Подключение по can шине старлайн

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 20.09.2024

Беспилотный автомобиль StarLine на платформе Lexus RX 450h — научно-исследовательский проект, стартовавший в 2018 году. Проект открыт для амбициозных специалистов из Open Source Community. Мы предлагаем всем желающим поучаствовать в процессе разработки на уровне кода, опробовать свои алгоритмы на реальном автомобиле, оснащенном дорогостоящим оборудованием. Для управления автомобилем было решено использовать Apollo, открытый фреймворк. Для работы Apollo нам необходимо было подключить набор модулей. Эти модули помогают программе получать информацию об автомобиле и управлять им по заданным алгоритмам.

К таким модулям относятся:

модуль позиционирования автомобиля в пространстве с помощью GPS-координат;
модуль управления рулем, ускорением и торможением авто;
модуль состояния систем автомобиля: скорость, ускорение, положение руля, нажатие на педали и т.д.;
модуль получения информации об окружении автомобиля. С этим справятся ультразвуковые датчики, камеры, радары и лидары.

Теоретическая часть

Что такое CAN-шина

В современных автомобилях управление всеми системами взяли на себя электронные блоки (Рис. 1.). Электронные блоки — это специализированные компьютеры, каждый из которых имеет все необходимые интерфейсы для интеграции с автомобилем. С помощью цифровых интерфейсов связи, блоки объединяются в сеть для обмена информацией друг с другом. Самые распространенные цифровые интерфейсы в автомобилях — CAN, LIN, FLEXRay. Из них наибольшее распространение получил именно CAN.

Рис. 1. Шина CAN автомобиля.

На физическом уровне шина представляет собой витую пару из медных проводников. Сигнал передается дифференциально, за счет чего достигается высокая помехоустойчивость.

Рис. 2. Физическое представление сигнала в CAN шине

Посредством CAN шины можно получать информацию о состоянии различных датчиков и системах автомобиля. Также по CAN можно управлять узлами автомобиля. Именно эти возможности мы и используем для своего проекта.

Мы выбрали Lexus RX, потому что знали, что сможем управлять всеми необходимыми узлами по CAN. Так как самое сложное при исследовании автомобиля — это закрытые протоколы. Поэтому одной из причин выбора именно этой модели авто стало наличие описания части протокола CAN-шины в opensource-проекте Openpilot.

Правильно управлять автомобилем — означает понимать, как работают механические части систем автомобиля. Нам было необходимо хорошо понимать, как правильно работать с электроусилителем или управлять замедлением автомобиля. Ведь, например, при повороте колеса создают сопротивление на рулевое управление, что вносит свои ограничения на управление при повороте. Некоторые системы невозможно использовать без ввода авто в специальные рабочие режимы. Эти и другие детали нам пришлось изучать в процессе работы.

Электроусилитель руля

Электроусилитель устанавливается на рулевой вал автомобиля, части которого соединены между собой торсионным валом. На торсионный вал устанавливается датчик величины крутящего момента (Torque Sensor). При вращении руля происходит скручивание торсионного вала, которое регистрируется датчиком момента. Данные, полученные от датчика момента, датчиков скорости и оборотов коленвала, поступают в электронный блок управления ECU. А ECU, в свою очередь, уже вычисляет необходимое компенсационное усилие и подает команду на электродвигатель усилителя.

Рис. 3. Схематичное изображение системы электроусилителя руля

Видео: cистема LKA рулит автомобилем с помощью системы EPS.

Электронная педаль газа

Дроссельная заслонка — это механизм регулировки количества топливной смеси, которая попадет в двигатель. Чем больше смеси попадет, тем быстрее едет автомобиль.
Электронная педаль газа — это система, которая задействует работу нескольких электронных узлов. Сигнал о положении педали, при ее нажатии, поступает в блок управления двигателем ECM (Engine Control Module). ECM, на основе этого сигнала, рассчитывает необходимое количество топлива, которое нужно подать в двигатель. В зависимости от необходимого количества топлива, ECM регулирует угол открытия дроссельной заслонки.

Рис. 4. Система электронной педали газа.

Видео: Для работы круиз-контроля используется управление электронной педалью газа.

Электронные системы помощи водителю

Мы купили автомобиль, который оборудован множеством цифровых блоков и систем помощи водителю (ADAS). В нашем проекте мы используем LKA, ACC и PCS.

LKA (Lane Keep Assist) — это система удержания в полосе, которая состоит из фронтальной камеры и вычислительного блока. LKA удерживает автомобиль в полосе движения, когда водитель, например, отвлекся. Алгоритмы в вычислительном блоке получают данные от камеры и на их основе принимают решение о состоянии автомобиля на дороге. Система способна понимать, что автомобиль неконтролируемо движется к правой или левой полосе. В таких случаях подается звуковой сигнал для привлечения внимания водителя. При пересечении полосы система сама скорректирует угол поворота колес так, чтобы автомобиль остался в полосе движения. Система должна вмешиваться только в том случае, если осознает, что маневр между полосами движения не был вызван действием водителя.

ACC (Adaptive Cruise Control) — система адаптивного круиз-контроля, который позволяет выставить заданную скорость следования. Автомобиль сам ускоряется и притормаживает для поддержания нужной скорости, при этом водитель может убрать ногу с педалей газа и тормоза. Этот режим удобно использовать при езде по скоростным магистралям и автострадам. Адаптивный круиз контроль способен видеть препятствия впереди автомобиля и притормаживать для избежания столкновения с ними. Если впереди автомобиля едет другое транспортное средство с меньшей скоростью, ACC сбавит скорость и будет следовать за ним. При обнаружении статичного объекта, ACC сбавит скорость до полной остановки. Для обнаружения объектов перед автомобилем такая система использует радар с миллиметровым диапазоном длин волн. Обычно такие радары работают на частоте 24-72 ГГц и способны уверенно видеть объекты на расстоянии до 300 метров. Радар обычно установлен за передним значком на решетке радиатора.

PCS (Pre-Collision System) — система предотвращения столкновения. Система призвана предотвратить столкновение с автомобилем, который движется впереди. При неизбежности столкновения, система минимизирует урон от столкновения. Здесь так же используются радар для оценки расстояния до объекта и фронтальная камера для его распознавания. Фронт PCS прогнозирует вероятность столкновения на основе скорости автомобиля, расстояния до объекта и его скорости. Обычно у системы есть два этапа срабатывания. Первый этап — система звуком и индикацией на приборной панели оповещает об опасности водителя. Второй этап — активируется экстренное торможение с помощью системы ABS, и включаются преднатяжители ремней безопасности.

Практическая часть

Управление рулем

Первое, что захотелось сделать нашей команде, — это научиться рулить. Рулем в автомобиле могут управлять две системы: парковочный ассистент IPAS (Intelligent Park Assist) и LKA.

IPAS позволяет задавать напрямую угол поворота рулевого колеса в градусах. Так как в нашем автомобиле нет данной системы, проверить и освоить рулевое управление таким способом нельзя.

Поворот руля влево на 360 градусов

Поворот руля вправо на 270 градусов

Рис. 5. Команда управления рулем с помощью системы LKA

На графике (Рис. 6.) представлена диаграмма работы LKA. Torque Sensor — значение с датчика момента на торсионном валу. Torque Cmd — команда от LKA для управления рулем. Из картинки видно, как происходит подруливание LKA для удержания автомобиля в полосе. При переходе через ноль меняется направление поворота руля. Т.е. отрицательное значение сигнала говорит о повороте вправо, положительное — влево. Удержание команды в нуле говорит об отсутствии управления со стороны LKA. При вмешательстве водителя, система перестает выдавать управление. О вмешательстве водителя LKA узнает с помощью второго датчика момента на валу со стороны рулевого колеса.

Рис. 6. График работы системы LKA

Нам предстояло проверить работу команды управления рулем. С помощью модуля StarLine Сигма 10 мы подготовили прошивку для проверки управления. StarLine Сигма 10 должен выдавать в CAN-шину команды на поворот руля влево или вправо. На тот момент у нас не было графического интерфейса для управления модулем, поэтому пришлось использовать штатные средства автомобиля. Мы нашли в CAN-шине статус положения рычага круиз-контроля и запрограммировали модуль таким образом, что верхнее положение рычага приводило к повороту руля вправо, нижнее положение — к повороту влево (Рис. 7).

Рис. 7. Первые попытки рулить

На видео видно, что управление осуществляется короткими секциями. Это возникает по нескольким причинам.

Первая из причин — это отсутствие обратной связи. Если расхождение между сигналом Torque Cmd и Torque Sensor превышает определенное значение Δ, система автоматически перестает воспринимать команды (Рис. 8). Мы настроили алгоритм на корректировку выдаваемой команды (Torque CMD) в зависимости от значения момента на валу (Torque Sensor).

Рис. 8. Расхождение сигнала приводит к ошибке работы системы

Следующее ограничение связано с системой защиты встроенной в EPS. Система EPS не позволяет командами от LKA рулить в широком диапазоне. Что вполне логично, т.к. при езде по дороге резкое маневрирование не безопасно. Таким образом, при превышении порогового значения момента на валу, система LKA выдает ошибку и отключается (Рис. 9).

Рис. 9. Превышение порогового значения регулировки момента на валу

Рис. 11. Плавная регулировка поворота руля без ошибок

Управление газом

Система адаптивного круиз-контроля ACC управляет ускорением и торможением программно по CAN-шине. Блок управления двигателем ECU принимает команды DSU, если необходимо ускориться — активирует электронную педаль газа. Для торможения автомобиля используется рекуперативное торможение. При этом на торможение и ускорение используется одна команда, отличаются только значения.

Команда управления ускорением или замедлением представлена на рисунке 12. Она состоит из величины ускорения ACCEL_CMD, пары служебных бит и контрольной сумма Checksum. Для ускорения автомобилем значение ACCEL_CMD положительное, для замедления — отрицательное. Ускорение задается в диапазоне от 0 до 3 м/с^2, замедление аналогично, но со знаком минус. Для отправки данных в шину необходимо пересчитать желаемое ускорение или замедление с коэффициентом 0,001. Например, для ускорения 1 м/с^2, ACCEL_CMD = 1000 (0x03E8).

Рис. 12. Команда управления ускорения/замедления автомобиля

Мы сняли логи со штатной системы ACC и проанализировали команды. Сравнили с имеющимся у нас описанием команд и приступили к тестированию.

Рис. 13. Лог управления ускорением/замедлением системы адаптивного круиз-контроля ACC (выделено маркером)

Здесь не обошлось без трудностей. Мы выехали на дорогу с оживленным трафиком для тестирования команды ускорения. Команды управления ускорением или замедлением автомобиля работают только при активированном круиз контроле, не достаточно активировать его кнопкой. Необходимо найти движущийся впереди автомобиль и включить режим следования за ним.

Рис. 14. Активация круиз контроля происходит при наличии впереди другого траснпортного средства

С помощью модуля StarLine Сигма 10 посылаем команду ускорения, и автомобиль начинает набирать скорость. К этому моменту мы подключили графический интерфейс для управления модулем StarLine Сигма 10. Теперь мы управляем рулем, ускорением и торможением с помощью кнопок в приложении.

Команды работали до тех пор, пока не потеряли автомобиль впереди. Система круиз-контроля отключилась, а следовательно, и команды ускорения перестали работать.
Мы приступили к исследованию возможности использовать команды без активного круиз-контроля. Пришлось много времени потратить на анализ данных в шине CAN, чтобы понять как создать условия для работы команд. Нас интересовало, в первую очередь, какой блок блокирует выполнение команд ACC на ускорение или замедление. Пришлось изучить какие ID идут от DSU, LKA, радара и камеры, подсовывая липовые данные различных датчиков.

Наша идея заключалась в подмене данных радара. Мы сняли лог следования за автомобилем, вытащили из него данные радара в момент следования. Теперь, после включения круиз-контроля, мы посылаем фейковые данные о наличии впереди идущего авто. Получается обманывать наш автомобиль, говоря что впереди движется другое авто на конкретном расстоянии.

a) б)
Рис. 15. Активация круиза: a) попытка активировать без подмены данных радара; б) активация при подмене данных от радара.

Когда запускаем нашу обманку, на приборной панели загорается значок наличия впереди идущего автомобиля. Теперь мы можем тестировать наше управление. Запускаем команду на ускорение, и автомобиль начинает быстро ускоряться.

Как мы уже узнали, команда на ускорение и замедление одна. Поэтому тут же проверили и замедление. Поехали на на скорости с активным круиз-контролем, запустили команду на торможение, и авто сразу же замедлилось.

В итоге сейчас получается разгонять и замедлять автомобиль именно так, как нам было нужно.

Что еще мы используем

Для создания беспилотника необходимо управление вспомогательными системами: поворотниками, стоп-сигналами, аварийной сигнализацией, клаксоном и пр. Всем этим так же можно управлять по CAN шине.

Оборудование и ПО

Для работ с автомобилем сегодня мы используем набор различного оборудования:

Беспилотный автомобиль StarLine — это открытая площадка для объединения лучших инженерных умов России и мира с целью создания прогрессивных технологий беспилотного вождения, которые сделают наше будущее безопасным и комфортным.

Что такое 2can 2lin в сигнализации Starline и как им пользоваться?

Многих автовладельцев, выбирающих надежную охранную систему, интересует, что такое 2can 2lin в сигнализации Starline.

Если объяснять простыми словами, это такой специальный модуль, при котором подключение сигналки к электронному блоку автомобиля происходит через его цифровую шину.

Шина – центральный кабель, к которому подсоединены все рабочие контроллеры.

Что такое 2CAN 2LIN?

Предлагаем поэтапно разобрать самые важные моменты.

1. Что это за комплектация такая, 2CAN 2LIN

Каждая модель сигнализации Старлайн имеет несколько вариаций, различающихся между собой наличием дополнительных модулей. Например, у Старлайн а93, есть версии ECO, GSM, CAN+ LIN, а также 2CAN+ 2LIN.

ECO – самая простая модификация, с минимальным набором базовых функций. GSM оснащена встроенным модулем для SIM карты. Если на упаковке охранной системы есть обозначение CAN+ LIN или 2CAN+ 2LIN, значит в ее комплектацию входит дополнительный блок для подключения через цифровой кабель.

В чем разница между CAN+ LIN и 2CAN+ 2LIN? С точки зрения физики, это два одинаковых понятия, просто сигнализация с 2CAN 2LIN устанавливается на автомобили, выпущенные после 2010 года. Более старые тачки поддерживают CAN LIN.

Список машин, которые поддерживают модуль 2CAN 2LIN, можно посмотреть тут:
Сайт Старлайн

2. Что такое CAN LIN шины?

Итак, теперь вы знаете, что 2can 2lin в сигнализциях Starline – это, по сути, такой способ подключения. Рассмотрим, что он из себя представляет.

CAN – расшифровывается, как Controller Area Network. Из перевода выходит, это некая цифровая сеть из датчиков, контроллеров и исполнительных устройств. Связь между ними обеспечивает КАН шина (кабель), по которой и происходит общение между разными электронными блоками

CAN шиной сегодня оборудованы все новые тачки. Она связывает электронные модули автомобиля, обеспечивая между ними качественное и непрерывное взаимодействие. LIN шина — тоже цифровая магистраль, только однопроводная. Это такая упрощенная вариация КАН кабеля. Блок 2CAN 2LIN в сигнализациях Старлайн позволяет подключиться к этим сетям, то есть стать их полноправной электронной единицей.

Вот для чего нужен модуль 2can 2lin Starline.

3. Зачем это нужно?

Устаревшая альтернатива цифровому подключению – аналоговое. Это значит, каждая функция сигнализации Старлайн подключается к исполнительному компоненту отдельным проводом. Таким образом, полный монтаж охранного комплекта аналоговым способом требует от 10 до 20 точек врезки в центральную проводку авто!

Цифровой же способ подключения по CAN LIN дает возможность подсоединиться ко всем электронным устройствам автомобиля через всего 2 провода (витая пара CAN-H и CAN-L). Чувствуете разницу?

Плюсы и минусы 2CAN 2LIN

Выше мы разобрали, что 2CAN Starline – это такой дополнительный блок охранного комплекта, позволяющий осуществить подключение к авто по центральной CAN LIN магистрали.

В чем его главные преимущества?

Защита по шинам CAN, LIN усложняет автоугонщикам задачу по деактивации сигнализации;
Минимальное вмешательство в штатную проводку;
Высокая надежность подключения;
Из-за общей цифровой сети, электроника функционирует максимально штатно. То есть, если вы открываете тачку с брелока Старлайн, система думает, что вы нажали клавишу на родном ключе. Кстати, очень удобно, если с основного брелка дверь не открывается;
Возможность активировать дополнительный функционал, что во много раз повышает комфорт использования как машины, так и сигнализации.

А вот недостаток, после детального изучения, выявился только один: комплектация Старлайн с 2CAN 2LIN стоит дороже стандартного ECO пакета. Однако, удобство, как говорится, стоит денег.

Делайте правильный выбор и не экономьте на своем комфорте.

Зачем в сигнализации две can шины

Существует два типа установки автосигнализаций StarLine на автомобиль.

Первый тип — аналоговый способ подключения.
Каждый импульс от автосигнализации StarLine идет по своему проводу к исполнительному элементу (например: открытие или закрытие ЦЗ), состояние каждой зоны так же сообщается по своему отдельному проводу (например: открытие или закрытие двери). Таким образом, для подключения автосигнализации к авто и реализации необходимого функционала (например: автозапуск двигателя или дистанционное открытие багажника) необходимо сделать от 7 до 20 точек подключений, врезаясь в штатную проводку автомобиля!. Весь модельный ряд StarLine имеет возможность подключения по аналогу.

Для чего нужен КАН-модуль в автосигнализации

Но в то же время сейчас уже и на бюджетных моделях есть CAN-шина, которая позволяет считывать с нее диагностические данные и управлять исполнительными механизмами – например, теми же замками дверей. Установив в сигнализацию модуль КАН-шины, мы сможем получать нужные данные о состоянии автомобиля и по возможности управлять им, подсоединив всего два или четыре провода (зависит от архитектуры проводки – либо мы подключаемся только к одной шине, либо раздельно к шинам двигателя и кузова).

При этом CAN-модуль имеет собственную прошивку, что позволяет легко адаптировать автосигнализацию к разным машинам, не затрагивая прошивку самого центрального блока, который остается универсальным для всех моделей машин. Такая сигнализация станет гораздо более гибкой в настройке, сможет лучше адаптироваться к особенностям конкретной модели авто.

Принцип действия КАН-модуля

Кан-модуль для сигнализации фактически является интерфейсным блоком, который позволяет прошивке охранной системы управлять цепями автомобиля типизированным образом. Например, при постановке автомобиля на охрану центральный блок подает на CAN-модуль соответствующую команду, а дальнейшие действия уже будут определяться прошивкой модуля. Однократно выполнив программирование КАН-модуля в процессе установки, о нем в дальнейшем можно просто забыть – сервисные функции сигнализации можно будет настраивать так же, как если бы его и не было.

Нужен ли CAN-модуль для моей машины?

Чтобы получить ответ на этот вопрос, проще всего ознакомиться с функциями, которые выбранная сигнализация может обеспечить через CAN-шину. При этом нужно учитывать, что ведущие производители охранных комплексов постоянно обновляют прошивки модулей и их список постоянно расширяется. То есть, если CAN-шина физически присутствует в автомобиле, помимо упрощения установки мы получим еще и больший набор функций по сравнению с аналоговым подключением.

Видео:Что такое кан модуль.

Настройка CAN-модуля

Рассмотрим процесс программирования модуля CAN-шины на примере популярной StarLine A93. Сам модуль устанавливается непосредственно на плату центрального блока, где предусмотрены специальные гнезда. На плате модуля есть USB-разъем, который в дальнейшем позволит обновлять прошивку.

Чтобы войти в режим программирования модуля, временно отключите от сигнализации разъемы питания и CAN-шины. Зажав кнопку Valet, возвращаем на место разъем питания и продолжаем удерживать кнопку, пока не отзвучат пять сигналов сирены.

Далее настраиваются функции модуля, для чего предусмотрено несколько уровней меню:

Статусные функции: двукратное нажатие Valet
Управляющие функции: трехкратное нажатие
Дополнительные функции: четыре нажатия

Ещё кое-что полезное для Вас:

В дальнейшем, когда прошивка обновится, появятся дополнительные функции, можно будет просто активировать их в настройках CAN-модуля, не отключая ранее выведенные в штатную проводку аналоговые каналы.

Шина – центральный кабель, к которому подсоединены все рабочие контроллеры.

А теперь, чуть подробнее.

Что такое 2CAN 2LIN?

Предлагаем поэтапно разобрать самые важные моменты.

1. Что это за комплектация такая, 2CAN 2LIN

В чем разница между CAN+ LIN и 2CAN+ 2LIN? С точки зрения физики, это два одинаковых понятия, просто сигнализация с 2CAN 2LIN устанавливается на автомобили, выпущенные после 2010 года. Более старые тачки поддерживают CAN LIN.

Список машин, которые поддерживают модуль 2CAN 2LIN, можно посмотреть тут:
Сайт Старлайн

2. Что такое CAN LIN шины?

Вот для чего нужен модуль 2can 2lin Starline.

3. Зачем это нужно?

Плюсы и минусы 2CAN 2LIN

В чем его главные преимущества?

Защита по шинам CAN, LIN усложняет автоугонщикам задачу по деактивации сигнализации;
Минимальное вмешательство в штатную проводку;
Высокая надежность подключения;
Из-за общей цифровой сети, электроника функционирует максимально штатно. То есть, если вы открываете тачку с брелока Старлайн, система думает, что вы нажали клавишу на родном ключе. Кстати, очень удобно, если с основного брелка дверь не открывается;
Возможность активировать дополнительный функционал, что во много раз повышает комфорт использования как машины, так и сигнализации.

Всем категорический привет !
Давненько я тут ничего не постил, да и заходить на сайт перестал практически. В один непрекрасный момент тут стало скучновато — в основном записи о том, как кто купил/помыл/обмыл машину, какие колеса поставил и какие плюшки с алиэкспресса приделал ;-) Собственно, у меня тоже ничего такого выдающегося не случалось — был я на ТО-1, менял передние боковые стёкла по гарантии, не так давно менял масло, через 5 т.км. мне уже пора на ТО-2)
А тут было дело в воскресенье, было скучно, чесались руки и захотелось в машине поковорыться, благо повод для этого был знатный. Каждое буднее утро я запускал машину с брелка, выходил к ней с спортивной сумкой, которую надо кинуть в багажник, да вот незадача: ни со штатного ключа, ни с брелка Starline A63 не получалось открыть багажник. Приходилось по старинке, как на 2106, лезть ключом в замочную скважину 5ой двери и открывать вручную. Я устранил эту проблему, а заодно захотелось мне пронести просвещение в массы. Устраивайтесь поудобнее))
Disclamer — я ничего не имею с рекламы продукции Starline, просто их система для меня оказалась наиболее удобной и продуманной.
Что такое CAN и LIN
Для начала выдержка из великой Википедии:
CAN (англ. Controller Area Network — сеть контроллеров) — стандарт промышленной сети, ориентированный, прежде всего, на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи — последовательный, широковещательный, пакетный.

Как можете видеть, не всё в этой машине так просто, как некоторым кажется ;-) 21ый век на дворе, как никак…

Наверняка же есть минусы ?
Да, есть минусы. Аж один. ЦБКЭ при работающем моторе наотрез отказывается воспринимать команду на открытие багажника с кнопки на штатном ключе и, соответственно, с брелка Starline. Следовательно, при запущенном двигателе(поддержка зажигания или работа на АЗ) вы с брелка не откроете багажник. И это реально неудобно, надо или открывать дверь водителя и нажимать кнопку открытия багажника или пихать ключ в замок багажника и открывать им. Хотя не такой уж это минус, далеко каждый с этим столкнётся, хотя я вот каждое утро с этим сталкивался))
Но даже у этого минуса есть простое решение.
Как открывать багажник с пульта сигналки при работающем двигателе ?
Для этого необходимо задействовать дополнительный канал сигнализации. Открываем альбом электросхем на 2192/2194 и находим в нём кнопку открытия багажника с места водителя:

Читайте также: