1、樹德科技大學資訊工程系專題製作需求規格報告書具聲控介面的 OBD-II 車載診斷系統軟體實作及其嵌入式模組設計學生：姓名 蔡昕峻 學號 9xxxxxxx 姓名 李聖捷 學號 9xxxxxxx姓名 孫大為 學號 9xxxxxxx指導教授：陳 璽 煌中華民國 九十九年 六月目錄目錄目錄目錄 .I圖目圖目錄錄.IV版次變更記錄版次變更記錄.V1. 簡介簡介.11.1 系統 .1系統範圍.1系統名稱定義.1背景資訊.11.2 文件 .2目的.2接受準則.2控制文件.2符號描述.3優先次序定義.42.系統概述系統概述.52.1 系統描述.52.2 操作環境.52.3 使用者特性.62.4 操作概念.62

2、.5 設計與實現限制.6設計限制.6技術限制.62.6 介面需求 .6使用者介面需求.6外部介面需求.7內部介面需求.72.7 系統功能需求 .72.8 其他需求 .11效能需求.11環境需求.11防護需求.11安全需求.11測試需求.11交付項目.113.OBD-II 資料數值讀取子系統資料數值讀取子系統.123.1 子系統描述 .123.2 操作概念 .123.3 介面需求 .12外部介面需求.123.4 功能性需求 .133.5 其他需求 .13效能需求.13測試需求.134.故障碼讀取子系統故障碼讀取子系統.144.1 子系統描述 .144.2 操作概念 .144.3 介面需求 .14

3、外部介面需求.144.4 功能性需求 .144.5 其他需求 .14效能需求.14測試需求.155.旗標狀態檢測子系統旗標狀態檢測子系統.165.1 子系統描述 .165.2 操作概念.165.3 介面需求 .16外部介面需求.165.4 功能性需求 .165.5 其他需求 .17效能需求.17測試需求.176.含氧感知器子系統含氧感知器子系統.186.1 子系統描述.186.2 操作概念.186.3 介面需求 .18外部介面需求.186.4 功能性需求 .186.5 其他需求 .19效能需求.19測試需求.197.故障數值鎖定子系統故障數值鎖定子系統.207.1 子系統描述.207.2 操作

4、概念.207.3 介面需求 .20外部介面需求.207.4 功能性需求 .207.5 其他需求 .21效能需求.21測試需求.218.清除故障碼子系統清除故障碼子系統.228.1 子系統描述 .228.2 操作概念 .228.3 介面需求 .22外部介面需求.228.4 功能性需求 .228.5 其他需求 .23效能需求.23測試需求.239.操作介面子系統操作介面子系統.249.1 子系統描述 .249.2 操作概念 .249.3 介面需求 .25使用者介面需求.25外部介面需求.259.4 功能性需求 .259.5 其他需求 .25效能需求.25測試需求.25附錄附錄 A 追蹤追蹤.26子

5、系統 VS. 需求.26需求 VS. 需求.28附錄附錄 B 術語彙編術語彙編.32附錄附錄 C 參考文獻參考文獻.33圖目圖目錄錄圖 2-1系統操作架構圖.6圖 2-2 OBD2 使用案例圖 .8圖 3-1 OBD2資料數值讀取子系統架構圖.12圖 4-1 故障碼讀取子系統架構圖.14圖 5-1 旗標狀態檢測子系統架構圖.16圖 6-1 含氧感知器子系統架構圖.18圖 7-1 故障數值資料子系統架構圖.20圖 8-1 清除故障碼子系統架構圖.22圖 9-1 操作介面子系統架構圖.24版次變更記錄版次變更記錄版次變更項目變更日期1.0第一版2009.01.131.1第一版小幅修正2009.03

6、.301.2第一版文字修正2009.06.011.1. 簡介簡介 1.11.1 系統系統 系統範圍系統範圍 具聲控介面的 OBD-II 車載診斷系統軟體實作及其嵌入式模組設計專案的主要目的在於可隨時監控引擎運轉狀況，偵測控制元件動作是否異常，並發出警示避免發生故障車輛持續行駛造成較高的油耗與污染排放，其中此系統零件分為十八大，可經由語音方式對主系統發出詢問訊息，主系統會偵測零件訊息，經由讀取器讀取解碼後，得知目前車輛狀況，以達成聲控 OBD-II 車載診斷系統的目標。 系統名稱定義系統名稱定義 本專案範圍包含建置下面主系統與各項子系統，主系統為：聲控第二代聲控第二代車載診斷系統車載診斷系統(O

7、n-Board(On-Board Diagnostics-II)Diagnostics-II) 各子系統分別為：OBD-IIOBD-II 資料數值讀取子系統資料數值讀取子系統(On-Board(On-Board Diagnostics-IIDiagnostics-II Data,Data, OBD2D)OBD2D)故障碼子系統故障碼子系統(Diagnostic(Diagnostic TroubleTrouble CodesCodes Subsystem,Subsystem, DTCDTC ) ) 旗標狀態檢測子系統旗標狀態檢測子系統(Flag(Flag StatusStatus Subsyst

8、em,Subsystem, FS)FS) 含氧感知器子系統含氧感知器子系統(Oxygen(Oxygen SensorSensor Subsystem,O2S)Subsystem,O2S)故障數值鎖定子系統故障數值鎖定子系統(Lock(Lock DiagnosticDiagnostic TroubleTrouble CodesCodes Subsystem,Subsystem, LNERC)LNERC)清除故障碼子系統清除故障碼子系統(Clearing(Clearing DiagnosticDiagnostic TroubleTrouble CodesCodes Subsystem,Subsys

9、tem, CNERC)CNERC) 操作介面子系統操作介面子系統(Operator(Operator InterfaceInterface Subsystem,Subsystem, OI)OI) 背景資訊背景資訊 現有之 OBD-II 車載診斷系統多半使用按鍵、旋鈕或觸碰式螢幕作為人機介面，駕駛員需把眼光離開道路來操作 OBD-II 系統，其安全性明顯欠佳，所以在行車安全的考量下，利用聲控介面控制可提高系統在操作上的便利性及駕駛員在行車時的安全性，因此本專案即是在此一需求背景之下研發一套具聲控介面的第二代車載診斷系統。1.21.2 文件文件 目的目的 本文件主要是提供聲控第二代車載診斷(OBD

10、-II)系統的需求說明，並詳述各子系統間的資料傳輸與控制方式，以及明確定義使用者的操作介面，以期提供未來需求分析的依據。此文件專為以下的讀者而作：系統使用客戶系統使用客戶聲控聲控 OBD-IIOBD-II 系統開發成員系統開發成員另外，本文件主要依據物件導向軟體工程(Object-Oriented Software Engineering)的域分析進行撰寫，以期能達到本專案的開發目的。 接受準則接受準則 本文件的接受準則如下列幾項：明確且適當的陳述(Clearly and properly stated)完整性(Completely)一致性(Consistently)能個別界定(Uniquel

11、y Identified)能適當地執行(Appropriately implement)能驗證(Verifiably) 控制文件控制文件 具聲控介面的OBD-II車載診斷系統軟體實作及其嵌入式模組設計專案執行規劃書1Capability Maturity Model-Integrated v1.2 (CMMI v1.2; 軟體發展成熟模型) 2 符號描述符號描述 OBD-II* m 為整數FNR-nnn 功能性需求(Functional Requirement)IIR-nnn 內部介面需求(Internal Interface Requirement)EIR-nnn 外部介面需求(Extern

12、al Interface Requirement)UIR-nnn 使用者介面需求(User Interface Requirement)PER-nnn 效能需求(Performance Requirement)STR-nnn 測試需求(System test Requirement)SQA-nnn 軟體品質屬性(Software Quality Attributes)SAR-nnn 安全需求(Safety Requirements)SER-nnn 防護需求(Security Requirements)DIC-nnn 設計限制(Design and Implementation Constrai

13、ns)TLM-nnn 技術限制(Technological limit)*子系統的需求則在需求前加入子系統的代碼(如：OBD2D-FNR-001) n = 09優先次序定義優先次序定義 本文件各項需求的優先項目標是於每一個需求編號的後面， 說明如下：編號名稱說明1Critical於系統完成時需要馬上具備的。2Important系統完成時雖然可以不需要馬上具備，但由於會耗用過多的資源，因此需要限期改善。3Desirable本功能若具備將會對於各項功能提供更為方便的操作，因此建議於修改時併入考慮項目。4Unnecessary本功能為選擇性的需求，不會對於系統操作造成影響，可以列為下一個版本的參考依

14、據。2.2.系統概述系統概述2.12.1 系統描述系統描述聲控第二代車載診斷系統(On-Board Dignostics-II)搭配對應的 OBD-II 嵌入式模組電路，實際應用於車輛引擎故障檢測及降低 OBD-II 設備的成本。整個系統由一套聲控 OBD-II 車載診斷系統軟體、引擎電子控制單元、故障碼單元、燃油控制迴路單元與感應器所組成。本系統主要分為七個部份，分別為 OBD-II 資料數值讀取子系統OBD2D 2.22.2 操作環境操作環境 本系統必須在下列軟硬體環境下工作：硬體環境：系統主機：CPU 為Intel P4 1.0GHz 或以上，128 MB RAM 或以上，5G 以上硬碟

15、空間OBD-II傳輸線 (內含 RS-232 與 OBD-II 16-pin DLC轉接頭)麥克風嵌入式檢測模組 (內含OBD-II ELM327 解碼晶片)軟體環境：作業系統：Windows XP 或以上版本其他需求： 具備OBD-II標準診斷接頭之汽車2.32.3 使用者特性使用者特性 本系統使用者為系統操作員， 具備基本電腦操作能， 並且解此 OBD-II 之所有相關知識，解系統正常與異常狀態之差異，並清楚知道如何因應系統異常狀態。2.42.4 操作概念操作概念Scenario 1:系統操作員可經由聲控控制OBD-II系統OBD-II車輛診斷測試系統操作員OBD-II系統回報圖 2-1系

16、統操作架構圖2.52.5 設計與實現限制設計與實現限制設計限制設計限制DIC-0011系統開發採用 Visual C+ 6.0 語言DIC-0021設計採用物件導向(Object-Oriented)方式技術限制技術限制TLM-0011因為本系統與汽車引擎 ECU 控制動作有關，所以在撰寫專案程式或是設計電路模組時，須特別留意是否有接線短路發生的問題。2.62.6 介面需求介面需求 使用者介面需求使用者介面需求 本系統之使用者介面需求將在後續操作介面子系統OI 做詳細描述與定義。 外部介面需求外部介面需求 本系統與 OBD-II 資料數值讀取、含氧感知器及系統操作員之介面需求將在後續 OBD-I

17、I 資料數值讀取子系統OBD2D 內部介面需求內部介面需求 本系統之內部各子系統間介面需求， 將在後續各子系統之外部介面需求章節做詳細描述與定義。2.72.7 系統功能需求系統功能需求 為達成上述目標，我們將上述各項目標轉換成本系統的各項需求，關於本系統的主要需求，有下列幾項：需要有讀取OBD-II讀取資料數功能。需要能讀取故障碼功能。需要能檢測旗標狀態。需要有鎖定故障數值功能。需要有清除故障碼功能需要有操作介面讓使用者執行各項作業。FNR-0011本系統提供 OBD-II 資料數值讀取功能OBD2D 1.1.0。FNR-0021本系統提供故障碼讀取功能DTC 1.2.0 。FNR-0031本

18、系統提供旗標狀態檢測功能FS 1.3.0 。FNR-0041本系統提供含氧感知器功能O2S 1.4.0 。FNR-0051本系統提供故障數值鎖定功能LNERC 1.5.0 。FNR-0061本系統清除故障碼功能CNERC 1.6.0 。FNR-0071本系統提供使用者操作介面，以利使用者操作本系統所提供的各項功能OI 1.7.0 。本系統功能之 use-case 如下圖所示：OBD2 1.0.0OBD2資料讀取故障碼旗標檢測含氧感知器故障數值鎖定清除故障碼圖 2-2 OBD2 使用案例圖使用案例 1：OBD2資料讀取ActorsActors：電腦、OBD2 連接線、OBD2 系統GoalsGo

19、als：電腦透過連接線讀取 OBD2 系統資料。StepsSteps：Actor actionsSystem responses1. 電腦插入 OBD2 連接線2. OBD2 連接線插入汽車 OBD2 接孔3. 發動汽車4. 電腦接收 OBD2 資料5. 分析 OBD2 資料使用案例 2：故障碼讀取ActorsActors：電腦、OBD2 連接線、OBD2 系統GoalsGoals：OBD2 系統故障碼資料傳送到電腦後經分析後，得知故障碼資訊。StepsSteps： ActorActor actionsactionsSystemSystem responsesresponses1.電腦插入 O

20、BD2 連接線2.OBD2 連接線插入汽車 OBD2 接孔3.發動汽車4.系統獲得故障碼資料5.系統顯示故障碼資訊使用案例 3：旗標狀態檢測ActorsActors：電腦、OBD2 連接線、OBD2 系統GoalsGoals：由 OBD2 系統檢測旗標狀態，得知各廢控系統的好壞。StepsSteps： ActorActor actionsactionsSystemSystem responsesresponses1.系統發出檢測旗標狀態3.獲得旗標狀態2.OBD2 系統讀取旗標狀態使用案例 4：含氧感知器監測ActorsActors：電腦、OBD2 連接線、OBD2 系統GoalsGoals：

21、由 OBD2 系統檢測含氧感知器的數值是否符合正常範圍。StepsSteps： ActorActor actionsactionsSystemSystem responsesresponses1.系統發出檢測含氧感知器3.獲得含氧感知器數值4.分析含氧感知器是否正常2.OBD2 系統讀取含氧感知器數值使用案例 5：清除故障碼ActorsActors：電腦、OBD2 連接線、OBD2 系統GoalsGoals：由 OBD2 系統檢測故障碼是否鎖定。StepsSteps： ActorActor actionsactionsSystemSystem responsesresponses1.系統檢測故

22、障碼已鎖定2.修復故障碼問題3.系統發出清除故障碼5.獲得故障碼狀態6.分析故障碼是否鎖定4.OBD2 系統讀取故障碼狀態使用案例 6：清除故障碼鎖定ActorsActors：電腦、OBD2 連接線、OBD2 系統GoalsGoals：由 OBD2 系統清除故障碼。StepsSteps： ActorActor actionsactionsSystemSystem responsesresponses1.系統發出清除故障碼2.OBD2 系統清除故障碼2.82.8 其他需求其他需求 效能需求效能需求 PER-0011 本系統從電腦發出令命到完成讀取資料所花時間必須在 1 秒鐘內完成。 環境需求環境

23、需求 ENR-0011作業系統必須為 Windows XP 或以上的版本ENR-0021電腦主機為 Intel P4 1GHz 以上的機器，硬碟空間需要 5G 以上，具備 OBD-II 接頭的汽車 防護需求防護需求 SER-0011本系統之使用者須有特定密碼才可使用。 安全需求安全需求 SAR-0011當系統正常中斷時，再次啟動時不會影響到正常作業。 測試需求測試需求 STR-0011本系統需要對所有列為必要(Critical 、Important 、Desirable)之需求作完整測試。 交付項目交付項目 DEL-0011繳交產品包含系統執行程式、操作手冊、系統說明書、系統開發文件等。DEL

24、-002所有項目須在 2009/07/31 前繳交。3.3. OBD-IIOBD-II 資料數值讀取子系統資料數值讀取子系統 (OBD2D(OBD2D ) )3.13.1 子系統描述子系統描述本子系統主要提供的功能有 OBD-II 資料數值讀取作業OBD2D ， 當電腦透過 OBD2 連接線插入 OBD2 插孔經過 OBD2 系統進行資料的讀取作業，子系統會把讀取的資料透過 OBD2 連接線及硬體介面傳到 OBD2D 子系統做更進一步的動作。本子系統需要以 OBD2 連接線插入 OBD2 插孔，才可讀取到 OBD2 的資料數值。3.23.2 操作概操作概念念 Scenario 1：電腦透過OB

25、D2連接線插入OBD2汽車插孔，並把OBD2的資料數值傳送到OBD2D OBD2資料數值讀取子系統OBD2D 1.1.0系統操作員OBD2 連接線OBD2 汽車插孔操作介面子系統OI 1.7.0圖 3-1 OBD2資料數值讀取子系統架構圖3.33.3 介面需求介面需求 外部介面需求外部介面需求 OBD2D-EIR-001 1透過OBD2連接線傳送接收OBD2資料到OBD2D 1.3.0。3.43.4 功能性需求功能性需求 OBD2D -FNR-0011本子系統由OBD2資料提供汽車引擎運轉狀態。3.53.5 其他需求其他需求 效能需求效能需求 OBD2D-PER-0011子系統的讀取速需與 O

26、BD2 系統的速相差不超過10 bit/s。 測試需求測試需求 OBD2D-STR-0011本子系統需要能正確讀取 OBD2 的數值資料。4.4. 故障碼讀取子系統故障碼讀取子系統(DTC(DTC ) )4.14.1 子系統描述子系統描述本子系統主要提供的功能在讀取 OBD-II 系統的故障碼，並可利用操作介面子系統OI 進行讀取的動作。4.24.2 操作概念操作概念 Scenario 1：本子系統可供系統操作器經由OI 故障碼讀取子系統DTC 1.2.0系統操作員操作介面子系統OI 1.7.0圖 4-1 故障碼讀取子系統架構圖4.34.3 介面需求介面需求 外部介面需求外部介面需求DTC-E

27、IR-0011本子系統需透過操作介面子系統 OI 1.7.0 來進行故障碼讀取的動作。4.44.4 功能性需求功能性需求 DTC-FNR-0011本子系統有故障碼讀取功能4.54.5 其他需求其他需求 效能需求效能需求 DTC-PER-0011故障碼讀取需能在 1 秒內完成4.5.24.5.2 測試需求測試需求 DTC-STR-0011能夠完整辨識定義的故障碼5.5. 旗標狀態檢測子系統旗標狀態檢測子系統(FS(FS ) )5.15.1 子系統描述子系統描述本子系統主要提供的功能在讀取 OBD-II 系統的旗標狀態，並可利用操作介面子系統OI 進行讀取的動作。5.25.2 操作概念操作概念Sc

28、enario 1：本子系統可供系統操作器經由OI 旗標狀態檢測子系統FS 1.3.0系統操作員操作介面子系統OI 1.7.0圖 5-1 旗標狀態檢測子系統架構圖5.35.3 介面需求介面需求 外部介面需求外部介面需求FS-EIR-0011本子系統需透過操作介面子系統 OI 1.7.0 來進行旗標狀態檢測的動作。5.45.4 功能性需求功能性需求 FS-FNR-0011本子系統有旗標狀態檢測功能5.55.5 其他需求其他需求 效能需求效能需求 FS-PER-0011本子系統有旗標狀態檢測功能需在 1 秒內完成。 測試需求測試需求 FS-STR-0011本子系統需能 100%完成旗標狀態檢測的功能

29、。6.6. 含氧感知器子系統含氧感知器子系統(O2S(O2S ) )6.16.1 子系統描述子系統描述本子系統主要提供的功能在讀取 OBD-II 系統的含氧感知器，並可利用操作介面子系統OI 進行讀取的動作。6.26.2 操作概念操作概念Scenario 1：本子系統可供系統操作器經由OI 含氧感知器子系統O2S 1.4.0系統操作員操作介面子統OI 1.7.0圖 6-1 含氧感知器子系統架構圖6.36.3 介面需求介面需求 外部介面需求外部介面需求O2S-EIR-0011本子系統需透過操作介面子系統 OI 1.7.0 來讀取含氧感知器的資料。6.46.4 功能性需求功能性需求 O2S-FNR

30、-0011本子系統有讀取含氧感知器資料功能6.56.5 其他需求其他需求 效能需求效能需求 O2S-PER-0011本子系統讀取含氧感知器資料需在 1 秒內完成。 測試需求測試需求O2S-STR-0011本子系統測試含氧感知器資料是否正確並符合範圍。7.7.故障數值鎖定子系統故障數值鎖定子系統(LNERC(LNERC ) )7.17.1 子系統描述子系統描述本子系統主要提供的功能在讀取 OBD-II 系統的故障數值是否鎖定，並可利用操作介面子系統OI 進行讀取的動作。7.27.2 操作概念操作概念Scenario 1：本子系統可供系統操作器經由OI 故障數值鎖定子系統LNERC 1.5.0系統

31、操作員操作介面子系統OI 1.7.0圖 7-1 故障數值資料子系統架構圖7.37.3 介面需求介面需求 外部介面需求外部介面需求LNERC-EIR-0011本子系統需透過操作介面子系統 OI 1.7.0 來讀取故障數值的資料。7.47.4 功能性需求功能性需求 LNERC-FNR-0011本子系統有讀取故障數值資料判斷是否鎖定。7.57.5 其他需求其他需求 效能需求效能需求 LNERC-PER-0011本子系統讀取故障數值資料並判斷需在 1 秒內完成。 測試需求測試需求LNERC-STR-0011本子系統讀取故障數值資料並能成功判斷是否鎖定。8.8. 清除故障碼子系統清除故障碼子系統(CNE

32、RC(CNERC ) )8.18.1 子系統描述子系統描述本子系統主要提供的功能在清除 OBD-II 系統中的故障碼資料，並可利用操作介面子系統OI 進行清除的動作。8.28.2 操作概念操作概念Scenario 1：本子系統可供系統操作器經由OI 清除故障碼子系統CNERC 1.6.0系統操作員操作介面子統OI 1.7.0圖 8-1 清除故障碼子系統架構圖8.38.3 介面需求介面需求 外部介面需求外部介面需求CNERC-EIR-0011本子系統需透過操作介面子系統 OI 1.7.0 進行清除故障碼資料。8.48.4 功能性需求功能性需求 CNERC-FNR-0011本子系統有清除故障碼的功

33、能。8.58.5 其他需求其他需求 效能需求效能需求CNERC-PER-0011本子系統需能配合 OBD-II 系統進行清除故障碼的動作。 測試需求測試需求 CNERC-STR-0011本子系統需能完整的清除故障碼資料9.9. 操作介面子系統操作介面子系統(OI(OI ) )9.19.1 子系統描述子系統描述本子系統主要提供的功能在利用操作聲控介面子系統OI 進行各子系統的操作。9.29.2 操作概念操作概念Scenario 1：本子系統可供與各子系統進行功能的操作，以達到系統操作員下達的指令。清除故障碼子系統CNERC 1.6.0系統操作員操作介面子系統OI 1.7.0故障數值鎖定子系統LN

34、ERC 1.5.0含氧感知器子系統O2S 1.4.0旗標狀態檢測子系統FS 1.3.0故障碼讀取子系統DTC 1.2.0OBD2 資料數值讀取子系統OBD2D 1.1.0圖 9-1 操作介面子系統架構圖9.39.3 介面需求介面需求 使用者介面需求使用者介面需求OI-UIR-0011本子系統提供聲控介面讓使用者查看 OBD2 各子系統的狀態。 外部介面需求外部介面需求OI-EIR-0011本子系統可以送指令給各子系統進行功能執行動作。9.49.4 功能性需求功能性需求 OI-FNR-0011可顯示各子系統所傳來的資料結果。9.59.5 其他需求其他需求 效能需求效能需求 OI-PER-0011

35、需能執行正確的語音指令，並交付給各子系統執行。 測試需求測試需求 OI-STR-0011本子系統需能正確顯示各子系統的資料結果。OI-STR-0021本子系統需能正確傳送需求到各子系統。附錄附錄 A 追蹤追蹤 子系統子系統 vs.vs. 需求需求子系統需求OBD2D 1.1.0DTC 1.2.0FS 1.3.0O2S 1.4.0LNERC 1.5.0CNERC 1.6.0OI 1.7.0FNR-001 VFNR-002 VFNR-003 VFNR-004 VFNR-005 VFNR-006 VFNR-007 VOBD2D -EIR-001 VVOBD2D -FNR-001 VDTC-EIR-001 VVDTC-FNR-001V (下頁續)續子系統需求OBD2D 1.1.0DTC 1.2.0FS 1.3.0O2S 1.4.0LNERC 1.5.0CNERC 1.6.0OI 1.7.0FS-EIR-001 VVFS-FNR-001VO2S -EIR-001 VVO2S -FNR-001 VLNERC -EIR-001 VVLNERC FNR-001 VCNERC -EIR-001 VVCNERC FNR-001 VOI-UIR-001VVVVVVVOI-EIR-001VVVVVVVOI-FNR