CN114323102B - 一种sent接口传感器故障诊断方法、装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种SENT接口传感器故障诊断方法，包括：获取解析后的SENT接口传感器的状态通信段数据、采集参数数据以及待采集对象运行数据，满足预设故障诊断使能条件时，进行故障诊断；根据SENT接口传感器的状态通信段数据初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障；根据待采集对象运行数据以及采集参数数据初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障；如果第一类型故障或第二类型故障持续时间段大于对应预设时间段阈值，确认对应的第一类型故障或第二类型故障，本发明还提出了一种SENT接口传感器故障诊断装置及***，有效地提高了SENT接口传感器故障诊断的可靠性以及准确性。

Description

一种SENT接口传感器故障诊断方法、装置及***

技术领域

本发明涉及汽车SENT接口传感器领域，尤其是涉及一种SENT接口传感器故障诊断方法、装置及***。

背景技术

随着汽车电控技术的发展，汽车中使用传感器的数量不可避免的逐步增加，而传感器的增加又会带来诸如***成本的增加、传感器布线和电子控制单元复杂性等挑战。为了满足低成本先进传感器的需求，业界制定了使用数字接口的SENT(Single Edge NibbleTransmission，单边半字节传输)协议。SENT协议，是美国机动车工程师学会SAE推出的一种汽车传感器与ECU通信的新型标准SAE J2716，较AD和PWM输出相比具有较好的EMC特性并节省线束和插针接头，且能传输故障代码从而使传感器***具有很强的故障诊断能力，被用来在汽车中的传感器和电子控制单元之间传输高精度的传感器数据。

目前针对汽车SENT接口传感器的故障诊断一般是通过能否接收到汽车SENT接口传感器的数据或对接收到的采集参数数据进行阈值判断是否存在故障，但是并不能够区分传感器的故障类型，也无法针对待采集对象的实际运行情况进行相应故障诊断，造成SENT接口传感器故障诊断可靠性低。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种SENT接口传感器故障诊断方法、装置及***，有效解决由于现有技术造成SENT接口传感器故障诊断可靠性低的问题，有效地提高了SENT接口传感器故障诊断的可靠性以及准确性。

本发明第一方面提供了一种SENT接口传感器故障诊断方法，包括：

获取解析后的SENT接口传感器的状态通信段数据、采集参数数据以及待采集对象运行数据，满足预设故障诊断使能条件时，进行故障诊断；

根据SENT接口传感器的状态通信段数据初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障；

根据待采集对象运行数据以及采集参数数据初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障；

如果第一类型故障或第二类型故障持续时间段大于对应预设时间段阈值，确认对应的第一类型故障或第二类型故障，其中，第一类型故障为电气故障，第二类型故障为信号故障。

可选地，预设故障诊断使能条件为：SENT接口通信状态、SENT接口传感器工作状态、待采集对象工作状态均正常。

可选地，根据SENT接口传感器的状态通信段数据初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障具体是：

建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第一类型故障标志位与第一类型故障的对应关系，其中，每一标志位代表一种导致第一类型故障的故障原因；

根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障。

进一步地，根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障具体是：

如果获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位中任意一个标志位对应第一类型故障，则初步确定SENT接口传感器存在第一类型故障；

根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位中对应第一类型故障的标志位位置初步确定导致第一类型故障的故障原因。

可选地，根据待采集对象运行数据以及采集参数数据初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障具体是：

建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第二类型故障标志位与第二类型故障的对应关系，其中，每一标志位代表一种导致第一类型故障的故障原因；

根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障。

进一步地，根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障具体是：

如果获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位中任意一个标志位对应第二类型故障，判断在待采集对象满足第一预设运行条件下，SENT接口传感器的采集参数数据是否均符合预设采集范围，如果SENT接口传感器的采集参数数据均符合预设采集范围，则初步确定SENT接口传感器存在第二类型故障；

根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位中对应第二类型故障的标志位位置初步确定导致第二类型故障的故障原因。

本发明第二方面提供了一种SENT接口传感器故障诊断装置，包括：

获取单元，获取解析后的SENT接口传感器的状态通信段数据、采集参数数据以及待采集对象运行数据，满足预设故障诊断使能条件时，进行故障诊断；

第一确定单元，根据SENT接口传感器的状态通信段数据初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障；

第二确定单元，根据待采集对象运行数据以及采集参数数据初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障；

第三确定单元，如果第一类型故障或第二类型故障持续时间段大于对应预设时间段阈值，确认对应的第一类型故障或第二类型故障，其中，第一类型故障为电气故障，第二类型故障为信号故障。

本发明第三方面提供了一种SENT接口传感器故障诊断***，包括：故障诊断模块、SENT接口传感器、SENT信号采集模块、通信模块以及上位机，所述SENT信号采集模块的输入端与SENT接口传感器的输出端连接，所述SENT信号采集模块的输出端与故障诊断模块的输入端连接，所述故障诊断模块通过通信模块与上位机通信连接，获取待采集对象的运行数据，所述故障诊断模块用于根据SENT接口传感器发送的数据以及待采集对象的运行数据，运行本发明第一方面所述的一种SENT接口传感器故障诊断方法，针对SENT接口传感器进行故障诊断。

可选地，还包括电源模块，所述电源模块为故障诊断模块、SENT接口传感器、SENT信号采集模块、通信模块供电。

可选地，还包括信号处理模块，所述信号处理模块的输入端与SENT信号采集模块的输出端连接，所述信号处理模块的输出端与故障斩断模块的输入端连接。

本发明采用的技术方案包括以下技术效果：

1、本发明技术方案中根据SENT接口传感器的状态通信段数据初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障；根据待采集对象运行数据以及采集参数数据初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障；如果第一类型故障或第二类型故障持续时间段大于对应预设时间段阈值，确认对应的第一类型故障或第二类型故障，实现了第一类型故障以及第二故障类型的诊断，有效解决由于现有技术造成SENT接口传感器故障诊断可靠性低的问题，有效地提高了SENT接口传感器故障诊断的可靠性以及准确性。

2、本发明技术方案预设故障诊断使能条件为：SENT接口通信状态、SENT接口传感器工作状态、待采集对象工作状态均正常，只有在满足预设诊断使能条件下才会对SENT接口传感器进行故障诊断，避免了因为不满足诊断使能条件造成诊断误差，影响故障诊断结果的可靠性以及准确性。

3、本发明技术方案中在第一类型故障诊断时，建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第一类型故障标志位与第一类型故障的对应关系，每一标志位代表一种导致第一类型故障的故障原因；如果获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位中任意一个标志位对应第一类型故障，则初步确定SENT接口传感器存在第一类型故障，提高了故障诊断的可靠性；而且还可以根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位中对应第一类型故障的标志位位置初步确定导致第一类型故障的故障原因，提高了故障诊断的效率。

4、本发明技术方案中在第二类型故障诊断时，建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第二类型故障标志位与第二类型故障的对应关系，每一标志位代表一种导致第二类型故障的故障原因；如果获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位中任意一个标志位对应第二类型故障，判断在待采集对象满足第一预设运行条件下，SENT接口传感器的采集参数数据是否均符合预设采集范围，如果SENT接口传感器的采集参数数据均符合预设采集范围，则初步确定SENT接口传感器存在第二类型故障，在第二类型故障的初步确定中考虑了待采集对象的实际运行情况，提高了故障诊断的可靠性；而且还可以根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位中对应第二类型故障的标志位位置初步确定导致第二类型故障的故障原因，提高了故障诊断的效率。

5、本发明技术方案中故障诊断***还包括电源模块，能够为故障诊断模块、SENT接口传感器、SENT信号采集模块、通信模块供电，保证了故障诊断的顺利实施。

应当理解的是以上的一般描述以及后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见的，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方案中实施例一方法的流程示意图；

图2为本发明方案中实施例一方法中同步脉冲的波形示意图；

图3为本发明方案中实施例一方法中SENT信号同一周期内不同数据段的波形示意图；

图4为本发明方案中实施例一方法中步骤S2的流程示意图；

图5为本发明方案中实施例一方法中步骤S22的流程示意图；

图6为本发明方案中实施例一方法中步骤S3的流程示意图；

图7为本发明方案中实施例一方法中步骤S32的流程示意图；

图8为本发明方案中实施例一方法中进气流量传感器的SENT接口信号中采集参数数据段1的数据帧与实际物理含义(压力)之间对应关系，以及采集参数数据段2的数据帧与实际物理含义(温度)之间对应关系的示意图；

图9为本发明方案中实施例二装置的结构示意图；

图10为本发明方案中实施例三***的结构示意图；

图11为本发明方案中实施例三***中SENT信号采集模块、SENT信号处理模块的结构示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种SENT接口传感器故障诊断方法，包括：

S1，获取解析后的SENT接口传感器的状态通信段数据、采集参数数据以及待采集对象运行数据，满足预设故障诊断使能条件时，进行故障诊断；

S2，根据SENT接口传感器的状态通信段数据初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障；

S3，根据待采集对象运行数据以及采集参数数据初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障；

S4，判断第一类型故障是否大于对应第一预设时间段阈值，如果判断结果为是，则执行步骤S5；如果判断结果为否，则执行步骤S6；

S5，确认对应第一类型故障；

S6，重新获取SENT接口传感器的状态通信段数据、采集参数数据以及待采集对象运行数据，满足预设故障诊断使能条件时，再次进行故障诊断；

S7，判断第二类型故障是否大于对应第二预设时间段阈值，如果判断结果为是，则执行步骤S8；如果判断结果为否，则执行步骤S9；

S8，确认对应第二类型故障；

S9，重新获取SENT接口传感器的状态通信段数据、采集参数数据以及待采集对象运行数据，满足预设故障诊断使能条件时，再次进行故障诊断；其中，第一类型故障为电气故障，第二类型故障为信号故障。

其中，在步骤S1中，预设故障诊断使能条件为：SENT接口通信状态、SENT接口传感器工作状态、待采集对象工作状态均正常。

按照时间先后顺序，在SENT接口每个传输周期内传输的数据可以划分为同步段数据、状态通信端数据、采集参数数据段1、采集参数数据段2、CRC(Cyclic RedundancyCheck，循环冗余校验)校验段、可选停止段。SENT总线具有两种不同速率同时传输数据的独特能力。重要的信号通常用快速通道以实现高频率的更新，比如温度、压力等，对于非关键的信号，如诊断等可以放在慢速通道传输。快速通道是每一帧传输一个完整的信号，慢速通道需要多帧来传输一个完整的信号。

SENT信号通过两个下降沿周期之间的一系列脉冲序列来传输，以一个同步脉冲(同步段数据)开始，同步脉冲之后传送状态/通讯信号(状态通信端数据)，随后是6个含有传感器数据的Data Nibbles(数据字节，即采集参数数据段1、采集参数数据段2)，一个DataNibble数据包括4个数据位，最后在每条报文尾部会有一个校验脉冲(CRC校验段)并***一个固定长度不超过1ms的暂停脉冲(可选停止段)。SENT报文的长度会随着半字节的值而有所不同。其信号具体传输顺序如下：

如图2-图3所示，同步段数据以一个同步脉冲开始，该脉冲与后续的下降沿之间的时间间隔等效于56个时钟节拍(UT)，可以通过该脉冲信号识别节拍的单位时间(一个传输周期的开始)，从而正确的解析后续各数据段所表示的具体数值。

状态通信段数据在同步脉冲之后传送，一般包括12到27个时钟节拍。

采集参数数据段1、采集参数数据段2均包含有传感器数据信息，合计最多可填充6个半字节数据，每个字节数据可表示范围0-15，该信息主要承载传感器采集的模拟信号，模拟信号的精度一般为12bit，表示范围0-4096，6个半字节数据段组成2个信息通道，只需要一帧报文就可以传输一个完整的信号信息为快速通道，需要多帧报文来传输一个完整的信号信息为慢速通道。数据信号(采集参数数据段1、采集参数数据段2)的每个字节需要12到27个时钟节拍。

CRC校验段的CRC校验脉冲用于错误检测，一般包括12到27个时钟节拍。SENT报文的CRC校验采用4位校验编码，只对6个半字节数据进行编码，不包含状态/通讯信号(状态通信端)，生成多项式为X4+X3+1，其中x表示多项式变量域，生成多项式用二进制位串表示位11101，将发送数据串除以该数据串的余数作为CRC校验码。

可选停止段的暂停脉冲信号：每条报文的末尾可以选择***一个12-768个节拍长度的暂停脉冲。不含暂停脉冲的SENT报文由于传输数据的不同，从而传输的各报文帧长度不相同，引入暂停脉冲可以将各报文帧的长度固定化。

本发明技术方案中故障诊断方法运行于普通单片机(微处理器)内部，普通单片机内部没有集成SENT硬件模块，但具有通用定时器EMIOS模块和DMA(Direct Memory Access，直接存储路径)模块(即DMA控制器)。SENT信号的解析可以使用定时器EMIOS模块来采集2次下降沿之间时间的长短来解析数据大小的，信号的下降沿触发定时器中断。DMA模块根据检测到的时间间隔计算出tick数，标准的1个tick为3us，实际信号中会存在一定偏差，可根据校验/同步脉冲进行修正。修正过程可以如下：

SENT信号中同步脉冲的理论周期为56个标准tick(3us)，实际处理中允许周期长度存在±20％的误差；解析时用同步脉冲的实际周期与理论周期(168us)相除，得到一个修正因子；后面数据字节(采集参数数据段1、采集参数数据段2)的实际周期与修正因子相除，得到当前数据字节(采集参数数据段1+采集参数数据段2)的理论周期，该值与36us的差，除以3us，就可以得到数据字节对应的数据值，数据值的范围是0-15。

DMA模块根据分析解码SENT数据信息，首先识别56个节拍的同步脉冲，正确识别同步脉冲，判断SENT数据起始位，获取对应的状态位(状态通信端)、数据位(采集参数数据段1+采集参数数据段2)和CRC位(CRC校验段)，从而采集到正确的SENT信号信息。SENT信号信息转化为CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)信息，通过上位机(与故障诊断方法运行主体单片机通过CAN总线通信连接)配置对发送和接收的报文进行编辑，可以实时解析显示SENT数据。

具体地，故障诊断方法运行主体单片机进行SENT信息解析的具体实现过程：

1)设定EMIOS定时器、DMA模块、SENT通讯函数、CAN协议等基本通讯参数；设定定时计数器实时监测输入信号的状态，将捕捉到的数据由DMA模块自动传输到RAM模块(RandomAccess Memory，随机存取存储器)中指定数组变量；

2)当捕捉到SENT信号有效沿时，触发DMA和定时器中断。信号的下降沿触发定时器中断，在空闲状态下总线保持逻辑1；

3)判定是否接收到56个同步时钟数据，若当两个SENT信号沿之间出现56个时钟节拍时则判断为同步脉冲，暂时认为是一帧的开始；

4)获取SENT信号状态通信段数据，以及完整的SENT信号数据帧(采集参数数据段1+采集参数数据段2)并进行CRC校验。根据定时器捕捉到的相邻两次下降沿之间时间的长短来解析SENT数据帧大小，将包括同步段、状态段、数据段等。根据SENT标准协议转换为真正SENT含义的数据，对转换后的数据进行CRC校验，确保SENT数据的完整性，由软件中的CRC算法来完成；

5)CRC校验算法。SENT报文的CRC校验采用4位校验编码，对6个半字节数据进行编码，不包含状态/通讯信号，CRC校验采用多项式X4+X3+1，其中x表示多项式变量域，生成多项式用二进制位串表示位11101，将发送数据串除以该数据串的余数作为CRC校验码；

6)将得到的完整SENT原始数据解析为实际物理值。

以SENT接口的发动机进气流量传感器PFM为例进行说明：PFM传感器是发动机的进气流量传感器，传输发动机进气温度和进气压力信号，其信号各帧数据按照图3所示进行数据传输。

定义状态通讯段的数据变量名stDataSentB1，定义进气压力数据段(采集参数数据段1)变量名为dataSentPress，定义进气温度数据段变量(采集参数数据段2)为dataSentTemp；诊断环境设置：设定诊断使能条件stDiagEn、设定PFM传感器工作状态stPFM(可以通过状态通信段数据获取)、设定SENT通讯状态stCom(可以通过状态通信段数据获取)、设定发动机运行工况变量为：转速N、运行状态EngOpSt、发动机负荷EngLoad、油门踏板信号App、环境温度EnvTemp、喷油量InjQ、进气***状态stBoostSys；3)诊断使能条件为：检测SENT通讯状态正常stCom＝1，PFM传感器工作状态正常stPFM＝1，且发动机运行正常，即进气***状态正常stBoostSys＝1，进入故障诊断。

在步骤S2中，如图4所示，步骤S2具体包括：

S21，建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第一类型故障标志位与第一类型故障的对应关系，其中，每一标志位代表一种导致第一类型故障的故障原因；

S22，根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障。

在步骤S21中，建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第一类型故障标志位与第一类型故障的对应关系，其中，每一标志位代表一种导致第一类型故障的故障原因；具体地，在状态通信端中设置若干第一类型故障标志位，如Bit1置1认为SENT数据线电压过低；Bit2置1认为SENT数据线电压过高；Bit3置1认为SENT通讯故障；Bit1、Bit2和Bit3中有任一位置1则初步认为有电气故障发生。

在步骤S22中，如图5所示，具体包括：

S221，是否存在获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位中任意一个标志位对应第一类型故障，如果判断结果为是，则执行步骤S222；如果判断结果为否，则执行步骤S223；

S222，则初步确定SENT接口传感器存在第一类型故障；

S223，则初步确定SENT接口传感器不存在第一类型故障；

S224，根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位中对应第一类型故障的标志位位置初步确定导致第一类型故障的故障原因。

在步骤S224中，根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位中对应第一类型故障的标志位位置初步确定导致第一类型故障的故障原因，即如果是Bit1置1，认为存在第一类型故障，且导致第一类型故障的故障原因是SENT数据线电压过低；如果是Bit2置1，认为存在第一类型故障，且导致第一类型故障的故障原因是SENT数据线电压过高；如果Bit3置1，认为存在第一类型故障，且导致第一类型故障的故障原因是SENT通讯故障。

在步骤S3中，如图6所示，步骤S3具体包括：

S31，建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第二类型故障标志位与第二类型故障的对应关系，其中，每一标志位代表一种导致第一类型故障的故障原因；

S32，根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障。

在步骤S31中，建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第二类型故障标志位与第二类型故障的对应关系，其中，每一标志位代表一种导致第二类型故障的故障原因；具体地，在状态通信端中设置若干第二类型故障标志位，如Bit4置1认为当前SENT信号有潜在错误代码；Bit5置1认为当前SENT信号存在不合理值；Bit4、Bit5中有任一位置1则初步认为有电气故障发生。

如图7所示，步骤S32具体包括：

S321，是否存在获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位中任意一个标志位对应第二类型故障，如果判断结果为是，则执行步骤S322；如果判断结果为否，则执行步骤S323；

S322，判断在待采集对象满足第一预设运行条件下，SENT接口传感器的采集参数数据是否均符合预设采集范围，如果判断结果为是，则执行步骤S324；如果判断结果为否，则执行步骤S323；

S323，则初步确定SENT接口传感器不存在第二类型故障；

S324，则初步确定SENT接口传感器存在第二类型故障。

S325，根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位中对应第二类型故障的标志位位置初步确定导致第二类型故障的故障原因。

在步骤S322中，以SENT接口的发动机进气流量传感器PFM为例为例，在一定的发动机转速N，发动机负荷EngLoad，油门踏板信号App、喷油量InjQ、环境温度EnvTemp诊断条件下，dataSentPress和dataSentTemp的数值预设范围可以均是1-4088，如果大于等于4089或等于0，可以认为超过预设采集范围，即实际物理值已超出发动机运行的合理范围，则初步认为信号不合理故障(第二类型故障)发生。诊断条件要求具体可以是：发动机转速大于500rpm(怠速以上)，发动机负荷大于10％，油门踏板大于10％，喷油量大于20mg/hub，环境温度信号正常。

如图8所示，SENT接口的快速通道1是12bit数据通道传输进气压力信号(采集参数数据段1)，快速通道2是12bit数据通道传输进气温度信号(采集参数数据段2)。图8是SENT接口传感器传输的SENT数据帧(采集参数数据段1以及采集参数数据段2)与实际物理值的对应关系，都是线性成比例对应。进气压力：采集到的12位数据帧乘以斜率1.05273加上偏移量(-103.281)即为进气压力的实际物理值；进气温度：采集到的12位数据帧乘以斜率0.125，加上偏移量200，减去273.14转换为以度为单位即为进气温度的实际物理值。SNNT接口传感器SENT数据12位原始数据值最大是4088，最小值是1。所以当大于等于4089或等于0时就是不合理值。当dataSentPress和dataSentTemp数值大于等于4089或等于0，或者对应物理实际值超出合理范围，满足两者任意一项，都可认为信号不合理故障发生。

在步骤S325中，根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位中对应第二类型故障的标志位位置初步确定导致第二类型故障的故障原因，即如果是Bit4置1，认为存在第二类型故障，且导致第二类型故障的故障原因是当前SENT信号有潜在错误代码；如果是Bit5置1，认为存在第二类型故障，且导致第二类型故障的故障原因是当前SENT信号存在不合理值。

在步骤S7-S8中，如果传感器的电气故障(第一类型故障)或信号不合理故障(第二类型故障)在一定的容错时间(预设时间段阈值)内一直存在，则其被置于“确认故障状态”，确认故障发生后会以故障代码的形式由CAN通讯发送到上位机。如果在容错时间内该故障消失，则计时器停止计时并归零，如果错误重新出现，则计时器重新开始计时。

本发明技术方案中根据SENT接口传感器的状态通信段数据初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障；根据待采集对象运行数据以及采集参数数据初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障；如果第一类型故障或第二类型故障持续时间段大于对应预设时间段阈值，确认对应的第一类型故障或第二类型故障，实现了第一类型故障以及第二故障类型的诊断，有效解决由于现有技术造成SENT接口传感器故障诊断可靠性低的问题，有效地提高了SENT接口传感器故障诊断的可靠性以及准确性。

本发明技术方案预设故障诊断使能条件为：SENT接口通信状态、SENT接口传感器工作状态、待采集对象工作状态均正常，只有在满足预设诊断使能条件下才会对SENT接口传感器进行故障诊断，避免了因为不满足诊断使能条件造成诊断误差，影响故障诊断结果的可靠性以及准确性。

本发明技术方案中在第一类型故障诊断时，建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第一类型故障标志位与第一类型故障的对应关系，每一标志位代表一种导致第一类型故障的故障原因；如果获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位中任意一个标志位对应第一类型故障，则初步确定SENT接口传感器存在第一类型故障，提高了故障诊断的可靠性；而且还可以根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位中对应第一类型故障的标志位位置初步确定导致第一类型故障的故障原因，提高了故障诊断的效率。

本发明技术方案中在第二类型故障诊断时，建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第二类型故障标志位与第二类型故障的对应关系，每一标志位代表一种导致第二类型故障的故障原因；如果获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位中任意一个标志位对应第二类型故障，判断在待采集对象满足第一预设运行条件下，SENT接口传感器的采集参数数据是否均符合预设采集范围，如果SENT接口传感器的采集参数数据均符合预设采集范围，则初步确定SENT接口传感器存在第二类型故障，在第二类型故障的初步确定中考虑了待采集对象的实际运行情况，提高了故障诊断的可靠性；而且还可以根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位中对应第二类型故障的标志位位置初步确定导致第二类型故障的故障原因，提高了故障诊断的效率。

实施例二

如图9所示，本发明技术方案还提供了一种SENT接口传感器故障诊断装置，包括：

获取单元101，获取解析后的SENT接口传感器的状态通信段数据、采集参数数据以及待采集对象运行数据，满足预设故障诊断使能条件时，进行故障诊断；

第一确定单元102，根据SENT接口传感器的状态通信段数据初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障；

第二确定单元103，根据待采集对象运行数据以及采集参数数据初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障；

第三确定单元104，如果第一类型故障或第二类型故障持续时间段大于对应预设时间段阈值，确认对应的第一类型故障或第二类型故障，其中，第一类型故障为电气故障，第二类型故障为信号故障。

本发明技术方案中根据SENT接口传感器的状态通信段数据初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障；根据待采集对象运行数据以及采集参数数据初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障；如果第一类型故障或第二类型故障持续时间段大于对应预设时间段阈值，确认对应的第一类型故障或第二类型故障，实现了第一类型故障以及第二故障类型的诊断，有效解决由于现有技术造成SENT接口传感器故障诊断可靠性低的问题，有效地提高了SENT接口传感器故障诊断的可靠性以及准确性。

本发明技术方案预设故障诊断使能条件为：SENT接口通信状态、SENT接口传感器工作状态、待采集对象工作状态均正常，只有在满足预设诊断使能条件下才会对SENT接口传感器进行故障诊断，避免了因为不满足诊断使能条件造成诊断误差，影响故障诊断结果的可靠性以及准确性。

本发明技术方案中在第一类型故障诊断时，建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第一类型故障标志位与第一类型故障的对应关系，每一标志位代表一种导致第一类型故障的故障原因；如果获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位中任意一个标志位对应第一类型故障，则初步确定SENT接口传感器存在第一类型故障，提高了故障诊断的可靠性；而且还可以根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位中对应第一类型故障的标志位位置初步确定导致第一类型故障的故障原因，提高了故障诊断的效率。

本发明技术方案中在第二类型故障诊断时，建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第二类型故障标志位与第二类型故障的对应关系，每一标志位代表一种导致第二类型故障的故障原因；如果获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位中任意一个标志位对应第二类型故障，判断在待采集对象满足第一预设运行条件下，SENT接口传感器的采集参数数据是否均符合预设采集范围，如果SENT接口传感器的采集参数数据均符合预设采集范围，则初步确定SENT接口传感器存在第二类型故障，在第二类型故障的初步确定中考虑了待采集对象的实际运行情况，提高了故障诊断的可靠性；而且还可以根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位中对应第二类型故障的标志位位置初步确定导致第二类型故障的故障原因，提高了故障诊断的效率。

实施例三

如图10-图11所示，本发明技术方案还提供了一种SENT接口传感器故障诊断***，包括：故障诊断模块201、SENT接口传感器202、SENT信号采集模块203、通信模块204以及上位机205，SENT信号采集模块203的输入端与SENT接口传感器202的输出端连接，SENT信号采集模块203的输出端与故障诊断模块201的输入端连接，故障诊断模块201通过通信模块204与上位机205通信连接，获取待采集对象的运行数据，故障诊断模块201用于根据SENT接口传感器202发送的数据以及待采集对象的运行数据，运行实施例一中的一种SENT接口传感器故障诊断方法，针对SENT接口传感器进行故障诊断。

进一步地，本发明技术方案提供的一种SENT接口传感器故障诊断***，还包括电源模块206，电源模块206为故障诊断模块201、SENT接口传感器202、SENT信号采集模块203、通信模块204供电。

电源模块206可以采用DCDC电源转换芯片TPS57160，由电感、续流二极管、电阻、电容等器件组成，将输入24V电源转化为5V电源，用于提供其它各模块工作所需要的供电电源；故障诊断模块(微处理器)可以采用恩智浦公司的32位微处理器MPC5644A，提供采集模块所需的最小单片机***单元；通信模块204为CAN通讯模块，采用CAN驱动芯片TJA1051，将解析出的SENT信号转化为CAN信息，提供给上位机205。

SENT信号采集模块203由信号线、5V电源线和地线组成，5V供电由电源模块206提供，在SENT信号线与地线之间设置第一EMC低通滤波模块，即电阻R1(560欧)、电容C1(2.2nF)、电容C2(2.2nF)，电阻R1的一端一路与SENT接口传感器202输出端连接，另一路与电容C1一端连接，电容C1另一端与地线连接，电阻R1的另一端一路与故障诊断模块201输入端(EMIOS接口，定时器接口)另一路与电容C2一端连接，电容C2另一端与地线连接，用于对SENT信号进行滤波。

进一步地，本发明技术方案提供的一种SENT接口传感器故障诊断***，还包括信号处理模块207，信号处理模块207的输入端与SENT信号采集模块203的输出端连接，信号处理模块207的输出端与故障斩断模块201的输入端连接。

信号处理模块207对SENT传感器信号模块发送的SENT信号进行滤波匹配处理，提供稳定的信号给最小***，通过通用EMIOS接口与故障诊断模块201连接；由51K上拉电阻上拉至电源电压，并经过560欧/2.2nF第二EMC低通滤波器后，提供给故障诊断模块201的定时器EMIOS接口。其中电容Cinput一端连接SENT信号，另一端接地，Cinput的值可为68pF；电阻Rtau1一端连接SENT信号，一端连接电阻Rf和电容Ctau1，电阻Rtau1的值可为560欧；电容Ctau1的另一端接地，电容Ctau1的值可为2.2nF；电阻Rf的另一端连接故障诊断模块201的EMIOS引脚，电阻Rf的值可为10K欧；电容Cf的一端连接电阻Rf，另一端接地，电容Cf的值可为100pF；电阻Rv的一端连接电阻Rf和电容Cf，另一端接地。SENT信号采集模块输出为开漏IO接口，并经由第二EMC滤波器抑制耦合到通讯线路的射频噪声，发送输出SENT脉冲序列，第二EMC滤波器也是由电阻Rtau1、Cinput和Ctau1构成。

本发明技术方案中的故障诊断模块201可以是内部集成了SENT硬件模块的微处理器，可以直接与SENT传感器连接，实现软硬件解码，通过MCU直接读取SENT模块解码后的数据信息；也可以是普通MCU，在普通微处理器内部定时器和直接存储器DMA来实现SENT总线协议的解码，实现SENT传感器数据信息的采集，解决了普通微处理器内部没有SENT模块接口的问题，并以CAN信息的方式发送到上位机。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种SENT接口传感器故障诊断方法，其特征是，所述故障诊断方法运行于普通单片机内部，普通单片机为内部没有集成SENT硬件模块，但具有定时器EMIOS模块和DMA模块的单片机；包括：

获取解析后的SENT接口传感器的状态通信段数据、采集参数数据以及待采集对象运行数据，满足预设故障诊断使能条件时，进行故障诊断；其中，SENT信号的解析使用定时器EMIOS模块来采集2次下降沿之间时间的长短来解析数据大小，信号的下降沿触发定时器中断；DMA模块根据检测到的时间间隔计算出tick数，标准的1个tick为3us，可根据校验或同步脉冲进行偏差修正；修正过程为：

SENT信号中同步脉冲的理论周期为56个标准tick，实际处理中允许周期长度存在±20％的误差；

解析时用同步脉冲的实际周期与理论周期相除，得到一个修正因子；后面数据字节的实际周期与修正因子相除，得到当前数据字节的理论周期，该当前数据字节的理论周期值与36us的差，除以3us，得到数据字节对应的数据值，数据值的范围是0-15；

DMA模块根据分析解码SENT数据信息，首先识别56个节拍的同步脉冲，判断SENT数据起始位，获取对应的状态位、数据位和CRC位，从而采集到正确的SENT信号信息；SENT信号信息转化为CAN信息，通过上位机配置对发送和接收的报文进行编辑，实时解析显示SENT数据；

普通单片机进行SENT信息解析的具体实现过程为：

设定EMIOS定时器、DMA模块、SENT通讯函数、CAN协议；设定定时计数器实时监测输入信号的状态，将捕捉到的数据由DMA模块自动传输到RAM模块中指定数组变量；

当捕捉到SENT信号有效沿时，触发DMA和定时器中断，信号的下降沿触发定时器中断，在空闲状态下总线保持逻辑1；

判定是否接收到56个同步时钟数据，若当两个SENT信号沿之间出现56个时钟节拍时则判断为同步脉冲，暂时认为是一帧的开始；

获取SENT信号状态通信段数据，以及完整的SENT信号数据帧并进行CRC校验；根据定时器捕捉到的相邻两次下降沿之间时间的长短来解析SENT数据帧大小，将包括同步段、状态段、数据段；根据SENT标准协议转换为SENT含义的数据，对转换后的数据进行CRC校验，确保SENT数据的完整性；

CRC校验算法，SENT报文的CRC校验采用4位校验编码，对6个半字节数据进行编码，不包含状态或通讯信号，CRC校验采用多项式X4+X3+1，其中x表示多项式变量域，生成多项式用二进制位串表示位11101，将发送数据串除以该数据串的余数作为CRC校验码；

将得到的完整SENT原始数据解析为实际物理值；

根据SENT接口传感器的状态通信段数据初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障；

根据待采集对象运行数据以及采集参数数据初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障；

如果第一类型故障或第二类型故障持续时间段大于对应预设时间段阈值，确认对应的第一类型故障或第二类型故障，其中，第一类型故障为电气故障，第二类型故障为信号故障。

2.根据权利要求1所述的一种SENT接口传感器故障诊断方法，其特征是，预设故障诊断使能条件为：SENT接口通信状态、SENT接口传感器工作状态、待采集对象工作状态均正常。

3.根据权利要求1所述的一种SENT接口传感器故障诊断方法，其特征是，根据SENT接口传感器的状态通信段数据初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障具体是：

建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第一类型故障标志位与第一类型故障的对应关系，其中，每一标志位代表一种导致第一类型故障的故障原因；

根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障。

4.根据权利要求3所述的一种SENT接口传感器故障诊断方法，其特征是，根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障具体是：

如果获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位中任意一个标志位对应第一类型故障，则初步确定SENT接口传感器存在第一类型故障；

根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第一类型故障标志位中对应第一类型故障的标志位位置初步确定导致第一类型故障的故障原因。

5.根据权利要求1所述的一种SENT接口传感器故障诊断方法，其特征是，根据待采集对象运行数据以及采集参数数据初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障具体是：

建立SENT接口传感器的状态通信段数据中第二类型故障标志位与第二类型故障的对应关系，其中，每一标志位代表一种导致第一类型故障的故障原因；

根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障。

6.根据权利要求5所述的一种SENT接口传感器故障诊断方法，其特征是，根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障具体是：

如果获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位中任意一个标志位对应第二类型故障，判断在待采集对象满足第一预设运行条件下，SENT接口传感器的采集参数数据是否均符合预设采集范围，如果SENT接口传感器的采集参数数据均符合预设采集范围，则初步确定SENT接口传感器存在第二类型故障；

根据获取的SENT接口传感器的状态通信段数据中的第二类型故障标志位中对应第二类型故障的标志位位置初步确定导致第二类型故障的故障原因。

7.一种SENT接口传感器故障诊断装置，其特征是，所述故障诊断装置设置于普通单片机内部，普通单片机为内部没有集成SENT硬件模块，但具有定时器EMIOS模块和DMA模块的单片机；包括：

获取单元，获取解析后的SENT接口传感器的状态通信段数据、采集参数数据以及待采集对象运行数据，满足预设故障诊断使能条件时，进行故障诊断；其中，SENT信号的解析使用定时器EMIOS模块来采集2次下降沿之间时间的长短来解析数据大小，信号的下降沿触发定时器中断；DMA模块根据检测到的时间间隔计算出tick数，标准的1个tick为3us，可根据校验或同步脉冲进行偏差修正；修正过程为：

SENT信号中同步脉冲的理论周期为56个标准tick，实际处理中允许周期长度存在±20％的误差；

解析时用同步脉冲的实际周期与理论周期相除，得到一个修正因子；后面数据字节的实际周期与修正因子相除，得到当前数据字节的理论周期，该当前数据字节的理论周期值与36us的差，除以3us，得到数据字节对应的数据值，数据值的范围是0-15；

DMA模块根据分析解码SENT数据信息，首先识别56个节拍的同步脉冲，判断SENT数据起始位，获取对应的状态位、数据位和CRC位，从而采集到正确的SENT信号信息；SENT信号信息转化为CAN信息，通过上位机配置对发送和接收的报文进行编辑，实时解析显示SENT数据；

普通单片机进行SENT信息解析的具体实现过程为：

设定EMIOS定时器、DMA模块、SENT通讯函数、CAN协议；设定定时计数器实时监测输入信号的状态，将捕捉到的数据由DMA模块自动传输到RAM模块中指定数组变量；

当捕捉到SENT信号有效沿时，触发DMA和定时器中断，信号的下降沿触发定时器中断，在空闲状态下总线保持逻辑1；

判定是否接收到56个同步时钟数据，若当两个SENT信号沿之间出现56个时钟节拍时则判断为同步脉冲，暂时认为是一帧的开始；

获取SENT信号状态通信段数据，以及完整的SENT信号数据帧并进行CRC校验；根据定时器捕捉到的相邻两次下降沿之间时间的长短来解析SENT数据帧大小，将包括同步段、状态段、数据段；根据SENT标准协议转换为SENT含义的数据，对转换后的数据进行CRC校验，确保SENT数据的完整性；

CRC校验算法，SENT报文的CRC校验采用4位校验编码，对6个半字节数据进行编码，不包含状态或通讯信号，CRC校验采用多项式X4+X3+1，其中x表示多项式变量域，生成多项式用二进制位串表示位11101，将发送数据串除以该数据串的余数作为CRC校验码；

将得到的完整SENT原始数据解析为实际物理值；

第一确定单元，根据SENT接口传感器的状态通信段数据初步确定SENT接口传感器是否存在第一类型故障；

第二确定单元，根据待采集对象运行数据以及采集参数数据初步确定SENT接口传感器是否存在第二类型故障；

第三确定单元，如果第一类型故障或第二类型故障持续时间段大于对应预设时间段阈值，确认对应的第一类型故障或第二类型故障，其中，第一类型故障为电气故障，第二类型故障为信号故障。

8.一种SENT接口传感器故障诊断***，其特征是，包括：故障诊断模块、SENT接口传感器、SENT信号采集模块、通信模块以及上位机，所述SENT信号采集模块的输入端与SENT接口传感器的输出端连接，所述SENT信号采集模块的输出端与故障诊断模块的输入端连接，所述故障诊断模块通过通信模块与上位机通信连接，获取待采集对象的运行数据，所述故障诊断模块用于根据SENT接口传感器发送的数据以及待采集对象的运行数据，运行权利要求1-6任意一项所述的一种SENT接口传感器故障诊断方法，针对SENT接口传感器进行故障诊断。

9.根据权利要求8所述的一种SENT接口传感器故障诊断***，其特征是，还包括电源模块，所述电源模块为故障诊断模块、SENT接口传感器、SENT信号采集模块、通信模块供电。

10.根据权利要求8所述的一种SENT接口传感器故障诊断***，其特征是，还包括信号处理模块，所述信号处理模块的输入端与SENT信号采集模块的输出端连接，所述信号处理模块的输出端与故障斩断模块的输入端连接。