文章總列表

ESP32做汽車封包紀錄器

緣起

我手邊的CAN Bus工具很難用，做實驗很痛苦；我想根本解決一些問題

  • 遠端分析：去地下室分析得餵蚊子，我想在家裡幹活兒
  • 容易操作：操作Linux連我都嫌麻煩，我想點web網頁
  • 常駐車上：樹莓派的耗電太高，MCU能達成uA等級待機耗電

萬丈高樓平地起，先用ESP32可以上車紀錄數據，後面還有很多事能做


硬體設計

藍色電路板是ESP32C3開發版，跳線接綠色電路板CAN收發晶片；背面放Micro-SD卡插座，加上OBD2接頭，硬體原型就做好了。電源暫時用USB-C，之後再考慮從OBD2拉電


CAN BUS

ESP32的CAN bus我搞過，CAN封包導入資料紀錄器，很快就能錄數據，以及轉檔。讓樹梅派用極速送出50000個封包，數值遞增，確定沒掉任何封包，紀錄器就搞定了


上車實驗

把ESP32板子上車紀錄，照影片按遙控器，按兩下鎖定，等一下，再按兩下鎖定。我們要在汽車網路上找到關鍵封包


VOLVO車的封包格式長下圖，VOLVO沒公開定義，我也看不懂



逆向工程來找吧，上圖can1 xxx三個數值是ID，可以看成是資料分類。最早用EXCEL分析

  • 把上圖導入EXCEL，照ID分類，找出unique封包，並且計算出現幾次
  • 我們按遙控器四下，找出所有出現4次的封包
  • 然後用Linux的candump錄下封包，搭配grep肉眼仔細觀察


上述流程後來變成自製工具，把Log塞入網頁，為每個ID繪圖



畫出一堆圖，下面這個圖四個點不就對上遙控器手勢？AI說這招是資料指紋化，不關心意義，只關心資料變了嗎，以及變成哪種狀態


實際狀態

實際做實驗還是得吃苦的，掙扎一個小時沒錄出來；先鎖車再實驗呢？到車外餵蚊子，再掙扎一下才錄到這些信號


效能優化

轉檔有夠慢，10000個封包紀錄檔392KB要22.3秒


修改軟體架構反覆做實驗，這個例子最後優化到1.48秒，大概15倍加速，堪用了

  • 效能基準線是22.3秒
  • 加大檔案讀寫緩衝區，效能變超爛（ 217.42s），9.74x
    因為呼叫fseek()讓緩衝區作廢，更大緩衝區等於讀更多資料丟掉，傻了
  • 避免呼叫fseek()（ 2.33s），0.1x
  • 整併兩次fread()，加速字串處理，調整SD卡參數（1.48s），0.066x



結語

連上網的開發工具，用起來真的爽！後面還能繼續搞事

  • 加一顆電池，常駐在車上
  • 把封包導向遠方，讓我在家裡，能處理世界任何地方的封包


留言

張貼留言

這個網誌中的熱門文章

STM32 UART + DMA，使用HAL實作TX/RX，以及不定長度接收

圖片
前言 我一般用Segger-RTT來debug。不過這東西也有限制，比如MCU進出sleep mode，他的data stream就會斷掉，也是不方便 http://lihgong.blogspot.com/2016/05/segger-rtt-1.html http://lihgong.blogspot.com/2016/05/segger-rtt-2.html http://lihgong.blogspot.com/2016/05/segger-rtt-3_6.html 我不是很喜歡UART，根本原因是把他 用好 其實不容易。當年選用Segger RTT其實就是要逃避這題（笑）；很多年過去了，總是要回來解決這題 STM32 HAL UART driver足足有3726Lines，這代表他的複雜度。假如UART跑在115200bps來說，傳送1byte需要約100us，假設CPU跑在16Mhz就需要1600T。簡單用Polling mode丟資料（或是接收資料）效能很悲劇；用了中斷模式會好一點，但是每個字元都來中斷，遇到高速UART其實效率也不大好；這題的根本解法是需要DMA mode 這篇我會介紹怎在使用STM32CubeIDE，把UART+DMA mode跑起來，TX/RX都有，實作我心裡最佳的框架。這篇直接講結論和步驟，原理很複雜，但是架起來卻很簡單 環境 STM32CubeIDE 你改用STM32CubeIDE了嗎？如果還沒，可以試試看；我用起來很滿意！ Nucleo F411RE Board 上面有ST-LINK加開發版，帶條USB線就能出去玩；缺點是MINI-USB線有點討厭 MobaXTerm 好用的Terminal工具，可以連SSH/ RDP/ Serial Terminal UART-TX設定步驟 STM32CUBEIDE設定UART，關鍵是要打開UART中斷，以及打開TX/RX的DMA Enable UART IRQ Enable UART DMA channels 假如要傳送資料，這一段code能幫上忙。這裡面有個資料結構內藏ring-buf，每次user要寫東西就往buf[]擺，並且更新wptr；資料擺上去會呼叫UART HAL library的API來傳送；或是DMA傳送完了，也會檢查還有沒有剩下的要傳。因為有Global variabl...
Read more »

小米掃地機器人S20+ review

圖片
貓吉與新的掃地機器人 初代小米掃地機器人 我的初代機是 2017四月上市 購買，報價8895元。八年來出動4269次，執勤2130小時，非常耐用 換過不少耗材，模組化設計，幾乎什麼都買得到 常見耗材：主刷，濾網，邊刷 不常見耗材：行走輪，雷射感應頭，主刷馬達，電池*3 經過八年以後，機器開始會不大可靠，也別再逼他了 不容易啟動，似乎馬達需要啟動幾次才開始動 充電失敗，有時候抱怨充電異常，有時候是充電座沒電 小米掃拖機器人S20+ 前一台表現良好，我決定再買一台；我偏好簡單的機器（比較不會壞）。官網有兩台，我分不出明顯的差異，所以買貴的，價格都比8895便宜 S20 ：4495 S20+ ：6795 使用體驗，都過八年了，變厲害也不過分 基於全室地圖運作 初次使用建立地圖後，可以針對某個區塊掃地或拖地 舊機器每次都是獨立事件，沒有房間的概念 機器比較安靜 睡前按下去掃，噪音不影響睡覺，睡醒就掃好了 拖地功能 平常不用。額外多買了抹布，每個房間拖完換下一條抹布，用抹布海解決問題 除塵盒改善 多了初級濾網，沒讓高階濾網直接碰灰塵；比較好清洗 速度 似乎掃得比較快 電力 似乎有改善耗電量，能用較低的功耗，達成一樣的效果 辨識功能加強 能辨認地毯，並且經過時增強吸力 希望這台機器能像小米初代機一樣耐操。舊的機器還是能當救援投手，每天掃貓砂
Read more »

玩CAN bus的傢伙們 (1) CandleLight-based USB-CAN

圖片
硬體介紹 要玩CAN bus，準備一條USB-CAN的線，搭配一台筆電就能樂無窮，我們就從這條線講起。這條線的檔次變化很大，這篇先從[最便宜]的版本說起 這上面其實就是兩樣東西 MCU:  STM32F042x6 or STM32F072RB CAN Transceiver:  NXP TJA1051/3 簡單看一下MCU的block diagram，關鍵是圖上紅框的CAN和USB介面，完成介面的轉換。我愛用的STM32 F103 C8T6也有這兩個介面，但是USB/CAN不能同時開；倒是比較低階的F0就沒這個限制 這東西的結構簡單，其實網路上很多來源都買得到這個硬體 https://github.com/HubertD/candleLight https://wiki.linklayer.com/index.php/CANtact https://canable.io/ TAOBAO 想要自己做可以參考這個 線路圖 ，很簡單 韌體介紹 最早Geschwister Schneider Technologie生產USB-CAN裝置（以下簡稱gs_usb），他的 Linux kernel driver 已經合入公版，各大Linux版本可以直接使用。驅動程式揭漏gs_usb通訊協定，於是有高手仿照通訊協定寫了 CandleLight FW ，燒入MCU後，電腦就認為這是gs_usb！ 分析一下FW的效能，這些介面轉換的東西，不掉封包是基本的需求。STM32F0的記憶體不大，只有16K，他的source code宣告QUEUE深度是64層 假設我們的封包都是8byte放到滿（沒放到滿時case，狀況更差了），不同CAN bus速度能承受的時間如下 1000Kbps, 1us per bit, ~100bit per packet = 100us, 64x = 6.4ms 500Kbps, 2us per bit, ~100bit per packet = 200us, 64x = 12.8ms 125Kbps, 8us per bit, ~100bit per packet = 800us, 64x = 25.6ms USB是主機主機端定期詢問裝置是否有封包要傳送，如果電腦USB很忙，比如正在傳輸檔案，能分到的頻寬就變少；或是CAN bus很滿，buff...
Read more »