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30 分钟

使用STN1110和TM4C123GH6PZ设计终极多协议OBD解决方案

革命性的车辆诊断

OBDII Click with Fusion for Tiva v8

已发布 6月 24, 2024

点击板

OBDII Click

开发板

Fusion for Tiva v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

TM4C123GH6PZ

创新的多协议 OBD 到 UART 接口解决方案,实现无缝的 ECU 通信,支持多种协议,并有效地传递重要数据。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

OBDII Click基于STN1110,这是来自ScanTool的多协议OBD到UART接口解决方案。该Click可用于通过多种不同的OBD II诊断协议(如CAN、K LINE、L LINE和J1850)与车辆的电子控制单元(ECU)进行通信。 STN1110 IC用于处理MCU通过UART接口发送的请求,并从ECU网络节点返回响应。 STN1110多协议OBD到UART IC建立在快速的16位处理器核心上,具有大型存储器缓冲区。它还具有自动协

议识别功能,完全兼容ELM327和ELM327扩展AT命令集,并且可以在最高10Mbps的UART速度下使用。这些特性使得该Click不仅是各种设计的完美解决方案,包括定制汽车仪表盘、OBD数据记录仪、汽车诊断扫描工具等应用。为了成功与车辆诊断网络内使用的各种系统进行通信,STN1110需要将信号在物理层面进行转换。因此,该板还配备有MCP2561 - 符合ISO-11898标准的CAN信号收发器,以及

LM339 - 四差分比较器IC,用于将K线、L线和J1850线信号转换为正确的数字格式。STN1110 IC上还有一个单独的模拟引脚,用于汽车电池电压测量。当检查IC的UART侧通信时,此功能非常有用。除了通过命令从ECU请求电压级别信息外,还可以直接从电池电压分压器测量,无需使用特殊通信。

OBDII Click hardware overview image

功能概述

开发板

Fusion for TIVA v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持广泛的微控制器,如不同的32位ARM® Cortex®-M基础MCUs,来自Texas Instruments,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次通过WiFi网络实现的嵌入式调试器/程序员。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。得益于创新的制造技术,Fusion for TIVA v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何

时候都能访问。Fusion for TIVA v8开发板的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个先进的集成CODEGRIP程序/调试模块提供许多有价值的编程/调试选项,包括对JTAG、SWD和SWO Trace(单线输出)的支持,并与Mikroe软件环境无缝集成。此外,它还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB HOST/DEVICE、CAN(如果MCU卡支持的话)和以

太网也包括在内。此外,它还拥有广受好评的 mikroBUS™标准,为MCU卡提供了标准化插座(SiBRAIN标准),以及两种显示选项,用于TFT板线产品和基于字符的LCD。Fusion for TIVA v8 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持,得益于大量不同的Click板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

Fusion for Tiva v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

类型

8th Generation

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

256

硅供应商

Texas Instruments

引脚数

100

RAM (字节)

32768

你完善了我!

配件

DB9 女对 DB9 女(2 米)电缆是在设备之间建立可靠串行数据连接的关键。该电缆两端配备了 DB9 女连接器,可实现计算机、路由器、交换机和其他串行设备之间的无缝连接。长度为 2 米,为您的设置提供了灵活性,而不会影响数据传输质量。这条电缆精确制作,确保了一致可靠的数据交换,适用于工业应用、办公环境和家庭设置。无论是配置网络设备、访问控制台端口还是使用串行外设,这条电缆坚固的结构和稳固的连接器都能保证稳定的连接。通过 2 米的 DB9 女对 DB9 女电缆,您可以简化数据通信需求,轻松高效地满足串行连接要求。

OBDII Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PH0
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PH4
INT
UART TX
PC7
TX
UART RX
PC6
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

OBDII Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Fusion for Tiva v8作为您的开发板开始

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
SiBRAIN for PIC32MZ1024EFK144 front image hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product7 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto image step 7 hardware assembly
Necto image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

这个库包含OBDII Click驱动程序的API。

关键函数:

  • obdii_send_command - 使用 UART 串行接口发送命令字符串。

  • obdii_generic_read - 使用 UART 串行接口读取所需数量的数据字节。

  • obdii_reset_device - 通过切换 RST 引脚来重置设备。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief OBDII Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of OBDII Click board by reading the engine RPM
 * and vehicle speed and displaying results on the USB UART.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Reads and processes the engine RPM and vehicle speed and displays the results
 * on the USB UART once per second.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void obdii_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t obdii_process ( obdii_t *ctx )
 * - static void obdii_log_app_buf ( void )
 * - static err_t obdii_rsp_check ( obdii_t *ctx, uint8_t *rsp )
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "obdii.h"
#include "conversions.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 200

static obdii_t obdii;
static log_t logger;

static uint8_t app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;

/**
 * @brief OBDII clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length.
 * @note None.
 */
static void obdii_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief OBDII data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer. 
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #obdii_t object definition for detailed explanation.
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t obdii_process ( obdii_t *ctx );

/**
 * @brief Logs application buffer.
 * @details This function logs data from application buffer.
 */
static void obdii_log_app_buf ( void );

/**
 * @brief Response check.
 * @details This function checks for response and
 * returns the status of response.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #obdii_t object definition for detailed explanation.
 * @param[in] rsp  Expected response.
 * @return @li @c  0 - OK response.
 *         @li @c -1 - Unknown command.
 *         @li @c -2 - Timeout error.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t obdii_rsp_check ( obdii_t *ctx, uint8_t *rsp );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    obdii_cfg_t obdii_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    obdii_cfg_setup( &obdii_cfg );
    OBDII_MAP_MIKROBUS( obdii_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == obdii_init( &obdii, &obdii_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    obdii_reset_device ( &obdii );
    
    obdii_process ( &obdii );
    obdii_clear_app_buf ( );
    
    log_printf( &logger, "> Reset device\r\n" );
    obdii_send_command ( &obdii, OBDII_CMD_RESET_DEVICE );
    obdii_rsp_check ( &obdii, OBDII_RSP_PROMPT );
    obdii_log_app_buf ( );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " Disable echo\r\n" );
    obdii_send_command ( &obdii, OBDII_CMD_DISABLE_ECHO );
    obdii_rsp_check ( &obdii, OBDII_RSP_PROMPT );
    obdii_log_app_buf ( );
    
    log_printf( &logger, " Remove spaces\r\n" );
    obdii_send_command ( &obdii, OBDII_CMD_SPACES_OFF );
    obdii_rsp_check ( &obdii, OBDII_RSP_PROMPT );
    obdii_log_app_buf ( );
}

void application_task ( void ) 
{
    uint8_t * __generic_ptr start_ptr = NULL;
    uint8_t data_buf[ 5 ] = { 0 };
    uint16_t rpm = 0;
    uint8_t speed = 0;
    
    log_printf( &logger, " Get current RPM\r\n" );
    obdii_send_command ( &obdii, OBDII_CMD_GET_CURRENT_RPM );
    obdii_rsp_check ( &obdii, OBDII_RSP_PROMPT );
    start_ptr = strstr( app_buf, OBDII_RSP_CURRENT_RPM );
    if ( start_ptr )
    {
        memcpy ( data_buf, ( start_ptr + 4 ), 4 );
        data_buf[ 4 ] = 0;
        rpm = hex_to_uint16( data_buf ) / 4;
        log_printf( &logger, "RPM: %u\r\n\n>", rpm );
    }
    else
    {
        obdii_log_app_buf ( );
    }
    
    log_printf( &logger, " Get current speed\r\n" );
    obdii_send_command ( &obdii, OBDII_CMD_GET_CURRENT_SPEED );
    obdii_rsp_check ( &obdii, OBDII_RSP_PROMPT );
    start_ptr = strstr( app_buf, OBDII_RSP_CURRENT_SPEED );
    if ( start_ptr )
    {
        memcpy ( data_buf, ( start_ptr + 4 ), 2 );
        data_buf[ 2 ] = 0;
        speed = hex_to_uint8( data_buf );
        log_printf( &logger, "Speed: %u km/h\r\n\n>", ( uint16_t ) speed );
    }
    else
    {
        obdii_log_app_buf ( );
    }
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

static void obdii_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static err_t obdii_process ( obdii_t *ctx ) 
{
    uint8_t rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    int32_t rx_size = 0;
    rx_size = obdii_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( rx_size > 0 ) 
    {
        int32_t buf_cnt = app_buf_len;
        if ( ( ( app_buf_len + rx_size ) > PROCESS_BUFFER_SIZE ) && ( app_buf_len > 0 ) ) 
        {
            buf_cnt = PROCESS_BUFFER_SIZE - ( ( app_buf_len + rx_size ) - PROCESS_BUFFER_SIZE );
            memmove ( app_buf, &app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE - buf_cnt ], buf_cnt );
        }
        for ( int32_t rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) 
        {
            if ( rx_buf[ rx_cnt ] ) 
            {
                app_buf[ buf_cnt++ ] = rx_buf[ rx_cnt ];
                if ( app_buf_len < PROCESS_BUFFER_SIZE )
                {
                    app_buf_len++;
                }
            }
        }
        return OBDII_OK;
    }
    return OBDII_ERROR;
}

static void obdii_log_app_buf ( void )
{
    for ( int32_t buf_cnt = 0; buf_cnt < app_buf_len; buf_cnt++ )
    {
        log_printf( &logger, "%c", app_buf[ buf_cnt ] );
    }
}

static err_t obdii_rsp_check ( obdii_t *ctx, uint8_t *rsp )
{
    uint32_t timeout_cnt = 0;
    uint32_t timeout = 60000;
    obdii_clear_app_buf( );
    obdii_process( ctx );
    while ( 0 == strstr( app_buf, rsp ) )
    {
        obdii_process( ctx );
        if ( timeout_cnt++ > timeout )
        {
            obdii_clear_app_buf( );
            return OBDII_ERROR_TIMEOUT;
        }
        Delay_ms ( 1 );
    }
    Delay_ms ( 100 );
    obdii_process( ctx );
    if ( strstr( app_buf, rsp ) )
    {
        return OBDII_OK;
    }
    return OBDII_ERROR;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

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