CAN-ISO con interfaccia grafica CANHacker

In questa sezione vedremo come realizzare un “monitor CAN BUS di tipo universale isolato galvanicamente” utilizzando la piattaforma Arduino con lo shield CAN-ISO (RubinoLab) e l’interfaccia grafica CANHacker.

Un dispositivo professionale “completo” utilizzabile per tutti i protocolli CAN-BUS, da quello per settore automobilistico a quello industriale.

Per l’acquisto di CAN-ISO: LINK

Un dispositivo CAN che consente di scrivere/leggere su Canbus per eseguire operazioni di diagnostica, analisi sul traffico di rete, identificazione problemi di rete, ecc. Ad esempio:

Nel settore automotive: può essere utilizzato per leggere i codici di errore delle auto, moto, ecc. che utilizzano OBD-II oppure eseguire operazioni di “Canbus Reverse Engineering” monitorando lo scambio di dati CAN tra unità lato motore, o inviare comandi per resettare codici di errore, eseguire test a banco di singoli sottosistemi, ecc

Nella industria: con il monitoraggio della rete è possibile aiutare i gestori di una rete CAN a identificare se una rete funziona normalmente o è congestionata. Inoltre, possono essere identificati i colli di bottiglia all’interno di una rete per migliorare le prestazioni aggiornando l’infrastruttura.

Identificazione dei problemi: Come accennato in precedenza, oltre a leggere/scrivere su CAN è possibile identificare tutti i problemi relativi alla rete. Dalle informazioni acquisite via CAN è possibile identificare i pacchetti errati e/o identificare il nodo che non ha risposto alle richieste. Ciò facilita l’identificazione dei dispositivi difettosi all’interno della rete e offre la possibilità di intraprendere azioni correttive rapide.

Ecco di cosa hai bisogno

Compra l’hardware:

• ARDUINO UNO (or equivalent)
• CAN-ISO (Shield CAN-BUS galvanically isolated for Arduino platform)

Download il software:

• Arduino canbus monitor (sketch for platform Arduino)
• CANHacker tool v.2.00.02 (graphic interface windows)

Ora siamo pronti per iniziare!

Caratteristiche

Prima dell’installazione, vediamo cosa sono i software “Arduino canbus monitor” e “CANHacker tool”.

Lo sketch “Arduino canbus monitor”, implementa il protocollo CAN ASCII/SLCAN compatibile con CAN232/CANUSB di Lawicel. Esso può essere usato per monitorare una gran parte di protocolli CAN. Note: Per velocità CAN che eccedono i 500kbps con una alta densità di dati sulla porta seriale di Arduino, la porta seriale può diventare un collo di bottiglia.

L’interfaccia grafica “CANHacker tool” di (Lawicel) si interfaccia a “Arduino canbus monitor”. Essa implementa una comunicazione CAN con:

• invia & riceve Can Frames
• supporta lo standard (11 bit) & esteso (29 bit) frames
• supporta remote frames (RTR)
• supporta filter ID (mask + code)
• supporta can baudrates da 10Kbps fino a 1Mbps
• supporta MCP2515 @ 16 MHZ

Ora vedremo passo passo come installare il software “Arduino canbus monitor”  e “CANHacker tool”.

Installazione

Ora possiamo usare il nostro “sniffer” o “monitor canbus”.

1. Connettere il dispositivo CAN (Arduino+CAN-ISO shield) al PC. Aspetta che Windows assegni un numero di porta seriale COM. Verifica il numero di porta seriale assegnata da Windows in “Gestione dispositivi”.
2. Avvia il software CANHacker, e in “Setting” scegliere:

• CAN Device: la porta COM assegnata a Arduino da windows
• COM Baudrate: 115200 bits/s
• CAN Baudrate: velocità della porta CAN

Fare clic sul pulsante “OK”, quindi su “Connect”. Divertiti! Monitora il tuo Can bus, salva i valori, invia messaggi, fai quello che può fare il tuo software di analisi/visualizzazione.

EXAMPLE 01

In questo test effettueremo un test di comunicazione Canbus tra due schede “Arduino UNO” con lo shield “CAN-ISO”.

Per il test occorrono:

(2) boards “ARDUINO UNO”
(2) Shields “CAN-ISO”
(1) cavo Canbus

Per utilizzare lo stesso PC per leggere/scrivere su Canbus, utilizzeremo un “terminale Windows” e come interfaccia grafica “CANHacker”.

Lo sketch per la prima scheda Arduino è “CANINO”, mentre nella seconda “Arduino canbus monitor”
Download CANINO
Download Arduino canbus monitor

Ora è possibile avviare i seguenti terminali dopo averli configurati:
CANHacker: configura la porta COM, la velocità CAN (per la board con Arduino canbus monitor);
CANINO: configura la porta COM, la velocità CAN (per la board con Canino);

Nella figura, per esempio, possiamo vedere l’invio della stringa @00A0102030405060708 dal “terminale seriale di Windows” via CAN all’interfaccia grafica “CANHacker”.

Conclusioni

Con questa soluzione avremo un completo tool, galvanicamente isolato per molteplici usi, a basso costo.

Contattateci per farci conoscere le vostre opinioni, o proporci una vostra idea/progetto. Per scriverci: info(at)rubinolab dot com

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Enjoy!

CAN-ISO: Configurazione del codice e test

In questa sezione vedremo come configurare il modulo RubinoLAB CAN-ISO su Arduino e come testarlo.

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Il protocollo implementato utilizza una comunicazione standard ASCII. Ciò rende il sistema compatibile con qualsiasi programma (Python, LabVIEW, MATLAB etc), semplice da adattare al proprio progetto.

Il primo passo da fare è installare la libreria MCP_CAN (se non l’avete già installata), nell’editor Arduino. Qui trovate il link della libreria:

https://github.com/coryjfowler/MCP_CAN_lib

Create un progetto con il codice esempio qui riportato o in alternativa scaricate il progetto allegato e scompattatelo nella vostra cartella di lavoro.

CANINO_V2.zip

Compilate e caricatelo nel modulo Arduino.

//revisione 2 del 30/03/2018, con Arduino 1.8.5
/*
  CAN BUS + ARDUINO --> CANINO interface :)
  USB <--> CAN BUS interface
  Author: Luigi Rubino

  Adesso accetta 3 byte di indirizzo

  STRING EXAMPLE:
  @00A0102030405060708\n
*/

#include "mcp_can.h"
#include <SPI.h>

#define CAN0_INT 2                              // Set INT to pin 2
MCP_CAN CAN0(10);                               // Set CS to pin 10


// the cs pin of the version after v1.1 is default to D9
// v0.9b and v1.0 is default D10
// Can_Bus_shield-ISO-v1 is default D10
//const int SPI_CS_PIN = 10;
//MCP_CAN CAN(SPI_CS_PIN);                                    // Set CS pin

unsigned char buf[8];
unsigned char canId;
long unsigned int rxId;


#define LEN_STRING 10

unsigned char ReceivedString[LEN_STRING];  //stringa ricezione carattere da USB

int inByte = 0;         // incoming serial byte

//global var
int  digValue, sign=1;
char rxpos, rxpos2;          //per il parser seriale
int address;                //comando da eseguire
int DT;


void setup() {
  // start serial port at 115200 bps:
  Serial.begin(115200); //provare velocità 115200
  while (!Serial) {
    ; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only
  }
 
  // Initialize MCP2515 running at 16MHz with a baudrate of 500kb/s and the masks and filters disabled.
  if(CAN0.begin(MCP_ANY, CAN_500KBPS, MCP_16MHZ) == CAN_OK)
    Serial.println("MCP2515 Initialized Successfully!");
  else
    Serial.println("Error Initializing MCP2515...");
  
  CAN0.setMode(MCP_NORMAL);                     // Set operation mode to normal so the MCP2515 sends acks to received data.

  pinMode(CAN0_INT, INPUT);                            // Configuring pin for /INT input
  
  Serial.println("CANINO READY...");
}

void loop() {

  unsigned char len = 0;
  
  // if we get a valid byte, read analog ins:
  if (Serial.available() > 0) {
    // get incoming byte:
    inByte = Serial.read();
    //Serial.write(inByte);
    // delay 10ms to let the ADC recover:
    //delay(10);
    
 /* Get the character received from the USART */
  if (inByte=='@')
   {
     rxpos     = 1;
     digValue  = 0;
   }
  else
  {
    
//    Serial.print("-->");
//    Serial.print((int) rxpos);
//    Serial.println();
    
  switch(rxpos)
  {
   case 1:
      address   = hex2int(inByte);
      rxpos    += 1;
      
      break;

   case 2:
      address   <<=4; 
      address += hex2int(inByte);     
      rxpos    += 1;

      break;
      
   case 3:
      address   <<=4; 
      address += hex2int(inByte);    
      rxpos    += 1;
      rxpos2   =  0; 

      break;
                  
   case 4:   //byte 1
      DT = hex2int(inByte);
      rxpos    += 1;
      break;
   case 5:
      DT   <<=4; 
      DT += hex2int(inByte);
      ReceivedString[rxpos2] = DT;
      rxpos    += 1;
      rxpos2   += 1;
      break;

   case 6:   //byte 2
      DT = hex2int(inByte);
      rxpos    += 1;
      break;
   case 7:
      DT   <<=4; 
      DT += hex2int(inByte);
      ReceivedString[rxpos2] = DT;
      rxpos    += 1;
      rxpos2   += 1;
      break;
 
   case 8:   //byte 3
      DT = hex2int(inByte);
      rxpos    += 1;
      break;
   case 9:
      DT   <<=4; 
      DT += hex2int(inByte);
      ReceivedString[rxpos2] = DT;
      rxpos    += 1;
      rxpos2   += 1;
      break;

   case 10:   //byte 4
      DT = hex2int(inByte);
      rxpos    += 1;
      break;
   case 11:
      DT   <<=4; 
      DT += hex2int(inByte);
      ReceivedString[rxpos2] = DT;
      rxpos    += 1;
      rxpos2   += 1;
      break;
      
   case 12:   //byte 5
      DT = hex2int(inByte);
      rxpos    += 1;
      break;
   case 13:
      DT   <<=4; 
      DT += hex2int(inByte);
      ReceivedString[rxpos2] = DT;
      rxpos    += 1;
      rxpos2   += 1;
      break;

   case 14:   //byte 6
      DT = hex2int(inByte);
      rxpos    += 1;
      break;
   case 15:
      DT   <<=4; 
      DT += hex2int(inByte);
      ReceivedString[rxpos2] = DT;
      rxpos    += 1;
      rxpos2   += 1;
      break;

   case 16:   //byte 7
      DT = hex2int(inByte);
      rxpos    += 1;
      break;
   case 17:
      DT   <<=4; 
      DT += hex2int(inByte);
      ReceivedString[rxpos2] = DT;
      rxpos    += 1;
      rxpos2   += 1;
      break;

   case 18:   //byte 8
      DT = hex2int(inByte);
      rxpos    += 1;
      break;
   case 19:
      DT   <<=4; 
      DT += hex2int(inByte);
      ReceivedString[rxpos2] = DT;
      rxpos    += 1;
      rxpos2   += 1;
      break;
                  
   case 20: //eseguo il comando
        CAN0.sendMsgBuf(address, 0, 8, ReceivedString);
        //byte sndStat = CAN0.sendMsgBuf(0x100, 0, 8, data);
    //delay(100);          // send data per 100ms
      rxpos    = 0;

//da rinuovere
//      Serial.print(address, HEX);
//      for (int kk=0;kk<=7; kk++)
//      {
//        Serial.print(" ");
//        Serial.print(ReceivedString[kk], HEX);
//        
//        }
//        Serial.println();
    break;
    default: 
        rxpos    = 0;
        break;
  }
  }    //fine gestione acquisizione 
  }  //fine gestione seriale

  // --------------------------------------------------
  //gestione CAN BUS
  if(!digitalRead(CAN0_INT))                         // If CAN0_INT pin is low, read receive buffer
  {
    CAN0.readMsgBuf(&rxId, &len, buf);      // Read data: len = data length, buf = data byte(s)

    canId = (unsigned char) rxId;
//    canId = CAN0.getCanId();       // indirizzo risposta
        
 //       Serial.println("-----------------------------");
 //       Serial.print("Get data from ID: ");
        Serial.print("@");
        Serial.print(canId, HEX);

        for(int i = 0; i<len; i++)    // print the data
        {
            if (buf[i]<=15)  {  Serial.print('0');}
            Serial.print(buf[i], HEX);
        }
        Serial.println();
    }
 
}

void establishContact() {
  while (Serial.available() <= 0) {
    Serial.print('A');   // send a capital A
    delay(300);
  }
}

int hex2int (char c)
{
  if (c >= '0' && c <= '9')
  {
      return (int) (c-'0');
  }
  else
  {
      return (int) ((c - 'A')+10);
  }
}

Adesso siamo pronti per iniziare!

Test del codice (Trasmissione)

Una tipica connessione CAN-Bus nel campo dell’automazione industriale è quella mostrata in figura, dove c’è un master e vari multi slave. Nel master/slave ogni dispositivo o processo (chiamato master) controlla uno o più dispositivi o processi (chiamati slaves). Una volta che la connessione master/slave si è stabilita, la direzione del controllo è sempre dal master allo slave(s).

Per il test del codice è necessario creare una micro-rete CAN-BUS, ad esempio utilizzando due interfacce CAN-BUS Arduino. Per l’esempio qui riportato abbiamo utilizzato una interfacca CAN-BUS Arduino connessa a una interfaccia commerciale.

NB. L’interfaccia è configurata per una velocità di comunicazione CAN di 500kbps. Cambiate questo valore nel codice per una velocità diversa. Gli indirizzi sono configurati ad 11bit. 

Aprite il terminale seriale dall’editor Arduino e configuratela per una velocità di 115200 baud, nessun controllo di flusso.

Digitate la seguente stringa: @00A0102030405060708 e premete invio.

La stringa è composta di tre parti:

• @ (Attention) avverte l’interfaccia che una nuova stringa sta arrivando e che deve riallinearsi per un nuovo invio
• 00A indirizzo di destinazione
• 01 02 03 04 05 06 07 08 sono gli 8 byte da inviare in formato esadecimale. Ricordiamo che un byte esadecimale è compreso tra 00 e FF.

Se tutte le operazioni sono state effettuate correttamente, l’altra interfaccia riceverà all’indirizzo 0A i byte come nella sequenza mostrata.

Test del codice (Ricezione)

Per il test del codice in ricezione, si effettua l’operazione inversa.

Inviamo all’indirizzo 0B, la stringa 08 07 06 05 04 03 02 01

In ricezione avremo una stringa ASCII formattata in modo analogo alla trasmissione, come di seguito riportato:

Esempio (Canino+LabView)

Un video YouTube dove CAN-ISO dialoga con una centralina industriale con CAN BUS, utilizzando il codice “CANINO” e interfaccia grafica “LabView”:

Conclusioni

Adesso che il codice è testato e siamo in grado di trasmettere/ricevere un pacchetto generico, opportunamente formattato, il prossimo step è utilizzare l’interfaccia con un programma. Nei prossimi tutorial vedremo come utilizzare l’interfaccia con Python, LabVIEW, MATLAB, bash shell ed altri.

Contattateci per farci conoscere le vostre opinioni, o proporci una vostra idea/progetto. Per scriverci: info(at)rubinolab dot com

Per l’acquisto di CAN-ISO: LINK

Enjoy!