCC；FlexRay信号收发芯片U8的8引脚通过R29接VCC；FlexRay信号收发芯片U8的4引脚直接连接VCC；按键开关S2和电阻R22组成FlexRay信号收发芯片U8的手动复位电路，连接在VCC与FlexRay信号收发芯片U8的15引脚之间，实现U8的手动唤醒，电阻R22的另一端接VCC；FlexRay信号收发芯片U8的14引脚为VBAT信号，连接图2中电压转换芯片VR1的VIN引脚，并通过电容C32连接到GND；FlexRay信号收发芯片U8的13引脚为错误输出引脚，接微处理器U1的60引脚，用于监测收发芯片的错误状态；FlexRay信号收发芯片U8的17引脚为FlexRay信号线BM_A，连接插接件J1的引脚6；FlexRay信号收发芯片U8的18引脚为FlexRay信号线BP_A，连接插接件J1的引脚1；插接件J1的1引脚通过电阻R27接电容C29，插接件J1的6引脚通过电阻R28接电容C29，电容C29的另一端接GND；电容C26、C28并联后接在插接件J1的1引脚和6引脚之间。

CAN信号收发芯片U2的3引脚连接到VCC；CAN信号收发芯片U2的1引脚为CAN信号发送引脚，连接微处理器U1的101引脚，CAN信号收发芯片U2的4引脚为CAN信号接收引脚，接微处理器U1的102引脚；CAN信号收发芯片U2的2引脚连接到GND，同时通过电阻R7和8引脚连接在一起，产生CAN总线的斜率控制信号；CAN信号收发芯片U2的7引脚为CAN总线的信号线CANH，通过保险F1，连接到接插件J1的7引脚，同时瞬变电压抑制二极管D14连接在接插件J1的7引脚和GND之间，对CAN信号收发芯片U2进行电压保护；CAN信号收发芯片U2的6引脚为CAN总线的信号线CANL，通过保险F2连接到接插件J1的2引脚，同时瞬变电压抑制二极管D3连接在J1的2引脚和GND之间，对CAN信号收发芯片U2进行电压保护；接插件J1的2引脚和7引脚之间连接终端电阻R19，防止CAN信号反射。

图4为本发明的总线电平测量电路。总线电平测量电路以四个NPN型三极管Q1、Q2、Q3和Q4为核心实现对FlexRay总线电平的采集。第一三极管Q1的基极通过电阻R13连接到微处理器U1的3引脚，只有微处理器U1的3引脚输出1时，第一三极管Q1才能导通进行电平采集。第一三极管Q1的集电极连接FlexRay的A通道总线BP_A，第一三极管Q1的发射极连接到微处理器U1的69引脚，同时通过电阻R12连接到GND。第二三极管Q2的基极通过电阻R23连接到微处理器U1的4引脚，只有微处理器U1的4引脚输出1时，第二三极管Q2才能导通进行电平采集。第二三极管Q2的集电极连接FlexRay的A通道总线BM_A，第二三极管Q2的发射极连接到微处理器U1的70引脚，同时通过电阻R24连接到GND。第三三极管Q3的基极通过电阻R33连接到微处理器U1的5引脚，只有微处理器U1的5引脚输出1时，第三三极管Q3才能导通进行电平采集。第三三极管Q3的集电极连接FlexRay的B通道总线BP_B，第三三极管Q3的发射极连接到微处理器U1的67引脚，同时通过电阻R34连接到GND。第四三极管Q4的基极通过电阻R35连接到微处理器U1的6引脚，只有微处理器U1的6引脚输出1时，第四三极管Q4才能导通进行电平采集；第四三极管Q4的集电极连接FlexRay的B通道总线BM_B，第四三极管Q4的发射极连接到微处理器U1的68引脚，同时通过电阻R36连接到GND。

图5为微处理器主程序流程图。微处理器程序实现FlexRay数据的采集并进行数据的在线诊断。程序采用循环执行机制，微处理器完成的三个主要功能数据采集与计算功能模块、网络诊断功能模块、故障分级及处理功能模块等的实现均在循环中完成。微处理器上电后，首先初始化微处理器的输入输出口，初始化FlexRay通信控制器和CAN总线通信控制器，初始化数据采集与计算功能模块。初始化完成后，数据采集与计算功能模块开始根据FlexRay总线通信控制器的状态寄存器，以及消息周期等参数，对总线状态、总线错误以及消息周期的变化进行统计，根据预先设定好的阈值和算法，计算网络健康度，当网络健康度大于90％时，当前网络工作基本正常，当网络健康度小于90％时，网络诊断功能模块将继续根据网络健康度、数据记录以及总线电平等，分析可能的故障原因，网络诊断功能模块在分析故障原因时，只有在网络停止通信时才会启动总线电平测量电路进行总线电平的测量，获取双通道BP和BM的电压值，根据电压值来判断当前是否有BP和BM短路到电源或地等异常情况。进一步的，网络诊断功能模块将诊断结果传输给故障分级及处理功能模块进行故障的分级处理，并可以通过CAN总线传输给仪表***，进行故障预警。

本发明用于对FlexRay总线数据的在线监控通过FlexRay通信控制电路采集FlexRay数据，实时监控网络的运行状态，当网络出现问题如网络断开、传输出错、受到干扰等时可以及时通知车内的仪表***或远程***，给用户报警，当故障较为严重时可以切换到备用的CAN网络或者硬件连线上。该发明可以极大提高***的可靠性与安全性，在网络未进入严重故障前就可以提前预警，从而可以保证车辆的行驶安全。

Claims (8)

1.一种基于FlexRay总线的网络在线诊断装置，其特征在于：所述的网络在线诊断装置包括微处理器、FlexRay/CAN通信控制电路、总线电平测量电路和微处理器***电路；微处理器实现数据的采集与计算、故障的诊断与定位，以及故障分级和处理，通过通用I/O接口与FlexRay/CAN通信控制电路、总线电平测量电路和微处理器***电路连接；FlexRay/CAN通信控制电路用于采集FlexRay总线通信数据，同时向CAN总线发送报警信息；FlexRay/CAN通信控制电路的一端与FlexRay总线和CAN总线通过接插件接口连接，FlexRay/CAN通信控制电路的另一端与微处理器通用I/O引脚连接；总线电平测量电路用于测量FlexRay总线的差分信号线上的电压，与微处理器通用I/O引脚连接；微处理器***电路中：稳压电路将12V电压经过三级处理和电压变换后，输出到微处理器和各接口芯片的VCC引脚；复位电路的复位芯片的RESETn引脚连接微处理器的RESTn引脚，提供复位信号；时钟电路中有源晶振的输出滤波后，连接到微处理器EXTAL引脚，提供稳定的时钟信号；微处理器监控FlexRay总线网络上的数据传输，当出现网络异常时及时发出警告信息，进行故障分级与处理，确保车辆内网络通信的正常工作。

2.按照权利要求1所述的基于FlexRay总线的网络在线诊断装置，其特征在于：所述的微处理器U1微处理器U1的37引脚为FlexRay信号输出引脚，连接FlexRay信号收发芯片U7的5引脚；微处理器U1的36引脚为FlexRay信号输入引脚，连接FlexRay信号收发芯片U7的7引脚；微处理器U1的38引脚为FlexRay信号收发芯片U7的使能引脚，接FlexRay信号收发芯片U8的6引脚；微处理器U1的58引脚为FlexRay信号输出引脚，接FlexRay信号收发芯片U8的5引脚；微处理器U1的57引脚为FlexRay信号输入引脚，连接FlexRay信号收发芯片U8的7引脚；微处理器U1的59引脚为FlexRay信号收发芯片U8的使能引脚，接FlexRay信号收发芯片U8的6引脚；微处理器U1的101引脚为CAN信号输出引脚，接CAN信号收发芯片U2的15引脚；微处理器U1的102引脚为CAN信号输入引脚，连接CAN信号收发芯片U2的4引脚。

3.按照权利要求1所述的基于FlexRay总线的网络在线诊断装置，其特征在于：所述的微处理器U1的引脚3、4、5、6为总线电平测量电路的启动测量控制引脚，微处理器U1的引脚67、68、69、70用于获得总线测量电平；微处理器U1的3引脚用于控制FlexRay差分信号线BP_A上电压的测量，连接总线电平测量电路中的电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接总线电平测量电路中的第一三极管Q1的基极；当微处理器U1的3引脚输出为1时，总线电平测量电路开始对FlexRay差分信号线BP_A的电压测量过程；微处理器U1的69引脚用于获得FlexRay差分信号线BP_A上电压值，连接总线电平测量电路的第一三极管Q1发射极BP_A_VOL；微处理器U1的4引脚用于控制FlexRay差分信号线BM_A上电压的测量，连接总线电平测量电路中的电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接总线电平测量电路中的第二三极管Q2的基极；当微处理器U1的4引脚输出为1时，总线电平测量电路开始对FlexRay差分信号线BM_A的电压测量过程；微处理器U1的70引脚用于获得FlexRay差分信号线BM_A上电压值，连接总线电平测量电路的第二三极管Q2发射极BM_A_VOL；微处理器U1的5引脚用于控制FlexRay差分信号线BP_B上电压的测量，连接总线电平测量电路中的电阻R33的一端，电阻R33的另一端连接总线电平测量电路中的第三三极管Q3的基极，当微处理器U1的5引脚输出为1时，总线电平测量电路开始对FlexRay差分信号线BP_B的电压测量过程；微处理器U1的67引脚用于获得FlexRay差分信号线BP_B上电压值，连接总线电平测量电路的第三三极管Q3发射极BP_B_VOL；微处理器U1的6引脚用于控制FlexRay差分信号线BM_B上电压的测量，连接总线电平测量电路中的电阻R35的一端，电阻R35的另一端连接总线电平测量电路中的第四三极管Q4的基极，当微处理器U1的6引脚输出为1时，总线电平测量电路开始对FlexRay差分信号线BM_B的电压测量过程；微处理器U1的68引脚用于获得FlexRay差分信号线BM_B上电压值，连接总线电平测量电路的第四三极管Q4发射极BM_B_VOL。

4.按照权利要求1所述的基于FlexRay总线的网络在线诊断装置，其特征在于：所述的微处理器***电路中，电容C60连接有源晶振芯片OSC2的2引脚和4引脚；电阻R9、R10、C7是有源晶振芯片OSC2的滤波电路，电阻R9的一端接有源晶振芯片OSC2的时钟输出3引脚，电阻R9的另一端接到微处理器U1的EXTAL引脚，为微处理器U1提供时钟信号，电容C7为有源晶振芯片OSC2的滤波电容，并联在电阻R9的引脚两端，电阻R10接在微处理器U1的EXTAL引脚和GND信号之间；复位电路的复位芯片MAX705U6的输入1引脚通过限流电阻R18连接到VCC，复位芯片MAX705U6的输入2引脚直接连接到VCC，复位芯片MAX705U6的复位引脚RESTn连接微处理器U1的RESTn 44引脚，同时连接到端子HEADER 3X2JP4的4引脚，并通过电阻R20连接到VCC，为微处理器U1提供复位信号；端子HEADER 3X2JP4的1引脚连接到微处理器U1的模式选择29引脚，并通过电阻R2连接到VCC，用于设定微处理器U1的工作模式；电容C2和电阻R31串联再与电容C1并联组成滤波电路，连接在微处理器U1的VDDPLL引脚和VSSPLL引脚，是微处理器PLL模块的***滤波电路；微处理器U1的12引脚通过限流电阻R1和发光二极管D100连接到GND，组成工作指示电路。

5.按照权利要求1所述的基于FlexRay总线的网络在线诊断装置，其特征在于：所述的FlexRay/CAN通信控制电路中，FlexRay信号收发芯片U7的3引脚为芯片使能信号输入端，通过电阻R16连接到VCC引脚；FlexRay信号收发芯片U7的19引脚为芯片供电引脚，连接VCC，并通过电容C5接GND；FlexRay信号收发芯片U7的6引脚为FlexRay信号发送使能端，接微处理器U1的38引脚；FlexRay信号收发芯片U7的5引脚为FlexRay信号发送引脚，连接FlexRay信号收发芯片U1的37引脚，FlexRay信号收发芯片U7的7引脚为FlexRay信号接收引脚，微处理器接U1的36引脚；FlexRay信号收发芯片U7的9引脚为芯片的工作模式设置引脚，通过电阻R15连接到VCC；FlexRay信号收发芯片U7的8引脚通过R11接VCC；FlexRay信号收发芯片U7的4引脚直接连接VCC；按键开关S1和电阻R21串联组成FlexRay信号收发芯片U7的手动复位电路，手动复位电路连接在VCC与FlexRay信号收发芯片U7的15引脚之间，实现U7的手动唤醒，电阻R21的另一端接VCC；FlexRay信号收发芯片U7的14引脚为VBAT信号，电压转换芯片VR1的VIN引脚，并通过电容C31连接到GND；FlexRay信号收发芯片U7的13引脚为错误输出引脚，接微处理器U1的35引脚，用于监测收发芯片的错误状态；FlexRay信号收发芯片U7的17引脚为FlexRay信号线BM_B，连接插接件J1的9引脚；FlexRay信号收发芯片U7的18引脚为FlexRay信号线BP_B，连接插接件J1的1引脚；插接件J1的5引脚通过电阻R3接电容C9，插接件J1的9引脚通过电阻R4接电容C9，电容C9另一端接GND；电容C6、C3并联后接在插接件J1的5引脚和9引脚之间；

FlexRay信号收发芯片U8的3引脚为芯片使能信号输入端，通过电阻R25连接到VCC引脚；U8的19引脚为芯片供电引脚，连接VCC，并通过电容C25接GND；FlexRay信号收发芯片U8的引脚6为FlexRay信号发送使能端，接微处理器U1的59引脚；FlexRay信号收发芯片U8的5引脚为FlexRay信号发送引脚，连接微处理器U1的58引脚，FlexRay信号收发芯片U8的7引脚为FlexRay信号接收引脚，接微处理器U1的57引脚；FlexRay信号收发芯片U8的9引脚为芯片的工作模式设置引脚，通过电阻R26连接到VCC；FlexRay信号收发芯片U8的8引脚通过R29接VCC；FlexRay信号收发芯片U8的4引脚直接连接VCC；按键开关S2和电阻R22组成FlexRay信号收发芯片U8的手动复位电路，连接在VCC与FlexRay信号收发芯片U8的15引脚之间，实现U8的手动唤醒，电阻R22的另一端接VCC；FlexRay信号收发芯片U8的14引脚为VBAT信号，连接电压转换芯片VR1的VIN引脚，并通过电容C32连接到GND；FlexRay信号收发芯片U8的13引脚为错误输出引脚，接微处理器U1的60引脚，用于监测收发芯片的错误状态；FlexRay信号收发芯片U8的17引脚为FlexRay信号线BM_A，连接插接件J1的引脚6；FlexRay信号收发芯片U8的18引脚为FlexRay信号线BP_A，连接插接件J1的引脚1；插接件J1的1引脚通过电阻R27接电容C29，插接件J1的6引脚通过电阻R28接电容C29，电容C29的另一端接GND；电容C26、C28并联后接在插接件J1的1引脚和6引脚之间。

6.按照权利要求1所述的基于FlexRay总线的网络在线诊断装置，其特征在于：所述的FlexRay/CAN通信控制电路中，CAN信号收发芯片U2的3引脚连接到VCC；CAN信号收发芯片U2的1引脚为CAN信号发送引脚，连接微处理器U1的101引脚；CAN信号收发芯片U2的4引脚为CAN信号接收引脚，接微处理器U1的102引脚；CAN信号收发芯片U2的2引脚连接到GND，同时通过电阻R7和8引脚连接在一起，产生CAN总线的斜率控制信号；CAN信号收发芯片U2的7引脚为CAN总线的信号线CANH，通过保险F1，连接到接插件J1的7引脚，同时瞬变电压抑制二极管D14连接在接插件J1的7引脚和GND之间，对CAN信号收发芯片U2进行电压保护；CAN信号收发芯片U2的6引脚为CAN总线的信号线CANL，通过保险F2连接到接插件J1的2引脚，同时瞬变电压抑制二极管D3连接在J1的2引脚和GND之间，对CAN信号收发芯片U2进行电压保护；接插件J1的2引脚和7引脚之间连接终端电阻R19，防止CAN信号反射。

7.按照权利要求1所述的基于FlexRay总线的网络在线诊断装置，其特征在于：所述的总线电平测量电路包括四个NPN型三极管Q1、Q2、Q3和Q4，实现对FlexRay总线电平的采集；第一三极管Q1的基极通过电阻R13连接到微处理器U1的3引脚，只有微处理器U1的3引脚输出1时，第一三极管Q1才能导通进行电平采集；第一三极管Q1的集电极连接FlexRay的A通道总线BP_A，第一三极管Q1的发射极连接到微处理器U1的69引脚，同时通过电阻R12连接到GND；第二三极管Q2的基极通过电阻R23连接到微处理器U1的4引脚，只有微处理器U1的4引脚输出1时，第二三极管Q2才能导通进行电平采集；第二三极管Q2的集电极连接FlexRay的A通道总线BM_A，第二三极管Q2的发射极连接到微处理器U1的70引脚，同时通过电阻R24连接到GND；第三三极管Q3的基极通过电阻R33连接到微处理器U1的5引脚，只有微处理器U1的5引脚输出1时，第三三极管Q3才能导通进行电平采集；第三三极管Q3的集电极连接FlexRay的B通道总线BP_B，第三三极管Q3的发射极连接到微处理器U1的67引脚，同时通过电阻R34连接到GND；第四三极管Q4的基极通过电阻R35连接到微处理器U1的6引脚，只有微处理器U1的6引脚输出1时，第四三极管Q4才能导通进行电平采集；第四三极管Q4的集电极连接FlexRay的B通道总线BM_B，第四三极管Q4的发射极连接到微处理器U1的68引脚，同时通过电阻R36连接到GND。

8.按照权利要求1所述的基于FlexRay总线的网络在线诊断装置，其特征在于：所述的微处理器U1通过程序实现FlexRay数据的采集并进行数据的在线诊断；微处理器U1上电后，首先初始化微处理器的输入输出口，初始化FlexRay和CAN总线通信控制器，初始化数据采集与计算功能模块；初始化完成后，数据采集与计算功能模块开始根据FlexRay总线通信控制器的状态寄存器，以及消息周期，对总线状态、总线错误以及消息周期的变化进行统计，根据预先设定好的阈值和算法，计算网络健康度；当网络健康度大于90％时，当前网络工作基本正常，当网络健康度小于90％时，网络诊断功能模块将继续根据网络健康度、数据记录以及总线电平，分析可能的故障原因；网络诊断功能模块在分析故障原因时，只有在网络停止通信时才会启动总线电平测量电路进行总线电平的测量，获取双通道BP和BM的电压值，根据电压值来判断当前是否有BP和BM短路到电源或地等异常情况；网络诊断功能模块将诊断结果传输给故障分级及处理功能模块进行故障的分级处理，并通过CAN总线传输给仪表***，进行故障预警。