Capítulo IV. Aplicaciones

Transcripción

1 Capítulo IV 4. Aplicaciones En este capítulo van a ser descritas las dos aplicaciones creadas para este proyecto así como el entorno de programación con el que han sido creadas. Estas aplicaciones serán ejecutadas en el ordenador de a bordo. Las aplicaciones se han programado en el lenguaje Visual C++ usando la herramienta de desarrollo Microsoft Visual Studio Esta herramienta es totalmente gratuita y se puede descargar de la página de Microsoft. La primera de las aplicaciones que se describirá se denomina Aplicación CAN. A grandes rasgos esta aplicación permitirá: configurar el nodo interfaz (microcontrolador Atmel AT90CAN128 sobre STK ), mandar tramas CAN al bus CAN, recibir tramas CAN desde el bus y monitorizar el bus. Con esta aplicación se busca demostrar el correcto funcionamiento tanto del bus CAN como de los nodos de la red. La segunda aplicación creada se denomina Aplicación OBDII. Esta aplicación simulará un escáner OBDII real a la ECU (placa de evaluación integrada Olimex AVR H-128-CAN). El nodo interfaz recibirá las órdenes desde la aplicación y enviará tramas OBDII hacia la ECU, la cual recibirá dichas peticiones, las atenderá y responderá con respuestas OBDII. Posteriormente será el nodo interfaz el encargado de extraer la información relevante de las tramas OBDII y enviarla hacia la aplicación para que esta la interprete. 85

2 4.1 El entorno de desarrollo Microsoft Visual Studio 2010 Para la programación de las aplicaciones que va a ejecutar el ordenador de a bordo se ha utilizado Microsoft Visual Studio La razón del uso de este entorno de programación es porque el ordenador de a bordo tiene como sistema operativo Windows XP Embedded. Ambas aplicaciones han sido creadas en lenguaje Visual C++, más concretamente, han sido creadas como aplicaciones que usan MFC (Microsoft Foundation Classes), más adelante se ahondará en esta cuestión. Visual C++ engloba el desarrollo de aplicaciones hechas en C, C++ y C++/CLI en el entorno Windows. Visual C++ incluye además las bibliotecas de Windows (WinApi), las bibliotecas MFC y el entorno de desarrollo para.net Framework. Visual C++ cuenta con su propio compilador (de igual nombre) y otras herramientas como IntelliSense, TeamFoundation Server, Debug,... Además provee de bibliotecas propias de cada versión del sistema operativo y sockets. Como otros compiladores, se le pueden añadir nuevas bibliotecas como DirectX, wxwidgets o SDL. El lenguaje de programación usado por esta herramienta es C++, el cual se complementa con la creación por parte del usuario de una interfaz gráfica basada en ventanas, botones, menús desplegables, etcétera. Otros posibles lenguajes de programación que pueden ser usados en Microsoft Visual Studio 2010 son: Visual Basic, Visual C# y Visual F# El lenguaje C++ C++ es un lenguaje de programación orientado a objetos derivado del lenguaje C, al que se han añadido cualidades y características de las que carecía, tales como: nuevos tipos de datos, clases, plantillas, mecanismos de excepciones, sistema de espacios de nombres, funciones inline, sobrecarga de operadores, referencias, operadores para manejo de memoria persistente, y algunas utilidades adicionales de librería (en realidad la librería Estándar C es un subconjunto de la librería C++). El resultado es que como su antecesor, C++ sigue muy ligado al hardware subyacente, manteniendo una considerable potencia para programación a bajo nivel, pero se la han añadido elementos que le permiten también un estilo de programación con alto nivel de abstracción. 86

3 Respecto a C, se ha procurado mantener una exquisita compatibilidad hacia atrás por dos razones: poder reutilizar la enorme cantidad de código C existente, y facilitar una transición lo más fluida posible a los programadores de C clásico, de forma que pudieran pasar sus programas a C++ e ir modificándolos de forma gradual. De hecho, los primeros compiladores C++ lo que hacían en realidad era traducir (preprocesar) a C y compilar después. Por lo general puede compilarse un programa C con un compilador C++, pero no a la inversa si el programa utiliza alguna de las características especiales de C++. Algunas situaciones requieren especial cuidado. Por ejemplo, si se declara una función dos veces con diferente tipo de argumentos, el compilador C invoca un error de "Nombre duplicado", mientras que en C++ quizás sea interpretado como una sobrecarga de la primera función (que sea o no legal depende de otras circunstancias). En la actualidad, el C++ es un lenguaje versátil, potente y general. Su éxito entre los programadores profesionales le ha llevado a ocupar el primer puesto como herramienta de desarrollo de aplicaciones. El C++ mantiene las ventajas del C en cuanto a riqueza de operadores y expresiones, flexibilidad, concisión y eficiencia. Además, ha eliminado algunas de las dificultades y limitaciones del C original. La evolución de C++ ha continuado con la aparición de Java, un lenguaje creado simplificando algunas cosas de C++ y añadiendo otras, que se utiliza para realizar aplicaciones en Internet MFC: Microsoft Foundation Classes Microsoft Foundation Classes o MFC es un conjunto de clases interconectadas por múltiples relaciones de herencia, que proveen un acceso más sencillo a las API de Windows. Aunque se puede usar para crear aplicaciones de escritorio muy simples, es muy útil cuando se necesita desarrollar interfaces de usuario más complejas con varios controles. Fueron introducidas por Microsoft en 1992 y desde entonces fueron apareciendo nuevas versiones con las actualizaciones del entorno de programación Visual C++, gracias a las cuales éste se convierte en un generador de programas C++ para Windows. Tiene una gran complejidad añadida debido a la necesidad de que el programador ahora no sólo debe controlar C/C++, sino que además debe conocer las clases de la MFC para poder utilizar su potencia. Con el paso del tiempo MFC se ha convertido en la implementación estándar de la industria para la creación de aplicaciones gráficas en plataformas PC. 87

4 El MFC es una biblioteca de clases C++ que proporciona una interfaz para la programación de Windows y al mismo tiempo encapsula el nivel inferior de la API Win32. Proporciona una gran cantidad de funcionalidades que se encuentran en aplicaciones de Windows, como la gestión de documentos y la gestión de los distintos puntos de vista sobre los datos del documento, y a su vez proporciona una interfaz orientada a objetos que solucionan las complejas tareas que involucran la comunicación a través redes, el acceso a la base de datos y gestión de documentos compuestos Creación de aplicaciones Una vez descargado e instalado Microsoft Visual Studio, la pantalla de inicio que muestra el programa es la siguiente: Figura 54: Pantalla de inicio de Microsoft Visual Studio 2010 En esta pantalla tenemos varias opciones: conectar con el servidor Team Foundation, crear un nuevo proyecto o abrir un proyecto ya creado previamente. En este caso pulsaremos New Project para crear una nueva aplicación. Al pulsar en New Project la pantalla que se muestra es la siguiente: 88

5 Figura 55: Opciones para la creación de un nuevo proyecto en Microsoft Visual Studio 2010 En esta pantalla se nos muestran los diferentes lenguajes de programación que se pueden usar para crear el nuevo proyecto: Visual Basic, Visual C#, Visual C++ y Visual F#, así como otro tipo de proyectos como creación de servidores SQL o creación de instaladores. En este caso hay que pulsar sobre Visual C++ y se desplegará un menú con diferentes tipos de aplicaciones que se pueden crear con Visual C++: ATL (para crear una Active Template Library), CLR (para la creación de librerías), General (para empezar el proyecto desde cero), MFC, Test (para proyectos que contienen programas de testeo) y WIN32 (para creación de aplicaciones de consola). Una vez seleccionado MFC se presentan tres opciones: MFC ActiveX Control (para crear un control ActiveX que usa la librería MFC), MFC Application (para crear una aplicación basada en MFC) y MFC DLL (para crear librerías enlazadas dinámicamente que usan la librería MFC). Una vez seleccionado MFC Application, habría que elegir el nombre del proyecto, su ubicación y pulsar OK. A continuación aparecerá el asistente que nos ayudará en la configuración de la aplicación MFC a crear: 89

6 Figura 56: Inicio del asistente para la creación de aplicaciones MFC en Microsoft Visual Studio 2010 En esta pantalla lo único que hay que hacer es pulsar Next. Una vez pulsado aparecerá una pantalla en la podremos elegir el tipo de aplicación MFC que queremos crear: 90

7 Figura 57: Ventana para la elección del tipo de aplicación MFC en Microsoft Visual Studio 2010 Las opciones que se seleccionarán serán: Dialog based: para crear una aplicación basada en cuadros de diálogo Proyect Style: MFC Standard: para que la aplicación tenga una apariencia MFC clásica. Use of MFC: Use MFC in a static library: para crear una aplicación autocontenida y portable gracias a la creación de librerías estáticas. Este tipo de aplicaciones ocupan más espacio en memoria pero por otro lado son portables a cualquier ordenador con Windows. Las otras opciones son referentes a lenguaje, estilo y color con lo que carecen de importancia para este proyecto. Una vez seleccionadas estas opciones pulsamos Finish. Si pulsamos Next aparecerán más pantallas de configuración que no son necesarias para este tipo de aplicaciones. Una vez pulsado Finish aparecerá el entorno de programación. La pantalla que aparece por defecto es la pantalla en la que podemos crear el cuadro de diálogo: 91

8 Figura 58: Pantalla para la creación del cuadro de diálogo en Microsoft Visual Studio 2010 En esta pantalla se crea el interfaz con la que el usuario va a interactuar. Su funcionamiento es muy sencillo: basta con arrastrar el componente que queramos que aparezca en el cuadro de diálogo (botón, Combo Box, Edit Box, Control Box, List Box ) desde la ventana Toolbox hasta el cuadro de diálogo. Una vez arrastrado podremos colocarlo en cualquier lugar del cuadro de diálogo y podremos cambiar sus propiedades en la pestaña Properties. Cada vez que se incluye un elemento en el cuadro de diálogo el programa añade automáticamente el código necesario para su incursión en el código de la aplicación. Para explorar el código basta con pulsar en Solution Explorer: 92

9 Figura 59: Código de la aplicación en Microsoft Visual Studio 2010 En esta ventana podemos explorar los diferentes archivos que conforman la aplicación como son: ficheros de cabecera (.h), ficheros fuente (.cpp) así como las dependencias externas (External Dependencies) y los archivos de recursos (Resource Files). Para añadir un nuevo fichero de cabecera o fichero fuente basta con pulsar botón derecho sobre Header Files o Source Files y pulsar Add. De esta forma se pueden añadir ficheros nuevos o ya creados previamente. Una vez creado el código, para compilarlo basta con pulsar Start Debugging en el menú Debug, o pulsar en el icono Play de la barra de herramientas o pulsar F5. Una vez hecho esto comenzará la compilación del código. Si hubiera algún error o warning al compilar se mostraría en la ventana Output informando del tipo de error o warning y la línea de código que lo provocó. Si la compilación es correcta, el archivo ejecutable de la aplicación es creada dentro de una carpeta llamada Debug ubicada dentro del directorio que seleccionamos anteriormente para contener el proyecto. Además, la aplicación se ejecuta automáticamente. De esta manera se tiene acceso directo a la aplicación un vez está compilada. 93

10 4.2 La aplicación CAN Figura 60: Pantalla inicial de la aplicación CAN Esta aplicación tiene como función principal el envío y recepción de tramas CAN en el ordenador de a bordo. Gracias a ella se demuestra el correcto funcionamiento del bus así como se puede adaptar el ordenador de a bordo a la red CAN permitiéndole enviar y recibir tramas y monitorizar el bus a través del puerto serie de dicho ordenador. De hecho, cualquier ordenador con un puerto serie o USB (usando un conversor USB/RS232) podría conectarse al bus CAN usando esta aplicación, y así se evitan problemas de compatibilidad que pueden aparecer con los buses CAN que traen integrados algunos dispositivos. La aplicación se conectará al nodo interfaz a través del puerto serie. Las características CAN de este nodo son configurables por lo que permite al ordenador de abordo conectarse a diferentes redes CAN usando el puerto serie. Es decir, hará de interfaz entre el ordenador de a bordo que usa comunicación serie y el bus en el que se usa protocolo CAN. Para el manejo del puerto serie se ha hecho uso de la clase CSerialPort. Esta clase es freeware y ofrece un acceso más sencillo a la API de Windows que controla el puerto serie. 94

11 Para más información visitar y buscar CSerialPort con el buscador. La configuración de la conexión serie que se establecerá será la siguiente: Puerto al que conectar: seleccionado por el usuario en la aplicación. Velocidad: bps. Bit de paridad: No. Bits de datos: 8 bits. Bits de parada: 1 bit. Control de flujo: No. Una vez establecida la conexión con el nodo interfaz a través del puerto serie, el siguiente paso es configurar la velocidad de transmisión y los registros de recepción de dicho nodo: Velocidad de transmisión CAN: 125, 250, 500 Kbps o 1 Mbps. Tipo de tramas que se esperan recibir: Standard o Extended. Filtros de aceptación de mensajes. Cuando el nodo ya está configurado para la recepción el siguiente paso es la configuración de envío y relleno de datos a enviar: Tipo de trama que se quiere enviar: Standard o Extended. ID del receptor. DLC: longitud de los datos a enviar en número de octetos (1-8). Datos a enviar. Acabada la configuración de envío ya se pueden enviar las tramas al bus CAN y recibir tramas de este. Tanto los datos enviados al bus como los recibidos se presentaran en pantalla por la aplicación. A continuación se va a hacer una descripción detallada del funcionamiento de la aplicación así como del intercambio de mensajes que ocurre entre el nodo interfaz y la aplicación a través del puerto serie y entre los nodos CAN a través del bus CAN Funcionamiento de la aplicación CAN Diagrama de flujo 95

12 Figura 61: Diagrama de flujo de la aplicación CAN 96

13 Botón CONNECT Con este botón se le indica a la aplicación que debe conectarse el puerto COM seleccionado de la lista. Los pasos serían los siguientes: 1. Seleccionar el puerto COM de la lista al que conectarse. 2. Al pulsar el botón CONNECT la aplicación intentará conectarse al puerto COM elegido. Con la siguiente configuración: Velocidad: bps. 8 bits de datos, sin bit de paridad, 1 bit de parada. Sin control de flujo de datos (Flow Control). 3. Si no puede conectar al puerto COM, la aplicación presentará mensaje emergente de error indicando que existe un error al conectar. 4. Si logra conectarse al puerto COM, envía al nodo interfaz $APP1 (para indicarle que se trata de la aplicación CAN) y espera recibir el asentimiento desde el nodo interfaz. 5. Cuando recibe el asentimiento ($OK1): Presenta mensaje emergente indicando éxito al conectar al puerto COM elegido. Habilita los botones DISCONNECT y SEND BAUD RATE. Deshabilita el botón CONNECT. Figura 62: Detalle del botón CONNECT de la aplicación CAN Botón DISCONNECT Con este botón se le indica a la aplicación que debe desconectarse del puerto COM y liberarlo. Los pasos serían los siguientes: 1. Al pulsar el botón DISCONNECT la aplicación intentará desconectarse del puerto COM al que está conectada. 97

14 2. Si no logra desconectarse presentará un mensaje de error indicando que existe un error al desconectar del puerto COM. 3. Si consigue desconectarse del puerto: Presentará un mensaje emergente de éxito al desconectarse del puerto serie. Deshabilitará todos los botones excepto CONNECT. Figura 63: Detalle del botón DISCONNECT de la aplicación CAN Botón SEND BAUD RATE Con este botón se le indica a la aplicación que debe de enviar al nodo interfaz el valor del baud rate elegido de la lista. El nodo interfaz lo almacenará para posteriormente editar los registros necesarios para establecerlo como el baud rate con el que transmitirá y recibirá los datos del bus CAN. Los pasos serían: 1. Seleccionar el CAN baud rate de la lista desplegable. 2. Según el baud rate elegido, al pulsar el botón la aplicación enviará al nodo interfaz: $CBR1 para un baud rate de 125 Kbps. $CBR2 para un baud rate de 250 Kbps. $CBR3 para un baud rate de 500 Kbps. $CBR4 para un baud rate de 1 Mbps. Y se pondrá a la espera de recibir del asentimiento desde el nodo interfaz. 3. Cuando recibe el asentimiento desde el nodo interfaz ($OK2): Presenta mensaje emergente indicando éxito al almacenar el baud rate elegido en el nodo interfaz. Deshabilita el botón SEND BAUD RATE. Habilita el botón SET CAN RECEIVE AND BAUD RATE. 98

15 Figura 64: Detalle del botón SEND BAUD RATE de la aplicación CAN Botón SET CAN RECEIVE AND BAUD RATE A través de este botón se le indica a la aplicación que envíe al nodo interfaz los datos referidos a la configuración del nodo en recepción (tipo de trama a recibir y filtros de aceptación de mensajes). Cuando el nodo interfaz recibe estos datos edita tanto los registros referidos a dicha configuración como los registros relacionados con el baud rate. Los pasos seguidos por la aplicación serían los siguientes: 1. Seleccionar el tipo de tramas CAN que se espera recibir: Standard o Extended. 2. Rellenar los campos de los filtros de aceptación de mensajes correspondientes al modo elegido. A continuación se presenta una tabla en la que se indican los valores que deben tener los filtros de aceptación para un filtrado completo de mensajes (el nodo sólo aceptará los mensajes que estén dirigidos a él) o para una aceptación completa (el nodo aceptará todos los mensajes). Cualquier otro valor contenido entre los indicados en la tabla provocará un filtrado parcial de los mensajes que aceptará el nodo. MODO STANDARD MODO EXTENDED FILTRADO COMPLETO ACEPTACIÓN COMPLETA FILTRO 1: 0xFF FILTRO 2: 0x07 FILTRO 1: 0x00 FILTRO 2: 0x00 FILTRO 1: 0xFF FILTRO 2: 0xFF FILTRO 3: 0xFF FILTRO 4: 0x1F FILTRO 1: 0x00 FILTRO 2: 0x00 FILTRO 3: 0x00 FILTRO 4: 0x00 Tabla 22: Valores de los filtros de aceptación de mensajes para filtrado completo o aceptación completa 99

16 3. Si se elige modo Standard, al pulsar el botón SET CAN RECEIVE AND BAUD RATE, la aplicación envía al nodo interfaz: $CRM1 + $X 1 X 2 X 3 X 4 donde: $CRM1 indica modo de trama que se espera recibir: Standard. X 1 X 2 (M1 Filter 1): valor del registro CANIDM1 (00-FF). X 3 X 4 (M1 Filter 2): valor del registro CANIDM2 (00-07). Y se pondrá a la espera del asentimiento desde el nodo interfaz. 4. Si se elige modo Extended, al pulsar el botón, la aplicación envía al nodo interfaz: $CRM2 + $X 1 X 2 X 3 X 4 + $X 5 X 6 X 7 X 8 donde: $CRM2 indica modo de trama que se espera recibir: Extended. X 1 X 2 (M2 Filter 1): valor del registro CANIDM1 (00-FF). X 3 X 4 (M2 Filter 2): valor del registro CANIDM2 (00-FF). X 5 X 6 (M2 Filter 3): valor del registro CANIDM3 (00-FF). X 7 X 8 (M2 Filter 4): valor del registro CANIDM4 (00-1F). Y se pondrá a la espera del asentimiento desde el nodo interfaz. 5. Cuando recibe el asentimiento ($OK3): Presenta mensaje emergente indicando éxito al configurar el baud rate y los filtros de aceptación del nodo interfaz. Deshabilita el botón SET CAN RECEIVE AND BAUD RATE. Habilita los botones SEND DATA y READ. Figura 65: Detalle del botón SET CAN RECEIVE AND BAUD RATE y los campos relacionados 100

17 Botón SEND DATA Con este botón se le indica a la aplicación que debe enviar los datos de configuración referidos al envío de datos así como los propios datos a enviar a la red CAN. Los pasos que sigue la aplicación para enviar datos al bus son los siguientes: 1. Seleccionar el tipo de trama a enviar: Standard o Extended. 2. Si se selecciona modo Standard: Escribir la dirección de envío, Send ID: 000-7FF (11 bits). Seleccionar el tamaño de los datos a enviar, DLC: 1-8 (octetos). Escribir el valor, en hexadecimal, de los datos a enviar (00-FF). 3. Si se selecciona modo Extended: Escribir la dirección de envío, Send ID: FFFFFFF (29 bits). Seleccionar el tamaño de los datos a enviar, DLC: 1-8 (octetos). Escribir el valor, en hexadecimal, de los datos a enviar (00-FF). 4. Si se selecciona modo Standard, al pulsar el botón SEND DATA la aplicación enviará al nodo interfaz: $CSM1 + $0X 1 X 2 X 3 + $DLCY + $D 11 D 12 D 21 D $D y1 D y2, donde: $CSM1 indica modo de trama a enviar: Standard. 0X 1 valor del registro de dirección CANIDT2. X 2 X 3 valor del registro de dirección CANIDT1. Y valor del DLC (1-8). D x1 D x2 valor hexadecimal del octeto a enviar DATA x. Una vez que el nodo interfaz recibe la configuración de envío y los datos a enviar, monta la trama CAN necesaria (trama Standard) y la envía hacia el nodo ECU. La aplicación se pone a la espera de la respuesta proveniente del nodo ECU que le llega a través del nodo interfaz y una vez recibida la representa en el Data Log. 5. Si se selecciona modo Extended, al pulsar el botón SEND DATA la aplicación enviará al nodo interfaz: $CSM1 + $X 1 X 2 X 3 X 4 + $X 5 X 6 X 7 X 8 + $DLCY + $D 11 D 12 D 21 D $D y1 D y2, donde: $CSM2 indica modo de trama a enviar: Extended. X 1 X 2 valor del registro de dirección CANIDT1. X 3 X 4 valor del registro de dirección CANIDT2. X 5 X 6 valor del registro de dirección CANIDT4. X 7 X 8 valor del registro de dirección CANIDT3. 101

18 Y valor del DLC (1-8). D x1 D x2 valor hexadecimal del octeto a enviar DATA x. Al igual que antes, una vez que el nodo interfaz recibe la configuración de envío y los datos a enviar, monta la trama CAN necesaria (trama Extended) y la envía hacia el nodo ECU. La aplicación se pone a la espera de la respuesta proveniente del nodo ECU que le llega a través del nodo interfaz y una vez recibida la representa en el Data Log. 6. Mientras la respuesta no llegue el botón SEND DATA permanece deshabilitado. 7. Una vez recibida la respuesta se habilita el botón SEND DATA y se presentan los datos recibidos en el Data Log. Figura 66: Detalle botón SEND DATA y los campos relacionados Botones READ y STOP Con el botón READ le indicamos a la aplicación que se ponga en modo escucha, de esta manera la aplicación monitoriza el bus y presenta por pantalla las tramas que viajan por este. Al pulsar el botón STOP la aplicación deja de monitorizar el bus. Los pasos que la aplicación seguirá serán los siguientes: 102

19 1. Al pulsar el botón READ, la aplicación manda una trama especial para que la ECU comience a enviar tramas de forma continua. 2. La aplicación entra en modo de escucha y va presentando en el Data Log las tramas que va recibiendo. 3. Mientras dura la operación de lectura: Los botones READ y SEND DATA son deshabilitados. El botón STOP es habilitado. 4. Al pulsar el botón STOP, la aplicación manda otra trama especial para que la ECU deje de enviar tramas de forma continua. 5. La aplicación sale del modo de escucha. Los botones READ y SEND DATA son habilitados mientras que el botón STOP es deshabilitado. Figura 67: Detalle de los botones READ y STOP El Data Log En el Data Log se presentarán tanto los datos enviados (TX) como los datos recibidos (RX). Si los datos recibidos son la respuesta a una trama enviada por la aplicación, el Data Log presenta tanto la trama enviada como la recibida. Si los datos recibidos provienen de la lectura del bus a través del botón READ, el Data Log presentará los datos en orden de llegada, siendo el último dato representado el último recibido. En ambos casos los datos se presentan en formato hexadecimal. 103

20 Figura 68: Detalle del Data Log Diagrama de paso de mensajes A continuación se muestra un ejemplo de comunicación en el que la aplicación envía una trama CAN hacia la ECU y recibe la respuesta proveniente de esta. La respuesta será un eco a la trama enviada por la aplicación modificando el valor de los campos de datos sumándole uno a cada uno de ellos. 104

21 Figura 69: Diagrama de paso de mensajes entre aplicación CAN, nodo interfaz y nodo ECU 105

22 4.3 La aplicación OBDII Figura 70: Pantalla inicial de la aplicación OBDII La función principal de esta aplicación es la simulación de un escáner OBDII. La aplicación enviará a través del nodo interfaz (microcontrolador AT90CAN128 en STK ) las peticiones OBDII al nodo ECU (placa de evaluación integrada Olimex AVR H-128- CAN). El nodo ECU responderá a las peticiones OBDII con unos valores preestablecidos. Estos valores simularán los valores que tendría almacenados una ECU real provenientes de los sensores del vehículo. Al igual que la aplicación CAN, esta aplicación se conectará al nodo interfaz a través del puerto serie. En este caso la configuración del nodo interfaz es más simple: Nodo en modo promiscuo (sin filtrado de mensajes): el nodo interfaz se configura de tal manera que acepta todos los mensajes. Modo de trama CAN: Standard o Extended. Baud rate: 250 o 500 Kbps. Estas son las dos velocidades usadas en los escáneres OBD II reales. Igual que en la aplicación CAN, para el manejo del puerto serie se ha hecho uso de la clase CSerialPort. La configuración de la conexión serie que se establecerá será la siguiente: 106

23 Puerto al que conectar: seleccionado por el usuario en la aplicación. Velocidad: bps. Bit de paridad: No. Bits de datos: 8 bits. Bits de parada: 1 bit. Control de flujo: No. La comunicación entre el nodo interfaz y la ECU se basará en el envío de peticiones y respuestas OBDII a través del bus CAN. La aplicación simulará un escáner OBDII en modo de operación 01 (Show Current Data) en el que la ECU muestra los valores actuales que tiene almacenados en memoria Modos de operación OBDII y PIDs Existen diez modos diferentes de operación OBDII. Todos ellos están basados en el envío, por parte de la herramienta de escáner, de tramas CAN que contienes diversos datos que conforman el PID (Parameter ID). Esta aplicación simulará el comportamiento del modo 01 y usará los primeros 79 PIDs de este modo. MODO (Hex) DESCRIPCIÓN 01 Show current data 02 Show freeze frame data 03 Show stored Diagnosis Trouble Codes (DTCs) 04 Clear stored Diagnosis Trouble Codes and stores values 05 Test results, oxygen sensor monitoring 06 Test results, other components/system monitoring 07 Show pending Diagnosis Trouble Codes 08 Control operation of on-board component/system 09 Request vehicle information 0A Permanent Diagnosis Trouble Codes Tabla 23: Modos de operación OBDII Los PIDs son códigos usados para requerir datos a la ECU del vehículo. El estándar SAE J/1979 define los PIDs estándar para todos los vehículos, pero los fabricantes pueden añadir 107

24 PIDs específicos para sus vehículos. La ECU recibirá la trama CAN con el PID, mirará el PID code que tiene dicha petición y lo responderá con los valores que obtiene de los sensores. Las respuestas a los PIDs pueden contener 1, 2 o 4 octetos de datos (A, B, C y D) y para cada PID hay una fórmula que aplicar a dichos octetos de datos para obtener un valor legible para el usuario del escáner. A continuación se muestra la estructura de una petición OBDII de modo 01 (CAN Standard): Figura 71: Estructura de una petición OBDII en Modo 01 El DLC de estas tramas siempre es 8. Los octetos que no se usan se rellenan con 0x55 ( en binario) para no perder la sincronía de bits. El primer octeto de datos indica el número de datos adicionales en la trama. Para las peticiones siempre es 0x02. El segundo octeto de datos indica el modo de operación OBDII. Para este modo siempre es 0x01. El tercer octeto de datos indica el código PID. Este valor le indica a la ECU cual es la petición a la que quiere que esta le responda. La ECU leerá el código PID de la petición, buscará en sus registros el valor o los valores del parámetro requerido y responderá con una respuesta OBDII. La siguiente imagen corresponde a la estructura de una respuesta OBDII de modo 01 (CAN Standard): Figura 72: Estructura de una respuesta OBDII en Modo 01 Al igual que las peticiones OBDII, el DLC de estas tramas siempre es 8, siendo rellenados los octetos no usados con 0x55. El primer octeto de datos indica el número de octetos de datos adicionales. En este caso este octeto puede valer desde 3 a 6 dependiendo de la petición. 108

25 El segundo octeto representa el modo de operación más 0x40. En este caso sería: 0x01 + 0x40 = 0x41. El tercer octeto es el código PID, se usa para identificar a que petición corresponde la respuesta. El cuarto octeto representa el valor del parámetro requerido por la petición. Los octetos 4, 5 y 6 se usan para representar también los valores del parámetro requerido por peticiones que necesitan más de un octeto para obtener el valor. A continuación se va a presentar una tabla con algunos PIDs estándar definidos en el SAE J/1979. Para ver la tabla completa ir a la dirección web II_PIDs PID Code Bytes de datos devueltos Descripción Valor mínimo Valor máximo Unidad Fórmula 0x0A 1 Fuel Pressure kpa A*3 0x0C 2 Engine RPM ,75 Rpm ((A*256)+B)/4 0xD 1 Vehicle Speed Km/h A Distance traveled 0x21 2 0x24 4 with malfunction indicator lamp on Km (A*256)+B O2S1_WR_lambda: Equivalence Ratio 0 1,999 N/A ((A*256)+B)/32768 Voltage 0 7,999 V ((C*256)+D)*8192 Tabla 24: Ejemplos de PIDs estándar Funcionamiento de la aplicación OBDII Diagrama de flujo 109

26 Figura 73: Diagrama de flujo de la aplicación OBDII 110

27 Botón CONNECT Al igual que en la aplicación CAN, con este botón se le indica a la aplicación que debe conectarse el puerto COM seleccionado de la lista. Los pasos serían los siguientes: 1. Seleccionar el puerto COM de la lista al que conectarse. 2. Al pulsar el botón CONNECT la aplicación intentará conectarse al puerto COM elegido. Con la siguiente configuración: Velocidad: bps. 8 bits de datos, sin bit de paridad, 1 bit de parada. Sin control de flujo de datos (Flow Control). 3. Si no puede conectar al puerto COM, la aplicación presentará mensaje emergente de error indicando error al conectar. 4. Si logra conectarse al puerto COM: Envía al nodo interfaz: $APP2 (para indicarle que se trata de la aplicación OBDII). Presenta mensaje emergente indicando éxito al conectar al puerto COM elegido. Habilita los botones DISCONNECT y SET. Deshabilita el botón CONNECT. Figura 74: Detalle botón CONNECT de la aplicación OBDII Botón DISCONNECT Con este botón se le indica a la aplicación que debe desconectarse del puerto COM y liberarlo. Los pasos serían los siguientes: 1. Al pulsar el botón DISCONNECT la aplicación intentará desconectarse del puerto COM al que está conectada. 2. Si no logra desconectarse presentará un mensaje de error indicando error al desconectar del puerto COM. 3. Si consigue desconectarse del puerto: 111

28 Presentará un mensaje emergente de éxito al desconectarse del puerto serie. Deshabilitará todos los botones excepto CONNECT. Figura 75: Detalle botón DISCONNECT de la aplicación OBDII Botón SET Con este botón enviamos al nodo interfaz la configuración elegida para que configure sus registros correspondientes. Los pasos a seguir serían: 1. Seleccionar el modo de tramas CAN a enviar y recibir: Standard o Extended. 2. Seleccionar el baud rate a usar: 250 o 500 Kbps. 3. Según los valores elegidos, al pulsar el botón la aplicación enviará un mensaje al nodo interfaz que este reconocerá y se configurará. Para cada mensaje el nodo interfaz mandará un asentimiento específico indicando que la configuración se realizó con éxito. Para Standard a 250 Kbps: $CC1. Asentimiento: $ Para Standard a 500 Kbps: $CC2. Asentimiento: $ Para Extended a 250 Kbps: $CC3. Asentimiento: $ Para Extended a 500 Kbps: $CC4. Asentimiento: $ Si hay algún error en la configuración del nodo interfaz, la aplicación imprimirá en el ECU Data Log Error al configurar el bus CAN. 5. Si recibe el asentimiento de configuración realizada con éxito, la aplicación imprimirá en el ECU Data Log Conectado al bus CAN a x Kbps. Modo y, dependiendo de la configuración elegida. 6. Llegados a este punto, la aplicación deshabilita el botón SET y habilita el botón START. Figura 76: Detalle botón SET de la aplicación OBDII 112

29 Botón START Este botón tiene dos funciones dependiendo si se selecciona Test Single Item o si se selecciona Complete Scan Test Single Item Para realizar el test de un solo elemento lo pasos serían: 1. Seleccionar Test Single Item. 2. Elegir el elemento que queremos testear de la lista ECU Detection Items. 3. Al pulsar START la aplicación enviará al nodo interfaz el PID Code del elemento ($ PID Code) seleccionado para que este monte la trama OBDII y la envíe hacia la ECU. 4. Una vez el nodo interfaz recibe la respuesta de la ECU, extrae los datos de la trama CAN y los envía a la aplicación. 5. Con los datos recibidos del nodo interfaz, la aplicación extrae los datos del valor del parámetro y les aplica la fórmula correspondiente. Una vez tiene los datos en sus unidades correspondientes los presenta junto con su descripción en el ECU Data Log. 113

30 Figura 77: Aplicación OBDII tras realizar varios Test Single Item Complete Scan Para realizar el escáner completo bastaría con: 1. Seleccionar Complete Scan. 2. Al pulsar START, la aplicación comenzará a enviar al nodo interfaz los PIDs code de todos los elementos de la lista secuencialmente, e irá presentando las respuestas recibidas en el ECU Data Log. 3. Mientras dura el escaneo completo el botón START está deshabilitado y el botón STOP habilitado. 114

31 Figura 78: Aplicación OBDII tras realizar un escaneo completo Botón STOP Este botón está activo durante el escaneo completo y su función es detener el envío de peticiones OBDII hacia el nodo interfaz. En el momento que se para el escaneo completo este botón se desactiva y se vuelve a activar el botón START El ECU Data Log En el ECU Data Log se presentarán los datos recibidos desde la ECU en un formato legible para el usuario. Estos datos se presentan con su descripción, su PID code (en decimal) y con sus unidades de medida correspondientes. Además también indica si hubo algún error al configurar el nodo interfaz y en caso de éxito la configuración elegida. 115

32 Figura 79: ECU Data Log Diagrama de paso de mensajes A continuación se presenta un diagrama de paso de mensajes entre la aplicación, el nodo interfaz y el nodo ECU cuando la aplicación realiza un Test Single Item. 116

33 Figura 80: Diagrama de paso de mensajes en aplicación OBDII 117