随着汽车工业的发展和电子控制技术的引入，汽车电子化程度越来越高，汽车的动力性、操纵稳定性、安全性、燃油经济性都得到了大幅提升，很好地缓解了全球范围的环保、节能和交通安全等问题，但在汽车电子控制系统引入的同时，也带来一些其他的问题，如粗大线束与汽车有限空间之间的矛盾日益加剧、系统运行可靠性降低、故障发生的可能性增大、维修难度加大、需要共享的数据信息量增加等，因此总线技术和故障自诊断技术应运而生，这也使车辆实时在线故障诊断系统的开发成为必要。本文是以应用CAN总线网络的车辆为研究对象，并且其应用层协议符合以CAN总线为基础的SAE J1939协议，通过整车网络实时提取并解析的车辆状态信息和故障信息，对车辆的运行状态进行实时的监控，利用数据流分析法进行在线故障诊断及报警和存储，以便于驾驶员了解车辆的运行状态，并为汽车的维修和保养提供有效的依据。论文主要对CAN总线技术及SAE J1939协议进行了分析和研究，分析了汽车故障的种类与特点、故障诊断的分类以及电子控制系统故障的诊断方法，选取了适合于进行在线故障诊断的方法—数据流分析法，根据系统的需求选择了合适的芯片进行诊断系统的硬件设计和软件设计，按照SAE J1939协议并利用CANoe软件进行了整车CAN总线网络信息提取、解析和故障诊断的半实物仿真试验和实车试验，验证了系统设计的合理性和可行性。本文设计的故障诊断系统具有很好的适应性，已分别在金龙、安凯、福田等客车上进行了实车试验，能够通过实时提取的车辆状态信息和故障信息进行正确的故障诊断与报警，对驾驶员的起到警示作用。