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STM32 Projekte Bootloader CAN-Logger

  • Beispiel CRC-8 Prüfsumme  nach J-1850

  • Diverse STM32 Projekte

    • CAN-Analyzer  ( STM32-CAN Hardware mit FT und HS CAN-Treiber )  
  • STM32-CAN-Busadapter

    Einleitung

    Da ich mich in letzter Zeit vermehrt mit den Cortex-Arm-Prozessoren von ST  befasse, musste nun wieder mein Lieblingsprojekt – ein CAN-Bus Interface - herhalten.
    Als Ziel habe ich mir ein CAN-Bus Interface vorgenommen, welches sich vor kommerzielle Interfaces nicht verstecken muss, und mit der CANHacker Software von der Seite: http://www.canhack.net laufen soll.


    Und das ist es nun, mein aktuelles Projekt: STM32-CAN

    Anforderungen:

    • High-Speed und Low-Speed CAN-Bussystem sollen unterstützt werden. Konfiguration mittels DIP-Schalter oder Jumper auf dem Interface.
    • Abschlusswiderstand über DIP-Schalter zu schaltbar
    • CAN-Anschlussstecker erfolgt über ein 9-poliger SUB-D-Stecker (CIA Belegung)
    • USB-Schnittstelle incl. USB-Bootloader
    • Lawicel-Protokoll damit es mit der CANHacker Software läuft.
    • Status LED für die Anzeige von Tx und Rx auf dem CAN-Bus
    • STM32F105-RB Prozessor
    • STM-JTAG -  Schnittstelle (ST-Link und U-Link kompatible mit eigenen Programmierstecker)
    • Spannungsversorgung über den USB-Anschlussstecker

    Realisierung:

    Für die CAN-Schnittstelle werden folgende CAN-Treiber verwendet:

    • LOW-Speed CAN-Treiber: TJA1055
      Unterstützte Baudraten: 10 kBaud - 125 kBaud
      Eindrahtbetrieb ist im Fehlerfall möglich
    • HIGH-Speed CAN-Treiber: PC82C250
      Unterstützte Baudraten: 10 kBaud- 1 MBaud

    Schaltplan:
    Schaltplan STM32-CAN  - Version 1.1

    Abb. 1.1 Schaltplan STM32-CAN Version V1.1

     

    CAN-Anschlussstecker Belegung (SUB-D 9polig männlich):

    Pin-Nr. Beschreibung
    1 nicht verwendet
    2 CAN-LOW -Signal
    3 GND (optional)
    4 nicht verwendet
    5 nicht verwendet
    6 GND
    7 CAN-HIGH Signal
    8 nicht verwendet
    9 nicht verwendet

    Die Anbindung an den PC erfolgt mittels einer USB-Mini Buchse über die Hardware auch mit Spannung versorgt wird (+5 V).
    Für die Umsetzung des Virtuellen Com Ports (VCP) werden die ST-Firmwaretreibern (OTG-Device-Host Firmware für STM32F105/F107) verwendet. Dies Paket beinhalte auch die Standard Peripherie Library in einer etwas aktuellern Version als die V3.5.0.

    modifiziertes CANHacker Protokoll (basierend auf dem Lawicel-Protokoll)

    • Verarbeitung von 11-Bit Standard/29-Bit Extend-ID CAN-Botschaften (t/T)
    • feste Baudrate wird mit dem Sx-Befehl gesetzt (Befehl wird nur verarbeitet wenn der CAN-Kanal geschlossen ist:
      -  S0: 10 kBit
      -  S1: 20 kBit
      -  S2: 50 kBit
      -  S3: 100 kBit
      -  S4: 125 kBit
      -  S5: 250 kBit
      -  S6: 500 kBit
      -  S7: 33 kBit ==> CANHACKER verwendet hier: 800 kBit (Im CANHacker 800 kBit auswählen)
      -  S8: 95 kBit ==> CANHACKER verwendet hier: 1 MBit ( Im CANHacker 1 MBit auswähle)
      -  S9: 83 kBit ==> wird von CANHacker nicht unterstützt
      -  User Def.: Zur Zeit wird nur eine Benutzerdefinierte  Einstellung unterstützt:
      - 3333: 33,33 kBit/s
      - 8333: 83,33 kBit/s
    • Listen-Only Modus wird unterstützt.
    • Timestamps werden unterstützt (über CANHacker konfigurierbar). Die Timetamps werden bei jedem neuen Verbindungsaufbau zurückgesetzt und laufen von 0-99s. Die Auflösung beträgt 1ms


    Projekt-Status:

    März 2013:

    • Protoypen Software wie oben beschrieben
    • Prototypen Leiterplatten sind beim PCB-Pool bestellt

    August 2014:

    • modifizierte Firmware um das Interface als Gateway zwischen dem Low-Speed  und Hight-Speed CAN in BMW-Fahrzeugen zu benutzen. Dazu wird einfach ein 2.Sub-D9 auf die LP gelötet und der Low-Speed-CAN dann direkt am DIP-Switch abgegriffen. Ausserdem werden die Botschaften die vom  CAN-Hacker gesendet werden, auf beiden CAN-Schnittstellen ausgegeben. Ansonsten werden alle Nachrichten von der einen Seite zur anderen geroutet.

      STM32-CAN modifiziert zum BMW-Gateway (High/Low-Speed) 
      Abb.1.2 STM32-CAN modifziert für BMW-CAN-Gateway High-Low-Speed

     

    April 2015:

    • STM32-Bootloader - Prototyp vom STM32 Online-Flasher auf die Supportseite gestellt (JavaApplet mit dem das Interface über USB geflasht werden kann)

    November 2015:

    • 2, Protoypen Version, neue Hardware V1.2:
      - Bugfix VUSB, somit
      - grüne LED hinzugefügt für den RX-Stauts  ( blau ist dann der Tx-Status)
      - Low-Speed CAN-Bus jetzt fest auf den SUB-D9 Stecker gelegt (somit entfällt obiger Umbau für ein Gateway)
    • Hier gehts  zur Beschreibung der neuen Version:  STM32-CAN neue Hardware Version V1.2

    Dezember  2015:

    • STM32-CAN Flasher Tool überarbeitet und Online gestellt (s. Support)
    • CanAnalayer V24 - Online gestellt
      - Button zum Abspeichern der Trace-Liste hinzugefügt. Speichert die Traceliste im CANHacker Trace-Format ab.

    April 2016:

    • CanAnalyzer V26 - Online gestellt
      - In der Trace-Liste kann jetzt im Kommentar Bereich eine ASCII-Darstellung der Datenbytes aktiviert werden.
        (Der Dank für die Anregung geht an: surfjenser )
      - Beim Abspeichern der RX-Liste / Trace Liste nun eine Warnung ausgeben, wenn die Datei schon existiert.
      - Aktuell verwendete Baudrate wird nun in den RX-Liste und Trace-Liste mit abgespeichert.
      - kleinere Bugfixes
      - neuer Start-Trace Button 
    • CanAnalayzer V27 in Vorbereitung (in Kürze im Support Bereich verfügbar)
      - aktuelle Settings beim Verlassen merken und beim Erneuten Start verwenden (Ini-File)

    Support

    Die Support-Seite steht nur den angemeldeten Benutzern zur Verfügung. Dort finden sich die Downloads der aktuellen Firmware und eine Installations-Anleitung für das Interface.
    Link zur STM32-CAN - Download Page  

    CAN-Analyzer

    Zur Zeit ist ein eigener CAN-Logger in Arbeit. Das besondere wird die RX-Liste sein, bei der dann die aktuellsten Datenbytes grafisch hervorgehoben werden, und ältere Daten werden dann langsam unsichtbar. Dies vereinfacht dann ungemein das lokalisieren von bestimmten Datenbits wenn man im Auto die  CAN-Botschaften analysiert.

    Besondern Dank geht an Robert G. für die zur Verfügungstellung des Lazarus-Grundgerüst von dem Projekt, somit konnte ich mich voll auf die grafische Hervorhebung der aktuellen Daten in der RX-Liste konzentrieren.

    Hier mal ein Vorschaubild von der RX-Liste:

    Vorschaubild von der RX-Liste
    Abb.1.3 Vorschau von der RX-Liste mit grafischer Hervorhebung von aktuellen Datenbytes

    Funktionsumfang:
    - Es werden alle Interfaces unterstützt,  die das Lawicel-Protokoll verwenden (und die gleiche Hardware ID gesendet wird,
      siehe Support-Page). 
      (unter Beachtung, dass ich ein leicht modifiziertes Protokoll für die Baudraten verwendet habe s.o. )
    - RX-Liste
    - RX-Trace
    - Export der Listen/Traces
    - Empfangsfilter   (todo)
    - eigene Botschaften senden (todo)

    Es wird aber noch einige Zeit dauern, bis alles umgesetzt ist.

    Die aktuellen Versionen stehen auf der STM32-Supportseite (s.o.) zum Download bereit.

    Video: https://www.youtube.com/embed/uIO9P0yFNek


    Vorab schon mal die Eagle-3D Bilder von der Leiterplatte:

    STM32-CAN-Bus Interface
    Abb. 1.3 EAGLE-3D Ansicht von STM-CAN - Inteface Version 1.0 - Prototype

     

    STM32 CAN - Leiterpaltte Bestückungsseite
    Abb.1.4 -  Bestückseite STM-32-CAN Interface Version 1.0 - Prototype

    STM32-CAN - Bestückungsseite   STM-32-CAN - Leiterbahnseite
    Abb.1.3 Darstellung ca. original Größe    

     

    Fertige Leiterplatte:

    Beim Layout hat sich ein kleiner Fehler eingeschlichen, der in der neuen Leiterplattenvariante behoben wird, bzw. in den Protoypenleiterplatten mit etwas Fädeldraht behoben wird :-(

    STM32-CAN - Bestückte Leiterplatte
    Abb.1.5 CAN-STM32  - Protoypenversion - V1.0 (manueller Umbau auf V1.1)


    1.Prototypen Version V1.1

    Aktuell habe ich wieder ein paar Prototoypen in obiger Ausführung vorrätig, die Ihr für 25,-EUR inkl. Versand erwerben könnt. Wer kein PayPal verwenden will, kann mich auch über das Kontaktformular kontaktieren.


    Der Lieferumfang entspricht in etwa obiger Abbildung Abb.1.5

    Hinweise:
    - Unversicherter Postversand
    - Versand nur innerhalb der EU - Außerhalb der EU nur auf Anfrage
    - Es handelt sich hierbei um einen Privatverkauf!
    - Die gesetzliche Gewährleistung wird hiermit ausgeschlossen. Der Käufer akzeptiert dies mit Klick auf den "Jetzt kaufen" Button
    - Das Interface wird vor dem Versand nochmal auf Funktion geprüft.




    todos für die Zukunft:

      • Protokoll für die Benutzerdefinierten Baudrate erweitern
      • eigenenr CAN-Analyzer Software , quasi ein CAN-HACKER II  :-)

     

    • Hardware Filter setzen (Mxxxxxxxx Akzeptanz-Code für STM32 setzen)
    • Hardeware Mask-Filter setzen (mxxxxxxxx Akzeptanz-Mask für STM32 setzen)
    • Manuelle Baudraten Auswahl (sxxyyzz) verallgemeinern , zur Zeit werden nur die Baudraten:
      - 3333 = 33,33 kBaud
      - 8333 = 83,33 kBaud
      unterstüzt.
    • Remote Frames senden (rxxxl/Rxxxxxxxxl)
    • Listen Only Modus ( L[CR] )
    • Get Serialnumber auf CAN-Bus Interface ( N[CR])
    • Read Statusflags, dazu müsste aber erst mal ein komplettes Fehlerhandling implementiert werden ( F[CR])
    • virtuellen COM-Port durch ein HID-Device ersetzen, so das keine speziellen Treiber benötigt werden
    • Schnittstelle schreiben damit das Interface mit dem BUSMASTER läuft:
      - die prinzipielle Einbindung in den Busmaster klappt schon mal
      - jetzt muss noch eine STM32-CAN-Treiber DLL erstellt werden. Da ich kein Windows-Programmierer bin, kann das etwas dauern, bzw. ich könnte hier Unterstützung gebrauchen.

     

     

    Links:

    TJA1055 - Datenblatt
    PCA82C250 - Datenblatt

    STM32-Resourcen:
    UM1021 - User manual  "USB On The Go host und device library für STM32F105/107"
    STSW-STM32046 - Version 2.1.0 : stm32_f105-07_f2_f4_usb-host-device_lib.zip
    STSW-STM32054 - Version 3.5.0: STM32F10x standard peripheral library

    Entwicklungsumgebung: Keil Compiler - MDK-Lite Version V4.70a

    www.canhack.net: - CANHacker V2.00.02 Download (direkter Link auf die Zip-Datei: CANHackerV2.00.02.zip)

    BUSMASTER (BUSMASTER is an Open Source Software tool to simulate, analyze and test data bus systems such as CAN)

     

     


    Produktionschritte vom PCB-Pool:

    Die Protoypen LP wurden beim PCB-Pool gefertigt. Hier sind dann die einzelne Arbeitsschritte von der Leiterplattenfertigung dargestellt:

    • Auftragsvorschau

    Autragsvorschau

    • Leiterplatte bohren
    • Leiterplatte belichten
    Belichtete Leiterplatte - Bestückungsseite   Belichtete Leiterplatte - Leiterbahnseite
         

     

    • geätzte Leiterplatte
    Geätzte Leiterplatte - Bestückungsseite   Gätzte Leiterplatte - Leiterbahnseite
         

     

    ....

     

     

     

  • STM32-CAN – Hardware V1.2

     STM32-CAN - Hardware V1.2
         Abb. 1.1  STM32-CAN V1.2 Hardware

     

    Hardware Modifikationen (L10009.02):

    • Bugfix V-Bus  Signal  
    • LED 3 (grün) hinzugefügt, dient jetzt als Rx-Status LED
    • Low-Speed CAN-Bus jetzt fest auf SUB-D9.  (Pin 4 - CAN-LOW, Pin 9 - CAN-High)
      Somit kann das Interface mit einer speziellen Firmware als Gateway zwischen dem Low-Speed und High-Speed CAN-Bus eingesetzt werden.

    Schaltplan:
    Schaltplan STM32-CAN  - Version 1.2

    Abb. 1.2 Schaltplan STM32-CAN Version V1.2

     

    SUB-D9 Steckerbelegung (männlich):

    Pin-Nr.  Beschreibung
    1  nicht verwendet
    2  CAN-LOW -Signal
     Auswahl LOW/HIGH Speed CAN Bus erfolgt mittels DIP-Schalter 
    3  GND (optional)
    4  CAN2 -  LOW
     vom  CAN LOW-Speed Bus Treiber
    5  nicht verwendet
    6  GND
    7  CAN-HIGH Signal
     Auswahl LOW/HIGH Speed CAN Bus erfolgt mittels DIP-Schalter 
    8  nicht verwendet
    9  CAN2 - High
     vom CAN Low Speed Bus Treiber

     

     

    Software:

    Die neue Hardware wird ab den Softwareversionen V2.0.x  unterstützt. Wobei grundsätzlich auch die alte Version verwendet werden kann, allerdings wird dann die grüne LED nicht unterstützt.

    Software V2.0.3 / V3.0.3:

    • Benutzerdefinierte Baudrate für 47,619 kBaud (Saab-Fahrzeuge) hinzugefügt.
      ( Benutzerdefinierte Baudrate = 4762 )

    Software V2.0.2 / V3.0.2:

    • Benutzerdefinierte Baudrate von 95,234 kBaud  hinzugefügt.
      (Benutzerdefinierte Baudrate = 9500))
    • Versionsnummer ab V3.x.x    (ab V3.0.2) ist die CAN-Hacker kompatible Variante die die Baudraten von:
      - 800 kBit
      - 1 Mit 
      unterstützt.

    Software V2.0.1:

    • Lawicel Protokoll um den Befehl F[CR] - Read Error Status erweitert
    • CAN-Error Status abfragen (Vorerst wird nur das 'Bus Error (BEI)' Bit unterstützt! )
    • Anzeige von CAN-Buss Error mittels synchronem Blinke aller LEDs.
      Ebenso wird beim Buserror die Read Error Status Meldung ohne Anforderung gesendet (maximal 1 mal pro Sekunde)

    Software V2.0.0:

    • Rx-Status, LED 3 (grün) toggeln wenn CAN-Botschaften empfangen werden
    • Watchdog abgeschaltet
    • CAN-Error Handling verbessert (ABOM auf enabled gesetzt)

     
    Die neune Software Versionen sind auf der  STM32-CAN - Download Page  zu finden!     (nur registrierte Benutzer)

     

    STM32CubeMX - Testprojekt für STM32-CAN

    In Kürze werde ich hier eine kleine Anleitung für STM32CubeMX veröffentlichen, die beschreibt wie man meine Hardware mit dem CubeMX programmieren kann. Zur Kurzbeschreibung gehts hier:
    STM32-CAN CubeMX - Projekt

    Das CubeMX-Projekt ist hier: Github: STM32-CAN - CubeMX Testprojekt veröffentlicht.

    Status (V0.3):
    - LED ansteuern
    - Lawcel Protokoll teilweise implementiert, so das der CAN-Hacker als CAN-Logger verwendet werden kann
    - CAN TX-Message Testbotschaft  senden, beim Empfang (Lawicel)  zum Senden einer CAN-Botschaft
    - Rx-Message empfangen (blaue LED wird getoggelt) und die Daten über Lawicel an den PC senden (CAN-Hacker zeigt
      die Botschaft im Monitor oer Trace-Fenster an)
    - Normal Mode oder Listen Only Mode werden unterstützt
    - Auswahl der Baudrate vom CAN-Hacker übernehmen

    Status (V0.1):
    - LED ansteuern
    - CAN1 initialisiere  500 kBaud
    - TX-Message senden
    - Rx-Message empfangen (blaue LED wird getoggelt)

     

    Wichtiger Hinweis für die Leute, die mein Protoypen-Board von mir erhalten haben:
    Bitte nicht flashen, da sonst mein Bootloader überschrieben wird, und somit kein Firmware update mehr möglich ist.

    Important not for the people who got my protoype interface from me:
    Do not flash the interface, becaus my integrated bootloader will be erased, and so no further firmware upodates are possible.

     

     


    Zur Zeit sind alle Prototypen verkauft. Eventuell, wenn sich noch ein paar Interessenten finden, werde ich wieder welche fertigen lassen.

    für 25,-EUR inkl. Versand erwerben könnt. Wer kein PayPal verwenden will, kann mich auch über das Kontaktformular kontaktieren.

    Der Lieferumfang entspricht obiger Abbildung Abb.1.1

    Hinweise:
    - Unversicherter Postversand
    - Versand nur innerhalb der EU - Außerhalb der EU nur auf Anfrage
    - Es handelt sich hierbei um einen Privatverkauf! 
    - Die gesetzliche Gewährleistung wird hiermit ausgeschlossen. Der Käufer akzeptiert dies mit Klick auf den "Jetzt kaufen" Button
    -  Das Interface wird vor dem Versand nochmal auf Funktion geprüft.