GPS моніторинг з підключенням до CAN шини

Общаясь с большим количеством наших клиентов и интеграторов, делаем вывод, что многие боятся использовать подключение к САN из-за не знания и устоявшихся стереотипов. Решили написать небольшую статью, чтобы развеять стереотипы по работе с CAN шиной и расширить знания и понимания по данному направлению.

По большей части стереотипы зародились в далекие времена, когда производители оборудования еще не имели большого опыта в работе с CAN шиной (на физическом уровне), не было большого количества детальных схем подключения и инструментов для поиска и декодирования данных.

На сегодня производители оборудования шагнули далеко вперед, предоставляют интеграторам и обычным пользователям большое количество инструментов для работы с CAN данными, обеспечивают пошаговыми схемами подключения, поддерживают огромное количество моделей. О таких инструментах и что благодаря им можно получить дальше и пойдет речь.

Начнем с теории.

CAN (англ. Controller Area Network — сеть контроллеров) — промышленный стандарт сети, ориентированный, прежде всего, на объединение в сеть различных исполнительных датчиков и устройств. Режим передачи: последовательный, пакетный, широковещательный.

CAN разработан в середине 1980-х компанией Robert Bosch GmbH и в настоящее время широко распространён в технологиях «умного дома», промышленной автоматизации, автомобилестроении и многих других областях. (c) Wiki

Через шину CAN в транспортном средстве (ТС) проходит обмен данными между устройствами, в том числе и такими полезными для телематики данными как:

• уровень топлива
• расход топлива (мгновенный и накопительный/абсолютный)
• показания одометра
• температура двигателя
• обороты двигателя
• процент нагрузки на двигатель
• нагрузка на оси
• заполняемость бункера зерна
• включение/выключение различных агрегатов
• и многое-многое другое

Задача GPS трекера:

• подключиться к шине, не вызывая никаких внешних воздействий на передачу данных
• уметь расшифровать данные и выделить нужные пользователю, передать их в систему мониторинга

И если на физическом уровне работать с САN шиной не так трудно, то с декодированием данных обычно возникают сложности. Основная проблема в том, что производители ТС не заинтересованы в том, чтобы стороннее оборудование подключалось к их шинам — производители заинтересованы в том, чтобы к шинам подключались только купленное у них оборудование. Чтобы декодировать данные от различных типов техники производителям GPS оборудования (и не только) приходится тратить большие ресурсы, что в конечном итоге сказывается на конечной стоимости такого оборудования.

Так же хочется акцентировать внимание на том, что в ТС шин может быть несколько. Редко встречается одна, чаще всего это 2-е шины: CAN двигателя и CAN комфорт. Но в последнее время уже встречаются ТС с 3-я и больше шинами. И чем продвинутее техника — различные комбайны или спец. техника с навесным оборудованием — тем больше CAN шин она имеет. Поэтому наличие 2-х и более линий CAN в трекерах совсем не лишнее.

Для работы с CAN шиной мы используем два Литовских бренда: BCE (Baltic Car Equipment) и Teltonika.

Оба бренда имеют свою философию в разработке и производстве оборудования. Какие-то задач лучше решает один, какие-то — другой. Наша задача, как интегратора, подобрать именно то оборудование и решение, которое лучшим образом при минимальных затратах решит поставленную задачу.

Baltic Car Equipment

В своем арсенале производитель имеет оборудование для работы с CAN шиной:

• BCE FM500 Blue/Blue+ — модели трекера отличаются наличием RS232 и RS485 интерфейсов, модель уже снята с производства, но часто встречается на ТС. Производитель продолжает обновлять прошивки под данную модель, что делает ее все так же актуальной. Недавно реализован режим чтения логов с CAN шины. В наличии только одна шина CAN.
• BCE FMS500 stCAN — новая модель трекера, которая выполнена на современной элементной базе, имеет встроенные антенны и 2-е линии CAN
• BCE FMS500 _____ — новая модель, образцы которой мы уже получили, но она еще проходит «обкатку» и скоро будет доступна в продаже.
• BCE S-CAN — бесконтактный CAN считыватель
• CAN Analyzer — устройство для работы с САN шиной, о нем мы расскажем в отдельной статье

Оборудование от BCE: FM-500 Blue+, FMS500 stCAN, S-CAN и CAN Analyzer

К достоинствам оборудования от BCE можно отнести:

• наличие 2-х CAN шин (для актуальной модели stCAN)
• «все в одном корпусе» — имеется ввиду что нет внешнего CAN модуля, вся работа трекера+CAN обеспечивается через одно устройство
• поддержка большого количества протоколов: j1939 (он же FMS), j1708 (применяется в Volvo, Renault, предыдущее поколение CAN шины, встречается так же у американских производителей), поддержка легковых ТС
• наличие механизма быстрой поддержки новых протоколов. Интегратору необходимо обеспечить физическое подключение трекера к САN шине ТС, дальше всем займется тех. поддержка производителя: чтение логов, анализ, разбор, внесение корректировок в конфигурацию устройства. В среднем процесс занимает около 30 минут.
• наличие большого количества интерфейсов у трекера. Если по какой-то причине необходимо подключить дополнительное оборудование — его можно будет подключить на RS232, RS485, 1-Wire, аналоговые, частотные, цифровые(0/1) входы, счетчик импульсов
• наличие WEB конфигуратора fmset — один из самых продвинутых инструментов по работе с трекерами: обновление прошивок, обновление конфигураций «на лету», диагностика устройств, снятие логов с CAN, распределение прав доступа и прочее.
• относительно невысокая стоимость (в сравнении с аналогами).

Хотя модель stCAN недавно появилась на рынке, мы уже успели оснастить достаточное количество ТС, чтобы делать выводы по его качественным и техническим характеристикам. Ниже представлены фото с монтажей и скрины с системы мониторинга, что нам удалось считать с САN.

Установка трекера BCE FMS500 stCAN на MAN TGS 24.440

Установка трекера BCE FMS500 stCAN на MAN TGX 26.480

Примеры отчетов

Teltonika

Ранее производитель не отличался хорошим набором инструментов для работы с CAN шиной, но с появлением отдельных CAN модулей, ситуация кардинально изменилась. Производитель выпустил:

• LV-CAN200 — CAN модуль для работы с легковыми и грузовыми авто, 2-е линии CAN
• ALL-CAN300 — CAN модуль, ориентированный на работу с с/х и спец. техникой, 2-е линии CAN
• CAN-CONTROL — новый CAN модуль, основное отличие которого: 3-и CAN шины и возможность управлять ТС через систему мониторинга и отправкой команд в CAN шину. Модуля еще нет на официальном сайте, но у нас уже есть тестовые образцы
• Simple-CAN — бесконтактный CAN считыватель
• FMB001 — OBD трекер — отдельный тип трекеров, для работы с OBD интерфейсом.

Оборудование Teltonika: FMB125, FMB120, FMB001, ALL-CAN, CAN-CONTROL и LV-CAN

К достоинствам данных модулей можно отнести:

• детальная документация по набору параметров, которые модули могут считать с различных ТС (производитель, модель, год выпуска)
• наибольшее количество ТС, поддержанных для чтения среди аналогов
• активное добавление новых моделей (уже поддержаны Tesla, BMW i3, Nissan Leaf (ZE0 и ZE1), VW eGolf и другие современные авто). Обновление прошивок выходит раз в месяц
• наличие 2-х CAN шин в модулях LV\ALL-CAN и 3-х шин в CAN-CONTROL
• возможность подключения к трекерам FM11XY, FMA1XY, FMB6XY через USB вход и моделям FMB1XY — на отдельные входы. Таким образом мы можем подключать данные модули как к трекерам выпущенным 2-а поколения (5-7 лет) назад так и к современным, а так же гибко подбирать трекер под требования клиента (внешние/внутренние антенны, одна/две SIM карты, наличие дополнительных интерфейсов RS232\RS485 и прочее).

Тестовое подключение оборудования Teltonika к CAN шине ТС Hyundai SantaFe

Если сравнивать с BCE FMS500 stCAN можно отметить:

• stCAN проще монтировать — меньше проводов для подключения
• stCAN — меньше заявленной поддержаной техники, чем у CAN модулей Teltonika, но режим чтения логов частично исправляет данную ситуацию
• по цене stCAN ~/= LV-CAN + FMB120 ~/= 3/4 ALL-CAN (то есть трекер BCE stCAN приблизительно 0,75% от модуля (без трекера) ALL-CAN)
• LV\ALL-CAN можно доустановить на уже установленные трекера Teltonika (начиная с FM1100, после обновления прошивки)
• LV\ALL-CAN — удаленно нельзя обновить прошивку, только через дорогостоящий программатор, хотя производитель заявлял о разработке механизма обновления прошивки через трекер
• Teltonika предоставляет возможность читать параметры по CAN шине через конфигуратор трекера (к которому подключен CAN модуль), в то время как у BCE конфигуратора нет в принципе — вся работа с оборудованием происходит через WEB

Конфигуратор Teltonika с закладкой чтения данных из CAN и возможностью настройки данных для передачи в систему мониторинга

Настройка CAN в WEB конфигураторе fmset от BCE

Подключение к CAN шине

Один из страхов интеграторов — подключение к CAN шине. Бытуют стереотипы, что если физически подключиться к CAN, то техника если не сгорит сразу, то минимум будут ошибки и ТС нельзя будет нормально эксплуатировать. Вероятность нанесения вреда исключать нельзя, но при грамотной организации монтажа, с качественным оборудованием, эта вероятность минимальна.

Для подключения можно использовать:

• классическую зачистку проводов
• специальные кабельные коннекторы
• бесконтактные CAN считыватели (значительно увеличивают стоимость монтажа, но исключают физический контакт с проводами, рекомендуется к установке на гарантийной технике)

CAN Крокодил и 3M Scotchlok

Так же не забываем обестачивать ТС перед началом монтажей и использовать плавкие предохранители в цепях питания. К слову, BCE во всей линейке оборудования с завода поставляет плавкие предохранители в цепи питания трекера.

Схемы подключений к шине(-ам) CAN

Один из ключевых вопросов в работе с CAN — наличие схем подключения на различные ТС. Производители предоставляют схемы для подключения, но огромное количество модификаций ТС (рестайлинги моделей, комплектации keyless, поставки с различными двигателями, коробками передач (разные двигатели могут иметь разные наборы данных в шинах CAN), под разные рынки (Европа, Америка, Азия)) приводит к тому, что не всегда имея схему подключения к CAN конкретного ТС можно найти нужные провода в том месте, где описано. Поэтому для монтажей лучше использовать несколько источников схем подключения.

Для примера, схемы подключения к CAN из разных источников к ТС Hyundai SantaFe 2013 года.

В первом случае предлагалось найти провода в OBD разъеме (CAN2) и в блоке с предохранителями (CAN1). Но нужный провод в разъемах блока предохранителей найден не был. По второй схеме провода стоит искать в разъемах блока «smart key» — там и были обнаружены все нужные провода.

OBD-II интерфейс

Коротко рассмотрим что такое OBD-II интерфейс и что полезного можно в нем «найти».

OBD-II интерфейс (On Board Diagnostic интерфейс) — разъем в современных ТС, применяемый, как видно из названия, для подключения диагностического оборудования. На просторах интернета можно найти картинку с детализацией pin-ов.

OBD интерфейс

По описанию pin-ов видно:

• наличие GND и 12В (4-5 и 16 pin)
• наличие CAN шины (6 и 14 pin)
• наличие K-Line
• наличие шины j1850

Update: очень часто на японских автомобилях CAN H — это контакт 3, а CAN L — 11 (c) А.И.

Как мы видим, в OBD-II есть полезные для нас шины и питание для трекера, но как показывает практика, полезные для телематики данные есть только в том случае, если у ТС только одна CAN шина. Если таких шин 2-е и более, то данные по топливу присутствуют в другой шине, а не в той, что выведена в OBD разъем. Для тестовых подключений мы собрали не хитрую схему.

OBD штекер с подключенными BCE FMS500 stCAN и Teltonika FMB120 + ALL-CAN

Так же можно использовать для подключения в OBD трекера Teltonika серии FMB0XY. В которых модель FMB001 поддерживает чтение данных с бортового ПК по протоколам:

• SAE J1850 PWM (41.6 kbaud)
• SAE J1850 VPW (10.4 kbaud)
• ISO 9141-2 (5 baud init, 10.4 kbaud)
• ISO 14230-4 KWP (5 baud init, 10.4 kbaud)
• ISO 14230-4 KWP (fast init, 10.4 kbaud)
• 15765-4 CAN (11 bit ID, 500 kbaud)
• ISO 15765-4 CAN (29 bit ID, 500 kbaud)
• ISO 15765-4 CAN (11 bit ID, 250 kbaud)
• ISO 15765-4 CAN (29 bit ID, 250 kbaud)
• SAE J1939 CAN (29 bit ID, 250 kbaud)

Пример чтения данных OBD трекера FMB001 из ТС Hyndai SantaFe 2013.

Конфигуратор Teltonika с закладкой по читаемым данным в OBD интерфейсе

Выводы

По нашему скромному мнению, подключение к CAN шине не таит каких-либо рисков, при грамотном подходе в данном вопросе (начиная с подбора оборудования и заканчивая качественным монтажем). Так же процесс подбора, монтажа и настройки должны сопровождаться квалифицированными специалистами технической поддержки, потому как работа с CAN шиной, это уже не «пара галочек в настройке и подключить трекер на 2-а провода». Работа с CAN шиной требует высокую квалификацию персонала.

И если выбирать между монтажами датчиков уровня топлива. расходомеров, дополнительных датчиков, чтобы обеспечить контроль топлива и различных агрегатов, мы все чаще успешно внедряем решения с подключением к CAN шине(-ам).