Rozdział 2. Architektura sprzętu

Rozdział 1. Założenia projektu | OpenDiag - STM32 CAN Tool | Rozdział 3. Architektura oprogramowania

Rozdział 2. Architektura sprzętu

2.1 Cel

Urządzenie OpenDiag jest interfejsem pomiędzy komputerem PC a magistralami CAN pojazdu.

Jego zadaniem jest:

• komunikacja z komputerem przez USB,
• komunikacja z magistralami CAN pojazdu,
• konwersja protokołów diagnostycznych,
• zapewnienie izolacji warstw sprzętowej i programowej.

2.2 Schemat blokowy

Proponuję przyjąć taki schemat jako bazę całego projektu:

.                       +----------------------+
                        |      Komputer        |
                        | Linux / Windows      |
                        +----------+-----------+
                                   |
                              USB 2.0 (CDC)
                                   |
                  +----------------+---------------+
                  |          STM32 MCU             |
                  |                                |
                  | USB Device                     |
                  | CLI / Parser / ELM / STN       |
                  |                                |
                  | CAN1        CAN2      CAN3     |
                  +---+----------+-----------+-----+
                      |          |           |
                +-----+---+  +-----+--+ +----+----+
                | SN65... | | SN65... | | SN65... |
                +-----+---+ +-----+---+ +-----+---+
                      |          |          |
                    HS-CAN     MS-CAN      I-CAN

2.3 Jednostka centralna

Pierwszą platformą będzie:

STM32F767ZI (Nucleo-144)

Powody:

• łatwe debugowanie,
• ST-Link,
• Virtual COM,
• USB Device,
• trzy kontrolery CAN,
• bardzo wygodne prototypowanie.

Docelowo kod ma być przenoszalny na:

• STM32H723
• STM32H562

bez zmian logiki aplikacji.

2.4 Interfejs USB

Urządzenie posiada dwa niezależne kanały komunikacyjne. Kanał 1 ST-Link Virtual COM.

Przeznaczenie:

• logi,
• debug,
• diagnostyka firmware.

Nigdy nie będzie używany przez FORScan.

Kanał 2

USB Device.

Na początku:

USB CDC.

Docelowo możliwe:

• CDC
• WinUSB/Vendor
• DFU

2.5 Interfejs CAN

Projekt zakłada obsługę trzech niezależnych magistral.

Każdy kanał posiada:

• osobny kontroler CAN,
• osobny transceiver,
• niezależną konfigurację.

Nie stosujemy przełączników HS/MS.

2.6 Transceivery

Pierwsza wersja wykorzystuje:

SN65HVD230

Powody:

• 3,3 V
• zgodność ze STM32
• łatwa dostępność
• niski koszt

Każdy kontroler CAN posiada własny transceiver.

2.7 Złącze OBD-II

Projekt powinien umożliwiać łatwą zmianę mapowania dla innych producentów pojazdów.

2.8 Zasilanie

Źródła zasilania:

• USB (podczas programowania i testów)
• OBD-II (+12 V z pojazdu)

Na etapie prototypu (Nucleo) zasilanie z OBD nie jest wymagane, ale w projekcie docelowym przewidujemy:

• zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją,
• bezpiecznik,
• filtr przeciwzakłóceniowy,
• przetwornicę 12 V → 5 V → 3,3 V.

2.9 Sygnalizacja

Minimalny zestaw:

• LED Power
• LED USB
• LED CAN1
• LED CAN2
• LED CAN3
• LED Error

Na Nucleo wykorzystamy tylko dostępne diody, a pełna sygnalizacja pojawi się na własnej płytce.

2.10 Rozszerzenia sprzętowe

Nie są wymagane w pierwszej wersji, ale architektura ma przewidywać możliwość dodania:

• gniazda microSD,
• Ethernet,
• Bluetooth,
• Wi-Fi,
• izolacji galwanicznej CAN,
• zewnętrznego zasilania.

Jedna propozycja do dyskusji

Tutaj chciałbym zaproponować jedną zmianę względem typowych interfejsów ELM327. Lepiej zdefiniować je jako:

• Port CAN A
• Port CAN B
• Port CAN C

A dopiero w konfiguracji przypisać:

CAN A → HS-CAN
CAN B → MS-CAN
CAN C → I-CAN

Dlaczego? Bo wtedy ten sam sprzęt bez zmian będzie można wykorzystać z Oplem, grupą VAG, PSA czy innymi pojazdami, gdzie przypisanie magistral do złącza OBD wygląda inaczej. Firmware pozostanie uniwersalny, a mapowanie stanie się elementem konfiguracji, a nie projektu. To moim zdaniem lepiej wpisuje się w założenie z Rozdziału 1, że budujemy uniwersalny interfejs diagnostyczny, a nie urządzenie wyłącznie do jednego modelu samochodu.