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使用STN1110和STM32G071RB设计终极多协议OBD解决方案

革命性的车辆诊断

OBDII Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

OBDII Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

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

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

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
PC12
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
PC14
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
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

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G071RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step 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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