Ардуино obd2 сканер своими руками

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 20.09.2024

Его комментарии к переработке:

3.убран параметр задержки между опросами, задержка полностью интелектуальна и динамична, новый запрос не отправится пока не будет получен ответ на предыдущий с учетом таймаута.

4.добавлена функция восстановления связи в случае разрыва соединения (параметром потери связи служит отсутствие оборотов двигателя).

5.для работы требуется библиотека OBD.h вложенная в архив с проектом, этот экземпляр имеет несколько изменений от оригинала который можно скачать из интернета, и без неё скорее всего проект не будет работать или будет нестабилен.
папку нужно скопировать в папку " \Documents\Arduino\libraries"

Android приложение со всеми нюансами в Google Play: OliviaDrive

Мы сможем сделать бортовой компьютер, умеющий считать расход топлива, показывать температуру охлаждающей жидкости, скорость авто, расстояние поездки, потраченный бензин за поездку, обороты двигателя, давление во впускном коллекторе, температуру впускного коллектора, УОЗ, коррекции топлива, вольтаж датчиков кислорода, нагрузку двигателя и многое другое.

Список требуемых деталей для сборки БК

1) Arduino Uno R3 — 1 шт. ~ 7 долларов:

2) LCD2004 жк-модуль ~ 6 долларов:

3) Модуль Bluetooth HC-05 ~ 4 доллара:

4) OBD ELM327 Bluetooth сканер ~ 4 доллара:

5) Резистор 10 кОм подстроечный, бипер для звука, 2 кнопки для смены экранов, провода для соединений, корпус ~ 3 доллара.

Настройка блютуз модуля HC-05 для работы

Подпаиваем провода к пинам блютуза: (картинку с выходами смотреть в описании требуемых деталей)

1 — это TX
2 — это RX
12 — это 3.3V
13 — это GND
34 — на этот вход тоже кидаем 3,3 V (нужен для перевода модуля в режим настройки с помощью AT команд).

1 — TX модуля в 6 пин ардуины. (внимание будет TX в TX это не ошибка!)
2 — RX модуля в 7 пин ардуины. (аналогично не ошибка!)
12 — и 34 пин к 3,3V ардуины.
13 — GND ардуины.

void loop()
if (BTSerial.available())
Serial.write(BTSerial.read());
if (Serial.available())
BTSerial.write(Serial.read());
>

После успешной загрузки скетча открываем: Сервис->Монитор порта. Далее снизу ставим скорость 9600 бод и NL+CR вместе.

Далее вводим команды по одной и нажимаем [Послать]. После каждого ввода должен быть ответ ok.

AT // (возможно 1 раз вылетит Error, не пугайтесь… это нормально, повторите опять)
AT+NAME=Car //Присваиваем имя модулю Car
AT+ROLE=1 // Переводим модуль в режим Мастер
AT+PSWD=1234 // Ставим пароль 1234 как на OBD ELM327
AT+BIND=AABB,CC,112233 //Прописываем Mac адрес OBD ELM327.
AT+CMODE=1 // Подключение модуля с фиксированным адресом
AT+UART=9600,0,0 // Скорость работы по UART

Всё, настройка модуля Bluetooth закончена.

Теперь нужно собрать схему Arduino + блютуз + LCD-экран

Схема:

1 — TX модуля засовываем в 7 Pin (Rx) арудины (именно TX в RX, не так как ранее);
2 — RX модуля засовываем в 8 Pin (Tx) арудины;
12 — Pin (3,3V) модуля в Pin 3,3V ардуины;
13 — Pin (Gnd) в Gnd арудуины;
34 — Pin мы никуда не подключаем (заизолируйте или отпаяйте).

VSS экрана к GND ардуины;
VDD экрана к 5V ардуины;
V0 экрана к центральному выходу резистора;
RS экрана к 12 пину ардуины;
RW экрана к GND ардуины;
E экрана к 11 пину ардуины;
DB4 экрана к 5 пину ардуины;
DB5 экрана к 4 пину ардуины;
DB6 экрана к 3 пину ардуины;
DB7 экрана к 2 пину ардуины;
A — к 5V ардуины;
K — GND ардуины.

Переменный резистор на 10кОм нужен, чтобы управлять контрастностью монитора, так что если при первом включении вы включите и ничего не увидите, попробуйте отрегулировать контрастность шрифта поворотом резистора.

3. Подключаем дополнительную кнопку для переключения экранов с данными.

[1 кнопка]: один конец от нормально-открытой кнопки подключаем в GND ардуино, а второй конец в пин 10.
[2 кнопка]: GND + пин 9.

Бипер для звуковых предупреждений подключить по следующей схеме "+" к пину 13, а минус к GND ардуино.

Заливаем скетч в Arduino с помощью Aduino IDE 1.0.6 (использовал эту версию).

Нужно будет обязательно учесть три переменных:

1) ED=1.998 Например объем двигателя в литрах 1.398;
2) VE_correct=1.0; Корректировка объёмного КПД ДВС по таблице: (если расход реально меньше — то уменьшаем значение в процентном соотношении). Если не хотите калибровать добейтесь чтобы при прогретом двигателе мгновенный расход в л/час был в районе половины обьема двигателя;
5)speed_korrect_val=1; Корректировка скорости машины, смотреть по GPS/

Управление

[Кнопка 1] + [кнопка 2]: 4 секунды — Сброс журнала общего пробега и потраченного бензина на втором экране, также это сброс ошибок на экране информации об ошибках.

Скетч:

Все, идем в машину, вставляем ELM327 в порт, ардуину в зарядку для авто и проверяем.

Некоторое время назад мне удалось немного посидеть за рулём C6 Corvette, оснащённого индикатором на лобовом стекле (ИЛС или HUD) – и мне это очень понравилось. Возможность видеть скорость и обороты двигателя, не отрывая глаз от дороги, делает вождение приятнее.

И с тех пор я хотел сделать ИЛС для своего автомобиля. Разбираясь с применением OBD2 и Arduino для хака автомобилей, я решил сделать себе этот прибор с нуля. Представляю вам материал, который поможет вам сделать свой собственный экземпляр.

Шаг 1: Напечатать корпус на 3D-принтере и собрать

OLED-дисплей можно приклеить куда угодно на ИЛС – главное, чтобы проводов хватило.

Шаг 2: изготовить плату и всё спаять

Эти файлы можно использовать для заказа готовой платы в сервисах типа JLCPCB.

Шаг 3: внешнее подключение

Используя приведённую схему, найдите и отрежьте провод 12 В в середине.
Зачистите его концы.
Отрежьте и зачистите два красных провода, длиной такой же, как от контакта 12 В OBD2 до выключателя ИЛС.
Отрежьте и зачистите 1 красный и 1 чёрный провода, длиной такой же, как от контактов питания OBD2 до клеммной колодки платы.
Припаяйте провода 12 В так, чтобы выключатель ИЛС управлял пиатнием и ELM327, и платы.
Используя приведённую выше схему OBD2, припаяйте чёрный провод к контакту GND OBD2, а другой его конец соедините с клеммной колодкой платы.

Затем подсоедините 3 контакта на плате под названием LED PWR к потенциометру сбоку ИЛС. Наконец, подсоедините разъём JST-мама к OLED дисплею.

Шаг 4: подготовьте и установите пластик ИЛС

Возьмите плексигласовый диск, отражающую плёнку, маркер и ножницы.
Используйте плексигласовый диск и маркер, чтобы нарисовать на отражающей плёнке круг.
Ножницами вырежьте круг.
Наклейте вырезанный круг с одной стороны плексигласового диска.
Вставьте его в разъём ИЛС (отражающей плёнкой к водителю).

Шаг 5: закачать код

Не забудьте установить SD-карту в Teensy. Вы сможете записывать на неё скорость машины и обороты двигателя в формате CSV. Потом можно будет использовать, например, python, для построения графиков; привожу построенные мною графики.

The Open Connected Car Platform – Mojio

VM6200S4G OBD Device – ZTEWelink Corporation

Но не только SyncUP DRIVE сейчас представлена на рынке, например, многие компании предоставляют нечто подобное. Конечно, недавно появившийся Samsung Connect auto device – одно из таких интересных предложений, превращающих автомобиль в подключенное устройство. Решение от Samsung аналогичным образом использует мобильную сеть поколения 4G LTE и разворачивает внутри автомобиля точку доступа Wi-Fi: 802.11 a/b/g/n. Connect auto device поддерживает подключение Bluetooth v4.1, содержит GPS-приемник, датчик ускорений, гироскоп и базируется на 4-х ядерном процессоре с частотой 1.2GHz и операционной системе Tizen. Следует отметить, что корейский электронный гигант Samsung говорит о защищенности системы за счет использования Samsung Knox – мобильного решения с защитой уровня предприятия. Фактически Samsung Knox – это программно-аппаратное решение для усиления защиты операционной системы Android.

Samsung Connect auto

Так или иначе, но все ранее рассмотренные решения – это более совершенные промышленные изделия, по сравнению с обычным устройством считывания кодов диагностики на базе микросхемы ELM327 канадской компании Elm Electronics. ELM327 – это универсальный преобразователь протоколов, используемых в диагностических шинах автомобилей, в последовательный протокол типа RS-232.

Структурная схема микросхемы ELM327 v2.2 – Elm Electronics

Mini ELM327 Bluetooth OBD-II Car Diagnostic Adaptor V1.5

Теперь можно подключить стандартный модуль Mini ELM327 Bluetooth OBD-II V1.5 (интересно, что во многих источниках советуют использовать модули со старой прошивкой версии 1.5, а не новые с версией 2.2, т.е. как аргумент высказывается более стабильная работа модуля на старой прошивке и поддержка большего количества авто, но это очень субъективно) и поэкспериментировать с подключением смартфона к выбранному модулю, например, для платформы Android можно использовать одну из самых популярных программ диагностики Torque Lite (OBD2 & Car) или Torque Pro (OBD 2 & Car), а также что-нибудь попроще или использовать свои наработки.

Работа приложения Torque Pro под Android.

Кстати, хочется отметить, очень удобный сервис MockUPhone с бесплатными mock-up современных гаджетов, который очень пригодился, для подготовки скриншота работы программы Torque. Но это небольшое отступление от темы публикации. Нужно заметить, что в большинстве случаев, разъем OBD-II, к которому подключается модуль диагностики, находится под рулевой колонкой автомобиля.

Getting Started with OBD-II – SparkFun Electronics

ECUsim 2000 OBD Simulator – ScanTool

Конечно, профессиональный эмулятор не заменишь, но энтузиастов и гиков вполне может заинтересовать самостоятельная реализация менее сложного проекта на Arduino или Raspberry Pi. Например, можно ограничиться только наиболее распространенным интерфейсом CAN (Controller Area Network). В свое время, стандарт CAN, предложенный компанией Bosch, совершил заметный прогресс в разработке систем для автомобильной электроники. Если автомобиль в сети Интернет появился только недавно, то концепция сети внутри автомобиля существует уже с середины 80-х. Идея очень проста, и как Ethernet совершил прорыв в компьютерных сетях, так и CAN стал основой надежных коммуникаций внутри автомобиля.

An Arduino Based CAN Bus Network – Henry’s Bench

В отличие от Ethernet, сеть CAN значительнее надежнее, что обусловило ее применение не только в автопроме, но и в системах промышленной автоматики, решениях умного дома и т.п. На физическом уровне в CAN используется двухпроводная линия, CAN Lo и CAN Hi, которые побитно передают данные, упакованные в пакет. На концах шины присутствуют согласующие сопротивления по 120 Ом, а также для подавления помех следует использовать скрутку проводов. Скорость передачи данных может достигать 1 Мбит/с.

A Controller Area Network (CAN bus)

Эксперименты с применением Arduino OBD2 Simulator

В принципе, для разработки эмулятора данных OBD-II, не помешает наличие блока питания DC на 12V для модуля ELM327, а также разъем OBD-II. Впрочем, no-name преобразователь DC-DC-USB-TO-12V вполне может решить проблему, т.к. несколько блоков питания на 5V, пожалуй, будут под рукой у любого разработчика для Интернета вещей и не только. Для подключения к OBD-II потребуется два информационных провода CAN_H и CAN_L, а также наличие питания 12 V, но как было замечено ранее, 12 V нужно только для обеспечения работоспособности для модуля ELM327.

CAN-BUS Shield V1.2 — Seeed Development Limited Wiki

На плате расширения CAN-BUS Shield очень удобно использовать не разъем D-SUB, а просто клеммник на два контакта (CAN_H, CAN_L). С точки зрения разработки программного кода, следует отметить, что прототип энтузиасты выложили на GitHub. Сейчас платы от Seeed изменились, да и в любом случае для контроллера MCP2515 лучше использовать новые драйверы все той-же Seeed-Studio. Конечно, оригинальную программу нужно будет немного доработать под новые драйверы, но это дело на пару минут.

Работа с CAN-BUS в среде Arduino IDE на основе low cost OBD2 ECU Simulator

Однако, рассмотренный пример очень примитивен, так как все параметры, отправляемые по протоколу OBD-II, просто генерируются случайным образом, нет связи параметров работы двигателя между собой и т.д. Как продолжение проекта очевидным является разработка приложения, похожего на Freematics OBD-II Emulator GUI. Это графическая оболочка с открытым исходным кодом, которая используется в аппаратном решении Freematics OBD-II Emulator.

Freematics OBD-II Emulator GUI – Freematics

Таким образом, собрав на базе Arduino модуль, позволяющий работать с CAN, вполне можно создать эмулятор OBD-II, так как протокол диагностики хорошо описан и его несложно реализовать. Следует отметить, что реализация взаимодействия микроконтроллера и бортовой шины CAN – это совсем другая задача и нужно понимать, что внутренние высокоуровневые протоколы этой шины не документируются автопроизводителями, да и с другой стороны – не следует внедрятся во внутреннее устройство автомобильной электроники, чтобы не коим образом не снизить безопасность эксплуатации транспортных средств. Если говорить о CAN в общем, то для разработки своих устройств на базе этой шины вполне можно использовать высокоуровневый открытый протокол CANopen.

Остается дело за малым – немного свободного времени и в удовольствие выполнять разработку своего кода. Правда, где же это время найти в конце года? Но будем оптимистами. А вот, если говорить о применении такого эмулятора OBD-II, то самое прямое направление – это разработка уже своего модуля для диагностического разъема. Например, за отправную точку можно взять открытый проект Carloop, который нацелен на создание модуля подключения автомобиля к облаку с использованием технологий 3G, Wi-Fi или Bluetooth.

Carloop Bluetooth

Проект Carloop основывается на использовании плат: Particle Photon (на базе Wi-Fi модуля Cypress BCM43362, который поддерживает стандарт 802.11b/g/n; контроллера семейства ARM Cortex M3 – STM32F205 на частоте 120Mhz; 1MB флеш-памяти; 128KB оперативной памяти) и Electron (платы с поддержкой подключения к сети мобильной связи 3G/2G). Платформа Particle и сама очень интересна, поскольку базируется на облачном сервисе подключения устройств IoT, облачной IDE для разработки, например, на базе плат Photon, где используется язык похожий на C/C++ для Arduino. Фактически Particle – это отдельная тема для публикации, а проект Carloop однозначно заслуживает отдельного внимания со сороны энтузиастов автомобиля, как подключенного устройства IoT.

Подключив автомобиль к сети Интернет и сервисам IoT, можно реализовать множества сценариев, которые несомненно будут способствовать удобству эксплуатации транспортных средств, повышению комфорта и, просто, эфективному решению повседневных задач, конечно, включая и решение транспортных перевозок. Например, данные о стиле вождения, надежности работы двигателя и агрегатов автомобиля, вполне могут и уже сейчас учитываются страховыми компаниями. Текущее месторасположение автомобиля будет актуально для сервисов такси и аренды автомобилей. Взаимодействие участников дорожного движения стает более удобной при использовании IoT, так же проблема парковок, поиска свободных мест на стоянке, и многое-многое другое.

Список требуемых деталей для сборки БК

1) Arduino Uno R3 — 1 шт. ~ 7 долларов:

2) LCD2004 жк-модуль ~ 6 долларов:

3) Модуль Bluetooth HC-05 ~ 4 доллара:

4) OBD ELM327 Bluetooth сканер ~ 4 доллара:

Настройка блютуз модуля HC-05 для работы

Подпаиваем провода к пинам блютуза: (картинку с выходами смотреть в описании требуемых деталей)

1 — это TX
2 — это RX
12 — это 3.3V
13 — это GND
34 — на этот вход тоже кидаем 3,3 V (нужен для перевода модуля в режим настройки с помощью AT команд).

Подключаем блютуз модуль к ардуине для его настройки

1 — TX модуля в 6 пин ардуины. (внимание будет TX в TX это не ошибка!)
2 — RX модуля в 7 пин ардуины. (аналогично не ошибка!)
12 — и 34 пин к 3,3V ардуины.
13 — GND ардуины.

1 — TX модуля в 6 пин ардуины. (внимание будет TX в TX это не ошибка!)
2 — RX модуля в 7 пин ардуины. (аналогично не ошибка!)
12 — и 34 пин к 3,3V ардуины.
13 — GND ардуины.

Открываем Aduino IDE 1.0.6 (использовал эту версию) и заливаем скетч через USB порт в плату.

void loop()
if (BTSerial.available())
Serial.write(BTSerial.read());
if (Serial.available())
BTSerial.write(Serial.read());
>

Далее вводим команды по одной и нажимаем [Послать]. После каждого ввода должен быть ответ ok.

Всё, настройка модуля Bluetooth закончена.

Теперь нужно собрать схему Arduino + блютуз + LCD-экран

1 — TX модуля засовываем в 7 Pin (Rx) арудины (именно TX в RX, не так как ранее);
2 — RX модуля засовываем в 8 Pin (Tx) арудины;
12 — Pin (3,3V) модуля в Pin 3,3V ардуины;
13 — Pin (Gnd) в Gnd арудуины;
34 — Pin мы никуда не подключаем (заизолируйте или отпаяйте).

VSS экрана к GND ардуины;
VDD экрана к 5V ардуины;
V0 экрана к центральному выходу резистора;
RS экрана к 12 пину ардуины;
RW экрана к GND ардуины;
E экрана к 11 пину ардуины;
DB4 экрана к 5 пину ардуины;
DB5 экрана к 4 пину ардуины;
DB6 экрана к 3 пину ардуины;
DB7 экрана к 2 пину ардуины;
A — к 5V ардуины;
K — GND ардуины.

Одну из оставшихся ног потенциометра пустить на GND ардуины.

3. Подключаем дополнительную кнопку для переключения экранов с данными.

Заливаем скетч в Arduino с помощью Aduino IDE 1.0.6 (использовал эту версию).

Нужно будет обязательно учесть три переменных:

1) ED=1.998 Например объем двигателя в литрах 1.398;
2) VE_correct=1.0; Корректировка объёмного КПД ДВС по таблице: (если расход реально меньше — то уменьшаем значение в процентном соотношении). Если не хотите калибровать добейтесь чтобы при прогретом двигателе мгновенный расход в л/час был в районе половины обьема двигателя;
3) tcorrect=1.014 (калибровка времени).
4) delay_var=65 Время паузы между запросами в ЭБУ, в дастере например все работает уже на 65 мс, а в старом chrysler cirrus надо аж 235 мс ставить.
5)speed_korrect_val=1; Корректировка скорости машины, смотреть по GPS/

Управление

Скетч:

(по умолчанию настройки в скетче на Рено Дастер 2.0)

Все, идем в машину, вставляем ELM327 в порт, ардуину в зарядку для авто и проверяем.

Про параметр Fuel system status:

Для него нормальные показания это Closed loop (2).
Но иногда можно увидеть там open loop (1). Это значение можно увидеть в трех случаях:
1) автомобиль холодный и датчик кислорода еще не прогрелся
2) сильное нажатие на педаль газа и прекращение коррекции по ДК с целью достижения макс. мощности
3) прекращение подачи топлива при отпускании педали газа на скорости на передаче.

Про Обьемный КПД двигателя

Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания отражает эффективность всасывания в цилиндр и выпуска из цилиндра рабочей среды (то есть, топливо-воздушной смеси или выхлопных газов). Говоря более строго, объёмный КПД — это отношение (или процентное соотношение) количества рабочей среды, фактически всасываемой в цилиндр, к объёму самого цилиндра (при неизменных условиях). Поэтому те двигатели, которые могут создавать давления на входах в трубопроводы выше давления окружающей среды, могут иметь объёмный КПД больший 100 %.

VE изменяется в зависимости от оборотов, и дроссельной заслонке согласно найденной информации и в машинах для него вообще есть настоящие 3D таблицы:

Нашел график изменения в гугле и попытался воспроизвести хотя бы грубо его изменение.

Вот такой вот график получился! =))) ( кто сможет точнее дать данные для более точного графика буду рад, информации особо не нашел сколько не искал.)

Непосредственно сама CAN шина используется уже много где, мне интересно её использование в автомобиле, хотя этой сферой можно и не ограничиваться. Тем более пару лет назад подвернулась такая возможность. Я посмотрел на общие спецификации — вроде бы ничего особо сложного нет. Посмотрел на программы, которые встречаются в интернете — и ни одна мне не приглянулась, у каждой не хватало чего-то такого, что казалось мне нужным на тот момент. Буду изобретать свой велосипед. Делаю свой CAN sniffer далее под катом.

CAN шина

Описывать технические подробности CAN шины в деталях — удел документации. В данной статье достаточно знать, что она:

имеет двухпроводное физическое подключение
бывают различные скорости передачи данных
для подключения уже имеются готовые микросхемы и даже готовые платы с распаянными деталями

Подключаюсь в диагностический разъём OBD (контакты 6 и 14) и смотрю осциллографом, что там имеется. После поворота ключа зажигания начинают бегать пакеты с амплитудой до 2,5 В. Ставлю паузу на осциллографе и смотрю на пакет.

Заметны стартовые и стоповые биты, какие-то данные в пакете. На тот момент я уже знал, что скорость передачи данных ожидается 500 кбит/с, как наиболее частая для моторной CAN шины. Длительность пакета получается около 230 мкс и перед пакетом наблюдается довольно большая пауза в передаче данных. Масштабирую время и вижу три пакета и паузы между ними.

Если сложить длительность передачи данных и паузу между пакетам получается, что передача одной порции данных занимает около 1 мс.

К чему я это всё вывожу? А вопрос чисто практический: хватит ли скорости последовательного порта для передачи всех данных? И исходя из увиденного, можно сделать вывод, что скорость 500 кбит/с развивается внутри пакета, который занимает примерно четверть времени на передачу. Значит средняя скорость передачи будет вчетверо меньшей. На тот момент я ещё не располагал тестами скорости последовательного интерфейса Arduino и забегая вперёд скажу, что даже с самым распространённым преобразователем Serial to USB CH340 стабильно работает скорость в 2 Мбит/с.

CAN scanner на Arduino

Первый прибыл шилд для классической Arduino UNO. Да он стоит значительно дороже своих более мелких собратьев, но он имеет на борту всё необходимое и даже две кнопки.

Именно с ним я и начал все эксперименты. Собрал простую схему с этим шилдом и жидкокристаллическим двухстрочным экраном. Цель была — вывести на экран хоть какие-то данные. Перебирал различные библиотеки для работы с CAN шиной на Arduino (сразу скажу, что правильная и рабочая библиотека называется CAN-BUS Shield by Seeed Studio с заголовочным файлом mcp_can.h), поменял кварцевый резонатор на шилде на 16 МГц (изначально стоял 8 МГц) — данных не было.

На шилде установлены две микросхемы: контроллер CAN шины MCP2515 и драйвер CAN шины TJA1050. Почитав документацию и различные форумы, решил поменять TJA1050 на более каноничный драйвер MCP2551 и данные появились. Возможно TJA1050 была изначально неисправна, так как с её подключением двумя проводками ошибиться было очень сложно, к тому же я использовал OBD и DB9 разъёмы для подключения.

За пару часов был написан простой CAN scanner, который выводил на жидкокристаллический дисплей номер захваченного пакета, его ID и до 8 байтов данных этого пакета.

Вот тут и пригодились кнопочки на шилде, которыми я реализовал переключение между номером отображаемого пакета.

Вообще, эти кнопочки потом много для чего пригодились. Именно с ними я начинал тестирование управления некоторыми устройствами автомобиля.

Начало было положено, надо переходить к более интересной реализации.

CAN sniffer на Arduino

Задача стояла достаточно простая:

принимаем пакет из CAN шины
укладываем полученные данные в свою структуру
отправляем структуру через последовательный порт

Для того, чтобы отправляемые данные корректно обрабатывались на стороне компьютера, перед каждой очередной порцией данных в поток вставляется префикс из четырёх байтов 0xAA55AA55 (почему-то вспомнились эти байты по последним двум байтам загрузочного сектора DOS, только они там были в другом порядке). Логика такая:

компьютер читает весь поток из последовательного порта и находит в нём искомую последовательность префикса 0xAA55AA55
сразу после префикса будут 4 байта идентификатора пакета
далее длина данных этого пакета, по ней контролируется длина всего пакета
до 8 байтов данных

Так же я написал простой генератор пакетов данных для отладки, чтобы отлаживаться дома — он просто отправляет в последовательный порт пакеты со случайными данными, что позволяет отлаживать приложение на компьютере в комфортных условиях.

Примерно в это же время прибыли более миниатюрные компоненты Arduino Nano и Mini CAN shield.

Я спроектировал небольшой корпус, распечатал его и разместил внутри все компоненты.

Снаружи с одной стороны OBD разъём, с другой — Mini USB. Внутри имеется переключатель для терминирующего резистора.

CAN sniffer на PC с использованием wxWidgets

Ранее я в нескольких проектах использовал библиотеку wxWidgets и о ней у меня только приятные впечатления. Она легковесная, нет необходимости тащить с собой различные библиотеки и даже кросс-платформенная, что вселяет надежду, что интерфейсную часть кода можно перенести без значительных переделок на другие платформы. В конце статьи будет ссылка на скомпилированную программу, если возиться со всем этим не будет желания.

Можно скачать и посмотреть видео (менее восьми минут), а можно выполнить 6 шагов по описанию ниже.

Установка и компиляция wxWidgets:

2. Создать переменную окружения WXWIN указывающую на папку, куда установили или распаковали (например C:\wxWidgets):

Свойства системы -> Дополнительные параметры системы -> Переменные среды -> Создать
WXWIN = C:\wxWidgets

3. Из папки C:\wxWidgets\build\msw открыть файл решения под соответствующую Visual Studio (wx_vc16.sln для Visual Studio 2019)

4. В Solution Expolorer, с помощью клавиши Shift, выделить все проекты, кроме _custom_build и зайти в Properties проектов.

5. В разделе C/C++ -> Code Generation изменить параметр Runtime Library:

Для конфигурации Debug выбрать /MTd
Для конфигурации Release выбрать /MT

6. Скомпилировать библиотеки wxWidgets по очереди для Debug и Release конфигураций.

Пробное приложение и настройка проекта в Visual Studio (для проверки)

1. В Visual Studio создать Empty Project с указанием типа приложения Desktop Application (.exe)

2. В окне View -> Property Manager для своего проекта правой кнопкой выбрать меню Add existing property sheet… и выбрать файл:

3. Создать файл main.cpp и скопировать в него содержимое файла:

4. В настройках проекта C/C++ -> Code Generation изменить (если пункт не появился — сделать пробную сборку):

Runtime Library для конфигурации Debug: /MTd
Runtime Library для конфигурации Release: /MT

5. Дополнительно, если необходимы привилегии UAC, в разделе Linker -> Manifest File:

UAC Execution Level: requireAdministrator

6. Для добавления иконки exe-файлу надо добавить ресурсный файл со следующим содержимым:

Первый реализованный прототип на C++ и wxWidgets показал, что даже нетбук справляется с отображением данных в таблице и я приступил к разработке задуманного.

Архитектурно программа состоит из двух потоков: интерфейсный и поток работы с последовательным портом. Никаких невероятно интересных алгоритмов не применялось. Код обильно снабжён комментариями и должен быть довольно понятен. Ссылка на исходники будет в конце статьи.

Первое что было сделано — раскраска ячеек данных в таблице по давности получения этих данных. Уже в первом прототипе, глядя на 17 строк данных меняющихся непрерывно значений, я понял, что надо как-то различать свежие данные и данные, которые не изменяются или меняется редко. Сделал раскраску в два этапа:

впервые пришедшие данные выделяются зелёным цветом фона ячеек
данные пришедшие повторно и далее — выделяются красным фоном, который постепенно выцветает до белого если больше эти данные не меняются

Далее мне захотелось всё-таки проверить, справляется ли последовательный порт с потоком данных. Для этого я на стороне Arduino добавил счётчики количества принятых пакетов и счетчик байтов в пакете. Эти счётчики отправляются на компьютер в пакете с идентификатором 0x000. Программа при получении этих данных не выводит их в таблицу, а отображает в отдельных информационных полях сверху. Полученные результаты даже весьма понравились. В среднем принимается до 750 пакетов/с со скоростью до 9,5 кБ/с, а это где в районе до 80 кбит/с, что вполне по силам последовательному порту. Но всё равно, обмен данными настроен по умолчанию на 500 кбит/с, пусть лучше будет запас.

Продолжая изучать что же передаётся в этих пакетах пришёл к ещё одной идее: при клике на ячейку в таблице, в окне программы справа выводить двоичное и десятичное значение этого байта, а так же брать следующий байт и дополнять до слова. Далее это слово умножать на некий коэффициент и получить десятичный результат. Звучит не очень понятно, но вот в связи с чем это делалось: обороты мотора приходят в пакете CAN ID 0x180, в первых двух байтах. Эти два байта дают некое слово, которое пропорционально оборотам. Если значение этого слова разделить на 8, то получатся текущие обороты. Поэтому указывается множитель 0,125, как обратная величина от 8. Далее это слово визуализируется в графике с динамической подстройкой по амплитуде. В принципе, множитель можно искать в обратной последовательности: нашёл ячейки, которые по графику очень похожи на обороты мотора или ещё что-то искомое, после чего подгоняется множитель для получения действительных значений.

Ну а двоичное представление позволяет искать различные битовые индикаторы. Например поиск индикаторов указателей поворота сводится к тому, чтобы включить их и наблюдать какая ячейка начинает изменяться, в примере ниже это CAN ID 0x481 байт 2. После чего клик по ячейке приводит к отображению её двоичного значения в соответствующем поле, где уже видны переключающиеся младшие два бита (левый, правый и если вместе — аварийная сигнализация).

И напоследок мне понадобилось сделать отправку некоторых управляющих данных в CAN шину и посмотреть реакцию на эти команды. В программу на Arduino был добавлен код, который принимает данные со стороны компьютера и передаёт в CAN шину. Именно на этом этапе пришлось отказаться от CyberLib, так как у неё не было поддержки прерывания поступления данных в буфер последовательного порта. В программе на компьютере добавил несколько текстовых полей, в которые можно ввести различные параметры и таблицу для просмотра ответа исполнительного устройства. В примере ниже показаны команды управления включить/отключить первую скорость вентилятора охлаждения (0x0A) и включить/отключить муфту кондиционера (0x0B).

Практически нигде не найти полные расшифровки данных производителей, тем более официальных. В лучшем случае это будут чьи-то изыскания в рамках реализации какой-то дополнительной функции. CAN sniffer может помочь в поиске этих данных. Я смог найти порядка 40 различных параметров автомобиля и ради эксперимента, на базе полученных данных, я сделал собственное управление вентилятором охлаждения.

Читайте также: