![](https://habrastorage.org/files/9c4/914/a47/9c4914a47e5249c9acff9db678ff6f82.jpg)
Современный автомобиль это не только средство передвижения, но и продвинутый гаджет с мультимедийными функциями и электронной системой управления агрегатами и кучей датчиков. Многие автопроизводители предлагают функции ассистентов движения, помощников при парковке, мониторинга и управления авто с телефона. Это возможно благодаря использованию в авто CAN шины к которой подключены все системы: двигатель, тормозная система, руль, мультимедиа, климат и др.
Мой автомобиль Skoda Octavia 2011 г. в. не предлагает возможностей управления с телефона, поэтому я решил исправить этот недостаток, а заодно и добавить функцию голосового управления. В качестве шлюза между CAN шиной и телефоном я использую Raspberry Pi с шилдом CAN BUS и WiFi роутер TP-Link. Протокол общения агрегатов авто закрытый, и на все мои письма предоставить документацию протокола Volkswagen отвечал отказом. Поэтому единственный способ узнать, как общаются устройства в авто и научиться ими управлять является реверс-инжиниринг протокола CAN шины VW.
Я действовал поэтапно:
- Разработка CAN шилда для Raspberry Pi
- Установка ПО для работы с CAN шиной
- Подключение к CAN шине авто
- Разработка сниффера и изучение протокола CAN шины
- Разработка приложения для телефона
- Голосовое управление с помощью Homekit и Siri
В конце видео голосового управления стеклоподъемником.
Разработка CAN шилда для Raspberry Pi
Схему шилда взял здесь lnxpps.de/rpie, там же и описание выводов, для общения с CAN используются 2 микросхемы MCP2515 и MCP2551. К шилду подключаются 2 провода CAN-High и CAN-Low. В SprintLayout 6 развел плату, может кому пригодится CANBoardRPi.lay (на заглавном фото прототип шилда на макетке).
![](https://habrastorage.org/files/3b2/37d/a55/3b237da55bf640f09b88e609ba02c54f.jpg)
![](https://habrastorage.org/files/cd7/63f/cb4/cd763fcb4fce4b01afa57b0b34cf7afe.png)
Установка ПО для работы с CAN шиной
На Raspbian 2-x годичной давность мне потребовалось пропатчить bcm2708.c, чтобы добавить поддержку CAN (возможно сейчас это не требуется). Для работы с CAN шиной нужно установить пакет утилит can-utils с github.com/linux-can/can-utils, после этого подгрузить модули и поднять can интерфейс:
# initialize
insmod spi-bcm2708
insmod can
insmod can-dev
insmod can-raw
insmod can-bcm
insmod mcp251x
# Maerklin Gleisbox (60112 and 60113) uses 250000
# loopback mode for testing
ip link set can0 type can bitrate 125000 loopback on
ifconfig can0 up
Проверяем, что интерфейс CAN поднялся командой ifconfig:
![](https://habrastorage.org/files/3f5/4f9/065/3f54f9065c764213a2ff3d644b58e8db.png)
Проверить, что все работает можно отправив команду и получив ее.
В одном терминале слушаем:
root@raspberrypi ~ # candump any,0:0,#FFFFFFFF
В другом терминале отправляем:
root@raspberrypi ~ # cansend can0 123#deadbeef
Более подробный процесс установки описан здесь lnxpps.de/rpie.
Подключение к CAN шине авто
Немного изучив открытую документацию на CAN шину VW я выяснил, что у меня используется 2 шины.
Шина CAN силового агрегата, передающая данные со скоростью 500 кбит/с, связывает все обслуживающие этот агрегат блоки управления.
Например, к шине CAN силового агрегата могут быть подключены следующие приборы:
- блок управления двигателем,
- блок управления АБС,
- блок управления системой курсовой стабилизации,
- блок управления коробкой передач,
- блок управления подушками безопасности,
- комбинация приборов.
Шина CAN системы «Комфорт» и информационнокомандной системы, позволяющая передавать данные со скоростью 100 кбит/с между обслуживающими эти системы блоками управления.
Например, к шине CAN системы «Комфорт» и информационно<командной системы могут быть
подключены следующие приборы:
- блок управления системой Climatronic или климатической установкой,
- блоки управления в дверях автомобиля,
- блок управления системой «Комфорт»,
- блок управления с дисплеем для радио и навигационной системы.
Получив доступ к первой можно у управлять движением (в моем варианте на механике, как минимум можно управлять круиз контролем), получив доступ ко второй можно управлять магнитолой, климатом, центральным замком, стеклоподъемниками, фарами и др.
Обе шины связаны через шлюз, который находится в области под рулем, так же к шлюзу подключен диагностический OBD2 разъем, к сожаление через OBD2 разъем нельзя послушать трафик от обеих шин, можно только передать команду и запросить состояние. Я решил, что буду работать только с шиной «Комфорт» и самым удобным местом подключения к шине оказался разъем в водительской двери.
![](https://habrastorage.org/files/d74/ec6/63a/d74ec663afd44450bd2240160d3d84ce.jpg)
Теперь я могу слушать, все что происходит в CAN шине «Комфорт» и отправлять команды.
Разработка сниффера и изучение протокола CAN шины
![](https://habrastorage.org/files/ec4/f74/c60/ec4f74c609bd43ad8ce6b316047e42e1.png)
После того как я получил доступ к прослушиванию CAN шины, мне нужно расшифровать кто кому и что передает. Формат пакета CAN показан на рисунке.
![](https://habrastorage.org/files/97f/667/5f6/97f6675f65d64506bbff0e797ef9826e.jpg)
Все утилиты из набора can-utils сами умеют разбирать CAN пакеты и отдают только полезную информацию, а именно:
- Идентификатор
- Длина данных
- Данные
Данные передаются в не зашифрованном виде, это облегчило изучение протокола. На Raspberry Pi я написал маленький сервер который перенаправляет данные с candump в TCP/IP, чтобы на компьютере разобрать поток данных и красиво показать их.
Для macOS я написал простое приложение, которое для каждого адреса устройства добавляет ячейку в табличку и в этой ячейке я уже вижу какие данные меняются.
![](https://habrastorage.org/files/19e/944/bbe/19e944bbe865425db15e9af90e69edd9.png)
Нажимаю кнопку стеклоподъемника я нашел ячейку в которой меняются данные, затем я и определил какие команды соответствуют нажатию вниз, нажатию вверх, удержанию вверх, удержанию вниз.
Проверить, что команда работает, можно отправив из терминала, например команду поднять левое стекло вверх:
cansend can0 181#0200
Команды, которые передают устройства по CAN шине в автомобилях VAG (Skoda Octavia 2011), полученные методом реверс-инжиниринг:
// Front Left Glass Up
181#0200
// Front Left Glass Down
181#0800
// Front Right Glass Up
181#2000
// Front Right Glass Down
181#8000
// Back Left Glass Up
181#0002
// Back Left Glass Down
181#0008
// Back Right Glass Up
181#0020
// Back Right Glass Down
181#0080
// Central Lock Open
291#09AA020000
// Central Lock Close
291#0955040000
// Update Light status of central lock (Когда отправляешь команду открыть/закрыть замок то на кнопке управления замком светодиод не изменяет состояние, чтобы он показал реальное состояние центрального замка, нужно отправить команду обновления)
291#0900000000
Мне было лень изучить все остальные устройства, поэтому в этом списке, только то что мне было интересно.
Разработка приложения для телефона
Используя полученные команды я написал приложение для iPhone, которое открывает/закрывает стекла и управляет центральным замком.
На Raspberry Pi я запустил 2 маленьких сервера, первый отправляет данные с candump в TCP/IP, второй принимает команды от iPhone и передает их cansend.
![](https://habrastorage.org/files/8ab/4be/824/8ab4be824e4946bfb0151492c5c5e0d5.png)
Исходники приложения управления авто для iOS
//
// FirstViewController.m
// Car Control
//
// Created by Vitaliy Yurkin on 17.05.15.
// Copyright (c) 2015 Vitaliy Yurkin. All rights reserved.
//
#import "FirstViewController.h"
#import "DataConnection.h"
#import "CommandConnection.h"
@interface FirstViewController () <DataConnectionDelegate>
@property (nonatomic, strong) DataConnection *dataConnection;
@property (nonatomic, strong) CommandConnection *commandConnection;
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UILabel *Door_1;
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UILabel *Door_2;
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UILabel *Door_3;
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UILabel *Door_4;
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIButton *CentralLock;
- (IBAction)lockUnlock:(UIButton *)sender;
@end
@implementation FirstViewController
- (void)viewDidLoad {
self.dataConnection = [DataConnection new];
self.dataConnection.delegate = self;
[self.dataConnection connectToCanBus];
self.commandConnection = [CommandConnection new];
[self.commandConnection connectToCanBus];
}
- (void)didReceiveMemoryWarning {
[super didReceiveMemoryWarning];
// Dispose of any resources that can be recreated.
}
- (void)doorStatusChanged:(char)value {
/*
1 - Front Left Door
2 - Front Right Door
4 - Back Left Door
8 - Back Right Door
3 - Front Left&Right Door = 1 + 3
5 - Front& Back left Door = 1 + 4
*/
// Front Left Door
if (value & 1) {
self.Door_1.backgroundColor = [UIColor yellowColor];
self.Door_1.text = @"Открыто";
NSLog(@"1");
}
else {
self.Door_1.backgroundColor = [UIColor lightGrayColor];
self.Door_1.text = @"Закрыто";
}
// Front Right Door
if (value & 2) {
self.Door_2.backgroundColor = [UIColor yellowColor];
self.Door_2.text = @"Открыто";
NSLog(@"2");
}
else {
self.Door_2.backgroundColor = [UIColor lightGrayColor];
self.Door_2.text = @"Закрыто";
}
// Back Left Door
if (value & 4) {
self.Door_3.backgroundColor = [UIColor yellowColor];
self.Door_3.text = @"Открыто";
NSLog(@"4");
}
else {
self.Door_3.backgroundColor = [UIColor lightGrayColor];
self.Door_3.text = @"Закрыто";
}
// Back Right Door
if (value & 8) {
self.Door_4.backgroundColor = [UIColor yellowColor];
self.Door_4.text = @"Открыто";
NSLog(@"8");
}
else {
self.Door_4.backgroundColor = [UIColor lightGrayColor];
self.Door_4.text = @"Закрыто";
}
}
BOOL firstStatusChange = YES;
BOOL lastStatus;
-(void) centralLockStatusChanged:(BOOL)status {
// At first status changes set lastStatus variable
if (firstStatusChange) {
firstStatusChange = NO;
// Invert status, to pass the next test
lastStatus = !status;
}
// Change Lock image only if status changed
if (!(lastStatus == status)) {
// Check status
if (status) {
[self.CentralLock setBackgroundImage:[UIImage imageNamed:@"lock_close"] forState:UIControlStateNormal];
}
else {
[self.CentralLock setBackgroundImage:[UIImage imageNamed:@"lock_open"] forState:UIControlStateNormal];
}
lastStatus = status;
}
}
// Front Left Glass
- (IBAction)frontLeftUp:(UIButton *)sender {
[self.commandConnection sendMessage:@"cansend can0 181#0200"];
}
- (IBAction)frontLeftDown:(id)sender {
[self.commandConnection sendMessage:@"cansend can0 181#0800"];
}
// Front Right Glass
- (IBAction)frontRightUp:(UIButton *)sender {
[self.commandConnection sendMessage:@"cansend can0 181#2000"];
}
- (IBAction)frontRightDown:(id)sender {
[self.commandConnection sendMessage:@"cansend can0 181#8000"];
}
// Back Left Glass
- (IBAction)backLeftUp:(UIButton *)sender {
[self.commandConnection sendMessage:@"cansend can0 181#0002"];
}
- (IBAction)backLeftDown:(id)sender {
[self.commandConnection sendMessage:@"cansend can0 181#0008"];
}
// Back Right Glass
- (IBAction)backRightUp:(UIButton *)sender {
[self.commandConnection sendMessage:@"cansend can0 181#0020"];
}
- (IBAction)backtRightDown:(id)sender {
[self.commandConnection sendMessage:@"cansend can0 181#0080"];
}
- (IBAction)lockUnlock:(UIButton *)sender {
// If central lock closed
if (lastStatus) {
// Open
[self.commandConnection sendMessage:@"cansend can0 291#09AA020000"];
int64_t delayInSeconds = 1; // 1 sec
dispatch_time_t popTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, delayInSeconds * NSEC_PER_SEC);
dispatch_after(popTime, dispatch_get_main_queue(), ^(void){
[self.commandConnection sendMessage:@"cansend can0 291#0900000000"];
});
}
else {
// Close
[self.commandConnection sendMessage:@"cansend can0 291#0955040000"];
int64_t delayInSeconds = 1; // 1 sec
dispatch_time_t popTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, delayInSeconds * NSEC_PER_SEC);
dispatch_after(popTime, dispatch_get_main_queue(), ^(void){
[self.commandConnection sendMessage:@"cansend can0 291#0900000000"];
});
}
}
@end
Есть способ не писать свое приложение для телефона, а воспользоваться готовым из мира умных домов, всего лишь потребуется установиться на Raspberry Pi систему автоматизации Z-Way командой:
wget -q -O - razberry.z-wave.me/install | sudo bash
После этого добавляем наши CAN устройства в Z-Way систему автоматизации
![](https://habrastorage.org/files/ae9/f3f/da1/ae9f3fda1c0c4c0d946b3d052ec655de.png)
И управляем стеклоподъемником как обычным выключателем:
![](https://habrastorage.org/files/33b/87d/a28/33b87da284b2450b92abe7c75d398556.png)
Мобильный приложения для Z-Way: ZWay Home Control и ZWay Control.
Голосовое управление с помощью Homekit и Siri
В одной из своих статей я описывал процесс установки Homebridge на Raspberry Pi для голосового управления домашней системой автоматизации Z-Way. После установки Homebridge вы получите возможность голосового управления с помощью Siri. Уверен, что для Android есть множество приложений позволяющих голосом отправлять HTTP запросы для управления Z-Way.
Видео голосовогу управления стеклоподъемником прилагаю.