Чтение can шины автомобиля через ардуино

Цель этой статьи — рассказать о моём опыте модификации автомобиля, экспериментируя с шиной CAN.

Видео:Логический LIN пробник, цифровой тестер лин, к лайн шины автомобиля. На Ардуино, OLED I2C, TJA 1020Скачать

С чего всё началось

Сначала я решил добавить фронтальную камеру в свой 2017 Chevrolet Cruze. Поскольку у автомобиля уже есть заводская камера заднего вида, то на высоком уровне нужно было выяснить две вещи:

1. Способ передачи видео с фронтальной камеры, которую я добавлю.
2. Способ отображения на экране картинки с камеры заднего вида в любое время.

Видеочасть была простой. Из предыдущего опыта я знал, что можно сделать видеомикшер на реле.

Запуск на экране оказался более сложным, и после некоторого расследования я пришёл к выводу, что машина должна подавать сигнал от камеры заднего вида на экран через какую-то шину данных.

Видео:Arduino CAN Monitor (простейший монитор шины CAN)Скачать

Шина CAN

У Chevrolet две разные шины данных. Первая — это стандартная CAN, быстрая (500 Кбит/с) и надёжная, она используется для критических данных. Вторая — то, что GM называет LAN (GMLAN), более старая и медленная шина (33,3 Кбит/с), которая используется для данных, не связанных с безопасностью.

Мне нужен был способ прослушивать трафик по CAN, то есть снифер. Для этой цели невероятно полезно устройство PCAN.

Peak Can

Peak Can (PCAN) представляет собой USB-устройство, способное перехватывать и передавать сообщения. Благодаря программному обеспечению Pcan View можно начинать работу без особого обучения.

Поскольку камера заднего вида менее важна для безопасности, чем другие компоненты, я предположил, что искомые данные, скорее всего, будут на шине GMLAN.

Самая простая точка доступа — разъём OBD2. Я подключил Peak Can к шине GMLAN, запустил программное обеспечение — и сразу началось прослушивание трафика.

Видео:MCP2515, контроллер CAN шины с интерфейсом SPIСкачать

Интеграция

Цель состояла в том, чтобы перепроектировать вызов камеры заднего вида. Для этого с включённым снифером я повёл машину задним ходом, чтобы она включила дисплей, а затем несколько раз попробовал парковался. На протяжении всего этого процесса я заметил один ID с сообщениями, которые последовательно имитировали мои действия.

Тогда я припарковался и через Pcan View попытался передать то же самое сообщение, которое я видел, когда включался и выключался дисплей. В мгновение ока я уже взаимодействовал с шиной.

Передача сообщения через PCAN

Впрочем, я не планировал постоянно ездить с ноутбуком. Нужен был способ автоматизировать эти функции — и здесь пригодилась Arduino. Возможность напрямую получать питание 12V в сочетании с большим количеством ресурсов и поддержки в интернете сделала этот выбор очевидным.

В дополнение к Arduino для завершения проекта мне понадобилось два компонента: модуль CAN и модуль реле. По сути, Arduino — это мозг, запускающий и выполняющий код. Модуль CAN предоставляет возможность взаимодействовать с шиной данных, а реле обеспечивает питание фронтальной камеры, а также действует как видеомикшер между ней и камерой заднего вида.

Модуль mcp2515 (сверху), Arduino Uno (посередине), модуль реле (снизу)

После добавления и настройки соответствующих библиотек Arduino установил связь с автомобилем.

Прослушивание трафика через Arduino

Поскольку я уже знал, что могу запустить дисплей, то начал думать о том, КАК это сделать. Первоначальная идея состояла в том, чтобы установить на панели специальную кнопку мгновенного вызова, но я начал думать: «А что ЕЩЁ в сети можно использовать в качестве триггера?»

В ходе экспериментов я обнаружил, что по шине GMLAN также передаются сообщения с ID, соответствующим кнопке «Отмена круиз-контроля». Это было идеально, потому что круиз-контроль включается на скоростях более 65 км/ч, когда я буду использовать переднюю камеру, а на скоростях ниже 15 км/ч будет включаться камера заднего вида, чтобы помочь с парковкой, так что они никогда не будут перекрываться. После написания некоторого кода я смог заставить Arduino распознать, когда нажимается кнопка отмены круиз-контроля.

Распознавание однократного нажатия кнопки

Однако я не хотел, чтобы камера активировалась каждый раз, когда я отменяю круиз-контроль, поэтому я решил, что лучший подход — превратить её (по сути) в многофункциональную кнопку. Камера активируется только в том случае, если кнопка «дважды нажата».

Читайте также: Шкода кодиак давление в шинах зимой

После долгого уикенда изучения функции millis и отладки кода я успешно запрограммировал распознавание двойного нажатия.

Распознавание двойного нажатия

И когда я привязал его к своим командам для управления дисплеем, у меня собралась довольно крутая небольшая утилита.

Видео:Arduino CAN Sender ( Ардуино отправка пакетов в КАН шину)Скачать

Функциональность

Теперь у меня была возможность включать и выключать дисплей, но оставалась одна проблема — что насчёт камеры заднего вида? Мне нужно было, чтобы они с фронтальной камерой работали вместе, словно их так настроили на заводе.

На блок-схеме я изобразил, как я это представляю.

Я быстро понял, что для такой системы нужно в любой момент времени знать состояние трёх переменных:

• Модуль передней камеры: водитель включил или выключил его?
• Дисплей камеры: изображение на дисплее включено или выключено?
• Задний ход: автомобиль в реверсе или нет?

Не имея опыта программирования, это было очень сложно сделать, и я всё свободное время думал о разных подходах.

В конце концов, я добился успеха!

Теперь я смог реализовать операционную логику, которую контролирует реле.

На протяжении всего процесса я всё больше узнавал об Arduino и заметил, что версия Nano способна делать всё, что нужно, при этом у неё меньший размер и более низкая цена. Она идеально подходит для постоянной установки в автомобиль. Я разработал модель и распечатал на 3D-принтере корпус для размещения компонентов в качестве компактного блока для установки.

3D корпус

Видео:Как управлять автомобилем через CAN-шину?Скачать

Всё вместе

Наконец настал день, когда я увидел результаты. Хотя нужно ещё повозиться с таймингом, но было приятно видеть, что модуль корректно работает.

Включение/выключение режима парковки, включение/выключение фронтальной камеры, автоматическое переключение на камеру заднего вида и автоматическое переключение обратно

В целом, этот опыт меня многому научил и открыл глаза на возможности интеграции непосредственно с шиной CAN. Довольно удивительно, чего можно достичь соединением по двум проводам.

Видео:Как работает LIN шина автомобиля. K-Line L-Line шины данных. Лин шина автомобиля. Lin-bus networkСкачать

Digitrode

Видео:CanHacker из 2CAN модуля своими руками КанХакер подробно в деталяхСкачать

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Arduino и MCP2515 – интерфейс CAN для Arduino

Видео:Контролька на Arduino, с функциями осциллографа, поиска CAN шины, частотомера, вольтметра, прозвонкиСкачать

Arduino и MCP2515: принцип работы, подключение, схема, код

CAN (Controlled Area Network) – это стандарт шины, который позволяет микроконтроллеру и его периферийным устройствам обмениваться данными без необходимости использования хост-устройства или компьютера. Протокол CAN, разработанный Robert Bosch GmbH, в основном используется в автомобилях для связи между блоком управления и его компонентами.

Например, блок управления двигателем является основным средством управления, используемым в автомобиле. Этот блок подключен ко многим датчикам и исполнительным механизмам, таким как механизмы контроля потока воздуха, давления, температуры, управления клапанами, двигатели для контроля воздуха и т. д. Связь между этими модулями и блоком управления осуществляется через шину CAN. В этом проекте мы узнаем о модуле контроллера CAN MCP2515, о том, как связать контроллер шины CAN MCP2515 с Arduino, и, наконец, о том, как обеспечить связь между двумя платами Arduino с помощью двух контроллеров CAN MCP2515 и самого протокола CAN.

Видео:Arduino CAN Sender ID 29bit (Ардуино отправка пакетов в КАН шину c 29bit CAN ID)Скачать

Модуль MCP2515

Контроллер шины CAN MCP2515 – это простой модуль, который поддерживает протокол CAN версии 2.0B и может использоваться для связи со скоростью 1 Мбит/с. Для того, чтобы настроить полную систему связи, вам потребуется два модуля шины CAN. Модуль, используемый в проекте, показан на рисунке ниже.

Этот конкретный модуль основан на ИС контроллера CAN MCP2515 и ИС приемопередатчика TJA1050. Микросхема MCP2515 представляет собой автономный контроллер CAN и имеет встроенный интерфейс SPI для связи с микроконтроллерами. Что касается микросхемы TJA1050, она действует как интерфейс между ИС контроллера MCP2515 и физической шиной CAN.

MCP2515 – это основной контроллер, который состоит из трех основных подкомпонентов: модуля CAN, логики управления и блока SPI. Модуль CAN отвечает за передачу и прием сообщений на шине CAN. Логика управления управляет настройкой и работой MCP2515, взаимодействуя со всеми блоками. Блок SPI отвечает за интерфейс связи SPI.

Читайте также: Давление в шинах бычок 225r16c

На следующем рисунке показана схема CAN-модуля MCP2515, а также показано, как микросхема MCP2515 и TJA1050 подключены к модулю.

Видео:Кан шина, что это? Поймет школьник! принцип работыСкачать

Схема подключения Arduino и MCP2515

На следующем рисунке показана принципиальная схема подключения модуля CAN MCP2515 с Arduino и связь между двумя Arduino по протоколу CAN.

Видео:CAN шина👏 Как это работаетСкачать

Код программы для взаимодействия Arduino и MCP2515

Прежде чем углубляться в код, вам необходимо скачать библиотеку для модуля MCP2515. Есть много библиотек, но здесь мы использовали эту: https://github.com/Seeed-Studio/CAN_BUS_Shield. Загрузите ее и поместите извлеченное содержимое в каталог библиотек Arduino. Поскольку сеть CAN включает в себя модуль передатчика и модуль приемника, код также делится на код передатчика и код приемника.

Работа этого проекта очень проста, так как вся работа выполняется библиотеками (SPI и CAN). Поскольку CAN является связью на основе сообщений, вам необходимо отправить сообщение в диапазоне от 0 до 8 байтов.

В этом проекте передатчик отправляет сообщение 1 1 2 3 0 5 6 7. Это сообщение передается по шине CAN, и получатель получает это сообщение, что отображается на его последовательном мониторе. Кроме того, 0-й и 4-й биты, то есть 1 и 0 в вышеуказанной последовательности, извлекаются приемником отдельно и включают и выключают светодиод, подключенный к контакту 2 платы Arduino.

Видео:Arduino CAN Hacker, CAN Monitor, CAN Sender разбор вопросовСкачать

Хакаем CAN шину авто. Виртуальная панель приборов

В первой статье «Хакаем CAN шину авто для голосового управления» я подключался непосредственно к CAN шине Comfort в двери своего авто и исследовал пролетающий траффик, это позволило определить команды управления стеклоподъемниками, центральным замком и др.

В этой статье я расскажу как собрать свою уникальную виртуальную или цифровую панель приборов и получить данные с любых датчиков в автомобилях группы VAG (Volkswagen, Audi, Seat, Skoda).

Мною был собран новый CAN сниффер и CAN шилд для Raspberry Pi на базе модуля MCP2515 TJA1050 Niren, полученные с их помощью данные я применил в разработке цифровой панели приборов с использованием 7″ дисплея для Raspberry Pi. Помимо простого отображения информации цифровая панель реагирует на кнопки подрулевого переключателя и другие события в машине.

В качестве фреймворка для рисования приборов отлично подошел Kivy для Python. Работает без Иксов и для вывода графики использует GL.

1. CAN сниффер из Arduino Uno
2. Подслушиваем запросы с помощью диагностической системы VAG-COM (VCDS)
3. Разработка панели приборов на основе Raspberry Pi и 7″ дисплея
4. Софт панели приборов на Python и Kivy (UI framework)
5. Видео работы цифровой панели приборов на базе Raspberry Pi

Под катом полная реализация проекта, будет интересно!

Водительская дверь открыта

CAN сниффер из Arduino Uno

Чтобы послушать, что отправляет VCDS в CAN шину я собрал сниффер на макетке из Arduino и модуля MCP2515 TJA1050 Niren.

Схема подключения следующая:

Для прослушивания трафика использовал анализатор CanHackerV2 и прошивку arduino-canhacker для Arduino, которая реализует API совместимое с этой программой. Прошивка в гите https://github.com/autowp/arduino-canhacker.

CanHackerV2 позволяет смотреть пролетающий трафик, записывать и проигрывать команды с заданным интервалом, что очень сильно помогает в анализе данных.

Подслушиваем запросы с помощью диагностической системы VAG-COM (VCDS)

Описание VCDS с официального сайта ru.ross-tech.com:

Программно-аппаратный сканер VCDS предназначен для диагностики электронных систем управления, устанавливаемых на автомобилях группы VAG. Доступ ко всем системам: двигатель, ACP, АБС, климат-контроль, кузовая электроника и т.п., считывание и стирание кодов неисправностей, вывод текущих параметров, активация, базовые установки, адаптация, кодирование и т.п.

Подключив сниффер к линиям CAN_L и CAN_H в диагностическом шнурке я смог увидеть какие запросы делает VCDS и что отвечает авто.

Особенность авто группы VAG в том, что OBD2 разъем подключен к CAN шине через шлюз и шлюз не пропускает весь гуляющий по сети трафик, т.е. подключившись в OBD2 разъем сниффером вы ничего не увидите. Чтобы получить данные в OBD2 разъёме нужно отправлять шлюзу специальные запросы. Эти запросы и ответы видно при прослушивании трафика от VCDS. Например вот так можно получить пробег.

Читайте также: По дворам свистят шины четкий

В VCDS можно получить информацию почти с любого датчика в машине. Меня в первую очередь интересовала информация, которой вообще нет на моей приборке, это:

• температура масла
• какая именно дверь открыта

Скорость, обороты, температура ОЖ, пробег, расход, место в баке и другие запросы я тоже получил, для справки размещу.

Разработка панели приборов на основе Raspberry Pi и 7″ дисплея

В качестве аппаратной части я выбрал Raspberry Pi. Была идея использовать Android планшет, но показалось, что на Raspberry Pi будет проще и быстрее. В итоге докупил официальный 7″ дисплей, и сделал CAN шилд из модуля TJA1050 Niren.

OBD2 штекер использовал от старого ELM327 адаптера.

Используются контакты: CAN_L, CAN_H, +12, GND.

Тесты в машине прошли успешно и теперь нужно было все собрать. Плату дисплея, Raspberry Pi и блок питания разместил на куске черного пластика, очень удачно подобрал пластмассовые втулки, с ними ничего не болтается и надежно закреплено.

Местом установки выбрал бардачок на торпедо, которым я не пользуюсь. По примеркам в него как раз помещается весь бутерброд.

Напильником довел лист черного пластика до размера крышки бардачка, к нему прикрепил бутерброд и дисплей. Для прототипа сойдет, а 3D модель с крышкой для дисплея и всеми нужными крепежами уже в разработке.

Софт панели приборов на Python и Kivy (UI framework)

Параллельно со сборкой самой панели приборов я вел разработку приложения для отображения информации с датчиков. В самом начале я не планировал какой либо дизайн.

Первая версия панели приборов

По мере разработки решил визуализировать данные более наглядно. Хотел гоночный дизайн, а получилось, что-то в стиле 80-х.

Вторая версия панели приборов

Продолжив поиски более современного дизайна я обратил внимание какие цифровые приборки делают автопроизводители и постарался сделать что-то похожее.

Третья версия панели приборов

Ранее, я никогда не разрабатывал графические приложения под Linux поэтому не знал с чего начать. Вариант на вебе простой в разработке, но слишком много лишних компонентов: иксы, браузер, nodejs, хотелось быстрой загрузки. Попробовав Qt PySide2 я понял, что это займет у меня много времени, т.к. мало опыта. Остановился на Kivy — графический фреймворк для Python, простой в понимании с полной библиотекой графических элементов и дающий возможность быстро создать мобильный интерфейс.

Kivy позволяет запускать приложение без Иксов, прямо из консоли, в качестве рендера используется OpenGL. Благодаря этому полная загрузка системы может происходить за 10 секунд.

Алгоритм работы следующий, используется 3 потока:

1. В главном потоке работаем с графическими элементы (спидометр, тахометр, часы, температуры и др) на экране
2. Во втором потоке каждые 5 мс делаем опрос следующего датчика
3. В третьем потоке слушаем CAN шину, получив ответ парсим его и обновляем соответствующий графический элемент

Работает стабильно, самый долгий процесс в разработке был связан с рисованием дизайна. На данный момент обкатываю решение и потихоньку пишу мобильное приложение для iOS, чтобы любой мог попробовать цифровую панель приборов.

Проект цифровой панель приборов открытый. Рад буду предложениям и комментариям!

Видео работы цифровой панели приборов на базе Raspberry Pi

Приложение на телефон Виртуальная панель приборов

Для телефона написал приложение — виртуальная панель приборов, данные от машины передаются через ELM327 Wi-Fi адаптер. Адаптер подключается в OBD2 разъем, делает запросы по CAN шине и возвращается ответы в приложение по Wi-Fi.

Приложение VAG Virtual Cockpit уже в AppStore. Пока, что только под iPhone/iPad, но Android версия планируется. Приложение решил сделать платным с минимальной символической стоимостью.
Если есть желание поддержать проект, то вот ссылка на приложение, принимаю любые замечания и предложения!
VAG Virtual Cockpit

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
  • Правообладателям
  • Политика конфиденциальности

  🎥 Видео

  CAN Hacker своими руками пример чтения кан шины с помощью ARDUINO MCP2515Скачать

  

  Трансиверы CAN шины TJA1050, MCP2551 как альтернатива RS485Скачать

  

  LIN шина - пример работы. LIN bus exampleСкачать

  

  Экспресс диагностика CAN шины на автомобиле. №21Скачать

  

  Универсальная плата CAN шиныСкачать

  

  Как CanHacker , но дешевле от CDEBYTEСкачать

  

  Вебинар: Как найти любые данные из CAN-шины любого автомобиля?Скачать

  

  🔌 OBD2 симулятор на Arduino и CAN Bus MCP2515Скачать