Introduction: DragonBoard Com OBD

Através da leitura do protocolo OBD2 do carro, é possível receber informações do veículo. Utilizando a DragonBoard 410c começamos a trabalhar neste projeto, e trazemos aqui o caminho detalhado para você reproduzir isso.

Este projeto foi feito em parceria com a #Qualcomm #Embarcados #Linaro #Arrow #BaitaAceleradora que permitiram que tivéssemos acesso aos melhores hardwares, além do contato com os melhores profissionais para contribuir com o desenvolvimento.

Participaram deste projeto:

  • Marcel Ogando - Hacker - marcelogando@gmail.com
  • Leandro Alvernaz - Hacker - leandrofga@gmail.com
  • Thiago Paulino Rodrigues - Marketing - thiago.prodrigues@gmail.com

Temos total interesse em ajudar você a concluir o seu projeto, então não deixe de entrar em contato conosco!


To follow this project in English, click here:

https://www.instructables.com/id/DragonBoard-and-OBD2/


A estrutura deste projeto inclui os seguintes componentes, conforme apresentados na imagem acima:

  • Qualcomm DragonBoard 410c
  • ELM327 Bluetooth OBD2 Interface
  • Dongle USB 3G/4G
  • Carregador Veicular de Inversão de Tensão (110v)

Step 1: Fazendo O Setup Inicial Da DragonBoard 410c

Utilizando a Qualcomm DragonBoard 410c, iniciamos o projeto com a instalação da distribuição Linaro do Linux, que nos permitiu configuração completa do dispositivo.

Para criar uma imagem do Linaro para a DragonBoard, utilize o Ubuntu, pelo VirtualBox, para usar o FastBoot, que é um aplicativo baseado em Linux. É necessário estar em ambiente Linux para poder instala-lo.

Para instalar o Fastboot, acesse o Terminal da sua Máquina Virtual Ubuntu, e digite:

sudo apt-get android-tools-fastboot
  • Para instalar o Linaro, precisamos passar por 2 passos muito importantes:
    • Instalando o BOOTLOADER
    • Nome do arquivo: dragonboard410c_bootloader_emmc_linux-79.zip
    • Instalando o Sistema Operacional
      • http://builds.96boards.org/releases/dragonboard410c/linaro/debian/latest/
      • Baixar dois arquivos:
      • boot-linaro-stretch-qcom-snapdragon-arm64-20170607-246.img.gz
        • Este arquivo é a última versão (Junho/17) e o nome futuro pode ser alterado. A base do nome que você deve buscar é “boot-linaro-NomeDaVersão”. Nesta versão o nome é “Stretch” e a anterior foi “Jessie”.
      • linaro-stretch-alip-qcom-snapdragon-arm64-20170607-246.img.gz
        • Este arquivo é a última versão (Junho/17) e o nome futuro pode ser alterado. Procure por “linaro-NomeDaVersão-alip”
      • Retirar os arquivos de dentro do .GZ
      • Entrar na pasta “raiz” em relação aos arquivos compactados
        • exemplo: “/Downloads” que é o local onde os arquivos baixados estão.
      • Entre com os comandos:
        sudo fastboot devices
        
        sudo fastboot flash boot boot-linaro-NomeDaVersão-qcom-snapdragon-arm64-DATA.img
      • Resposta esperada (lembrando que o tempo pode variar):
        finished. total time: 100.00s
  • Conecte um Mouse, Teclado e um monitor/TV na porta HDMI
  • Utilize:
    • Usuário: linaro
    • Senha: linaro
  • Abra a interface Lxterminal e faça o download da lista de atualizações disponíveis dos pacotes instalados:
    sudo apt-get update
  • Realize a instalação dos pacotes disponíveis usando o código:
    sudo apt-get upgrade

Dicas: O Linaro tem um boot extremamente rápido, e uma comunidade bastante engajada para solução de problemas.

Step 2: Fazendo O GPS Da DragonBoard 410c Localizar Seu Dispositivo

Comece com a instalação dos aplicativos que servirão de cliente para o GPS, sendo eles o GNSS-GPSD, o GPSD e o GPSD-CLIENTS. Faça isso usando o comando:

sudo apt-get install gnss-gpsd gpsd gpsd-clients

Com ele instalado, você precisará rodar alguns comandos para iniciar o aplicativo, são eles:

sudo systemctl start qdsp-start.service
sudo systemctl start gnss-gpsd.service
sudo systemctl start qmi-gps-proxy.service

Leve sua DragonBoard 410c para um local aberto, com visada para o céu, e digite no terminal:

gpsmon –n

Pelos testes realizados, o tempo médio até as informações começarem a aparecer na tela, é de cerca de 10 minutos. Isso varia muito da localização da DragonBoard, quantidade de prédios ao seu redor, além de outras barreiras naturais que possam atrapalhar a recepção do sinal do GPS.

Para conseguir capturar essas informações e mandar para a núvem, utilize o código abaixo, alterando o endereço do seu website:

Step 3: Instalando O Dongle USB 3G/4G

Existem algumas formas de fazer a DragonBoard 410c acessar a rede 3G/4G:

  • Instalando um Shield / BreakoutBoard com Modem GSM e slot para SimCard;
  • Utilizar um Dongle USB 3G/4G;

Para este projeto optamos pelo Dongle USB 3G/4G da Huawei modelo E3272, pela facilidade de obter este dispositivo.

Para configurar o modem, você poderá utilizar o terminal (com a aplicação WVDial), porém o jeito mais fácil é utilizar a própria Interface Gráfica do Usuário (GUI) do Linaro. Faça da seguinte forma:

  • Com o Dongle USB conectado, clicar com botão direito no ícone de “redes” no canto inferior direito da tela.
  • “Edit Connections” > “Add”
  • Escolha a opção: “Mobile Broadband”
  • Clique em “Create”

Siga a tela de instalação do sistema operacional, conforme imagens acima, configurando a operadora de telefonia conforme sim card comprado. Para criação deste projeto, utilizamos um Sim Card da Tim (e um modem inicialmente vendido pela Vivo).

Step 4: Transformando a DragonBoard 410c Em Hotspot / Access Point WiFi

Para utilizar a DragonBoard 410c como um roteador wifi (agora que você já configurou a conectividade com a internet), a maneira mais simples é utilizar a própria interface do sistema. Siga os passos abaixo:

  • Clique no botão direito no ícone de “redes” no canto inferior direito.
  • “Edit Connections” > “Add”
  • Escolha a opção “WiFi”
  • Clique em “Create”

Coloque o nome da rede que você quer criar no campo "SSID" e depois altere o “Mode” para “Hotspot”.

Para garantir o funcionamento:

  • Vá na aba “IPv4 Settings”
  • Veja se o “Method” está marcado como “Shared to other computers”

Step 5: Acessando a DragonBoard 410c Por SSH Sem Fio, Utilizando O Hotspot

Criamos um jeito de acessar a placa remotamente, independente da forma que ela esteja conectada, não dependendo de estar próximo a Dragonboard para conectar diretamente à ela, ou ao wifi em que ela esteja conectada. Este é o método de conexão dos servidores Linux da Amazon.

Começamos instalando o Auto SSH, utilizando o código abaixo.

sudo apt-get install gcc make

wget http://www.harding.motd.ca/autossh/autossh-1.4e.tgz

tar -xf autossh-1.4e.tgz

cd autossh-1.4e

./configure

make

sudo make install

Agora vamos gerar uma chave criptografada com padrão de segurança RSA. Esta chave serve para que a pessoa que a tenha, tenha autorização para acessar a instância do endpoint exclusivo no Linux, através do IP público do modem 3G, objetivo principal deste passo. Na sequência, o código faz a copia da chave para o repositório de chaves confiáveis do Linux, garantindo ainda mais confiança para a conexão.

ssh-keygen -t rsa

scp ~/.ssh/id_rsa.pub user@remote_server:.ssh/authorized_keys

autossh -M 0 -q -f -N -i /home/pi/.ssh/id_rsa -o "ServerAliveInterval 60" -o "ServerAliveCountMax 3" -R 2222:localhost:22 user@remote_server


Com isso, acabamos de transformar a DragonBoard 410c em um servidor cloud! \o/

Step 6: Ligando a DragonBoard 410c Ao OBD Do Seu Carro Via Bluetooth – Passo 1/2

A interface de comunicação com os carros é feita através da porta OBD2. A informação que transita nesta porta precisa ser traduzida, e para isso precisamos de um interpretador que trate os dados. Há duas opções para este hardware: ELM327 ou STN1170.

Para este projeto, utilizamos um dispositivo Bluetooth com chip baseado em ELM327.

Importante destacar que a disponibilidade deste hardware não necessariamente representa a versão ORIGINAL do ELM327. A maior parte disponível está na versão 1.5, que foi quando o chip original foi clonado e colocado a venda no mercado. O chipset original está na versão 2.2. A evolução deste versionamento traz ao chip mais informações sobre os carros mais novos. É importante saber disso, pois dependendo dos testes realizados, poderá ou não conseguir obter determinadas informações de veículos mais novos.

De posse do seu dispositivo OBD2 Bluetooth, encontre a porta OBD2 do seu carro. Ela pode estar localizada logo abaixo do volante, no console central ou perto da caixa de fusíveis. O local varia bastante entre as montadoras e modelos. Uma opção para localizar é usar esta ferramenta: https://www.hum.com/port

Acesse a DragonBoard 410c com SSH, utilizando seu Notebook (lembrando que agora você está no carro, e não possui mais uma tela para conectar a placa).

Assim que o dispositivo OBD2 Bluetooth for inserido no conector do carro, siga os passos abaixo para ter controle da conectividade bluetooth:

sudo bluetoothctl
pairable on
agent on
default-agent
scan on
Neste momento é importante que você copie o MAC Address pois precisará para os próximos passos.

    Digite:

    trust MACADDRESS
    pair MACADDRESS

    Neste momento deve aparecer uma solicitação para digitar o PIN de pareamento do Bluetooth OBD2.

    O PIN geralmente é 1234 ou 0000

      Após a tela de sucesso de conexão, digitando este comando, você sai do programa controlador do Bluetooth digitando:

      quit

      Agora é preciso fazer um "BIND" do dispositivo com a porta serial:

      sudo rfcomm bind 0 MACADDRESS 1

      Para validar o sucesso da operação digite:

      ls /dev

      A porta “Rfcomm0" deve estar na lista.

      Step 7: Ligando a DragonBoard 410c Ao OBD Do Seu Carro Via Bluetooth – Passo 2/2

      Objetivo deste passo é garantir o funcionamento da comunicação entre os dispositivos:

      ELM327, DragonBoard 410c e Veículo


      Baixe a aplicação “Screen” para enviar mensagens pela Porta Serial

      sudo apt-get install screen


      A Porta Serial será usada para envio e recebimento de Comandos AT entre a DragonBoard 410c e o ELM327.

      Para saber mais sobre Comandos AT, acesse: http://elmelectronics.com/ELM327/AT_Commands.pdf


      ATENÇÃO:

      Tome muito cuidado nesta parte! Todas as informações enviadas para o dispositivo conectado ao carro, poderão ser interpretadas e enviadas ao carro de maneira errada e ocasionar o mal-funcionamento do seu carro! Estude bastante os comandos antes de tentar inovar nos comandos. Recomendamos que siga as instruções abaixo detalhadamente.


      Siga a sequência de comandos abaixo para dar início à comunicação:

      • Esta função fará abrir o terminal de comunicação serial.
        screen /dev/rfcomm0


        Assim que o terminal carregar, digite os comandos abaixo nesta sequência (e entenda o que cada um deles faz):

        • Reinicia o dispositivo. As vezes você precisará fazer isso.
          ATZ
        • Liga a funcionalidade de quebra de linha nos comandos, facilitando a visualização.
          ATL1
        • Liga os cabeçalhos dos comandos.
          ATH1
        • Liga o espaçamento entre palavras.
          ATS1
        • Define o protocolo de comunicação do carro para “Automático”.
          ATSP0


        Teste de comunicação Final:

        • Digite no console:
          ATI
        • Ele deve retornar “ELM327 v1.5” ou a versão do ELM do seu dispositivo.
        • Isso prova que o ELM327 está comunicando com a placa sem problemas, e podemos prosseguir.


        Dica

        Para sair da aplicação “Screen” é necessário apertar: Ctrl-A seguido de Ctrl-D

        Step 8: Ligando a DragonBoard 410c Ao OBD Do Seu Carro Usando PyOBD

        PyOBD é uma biblioteca de Python específica para comunicação com o padrão OBD2 dos veículos. Com ela, podemos extrair diversas informações da rede de comunicação do carro, incluindo dados como velocidade e até mesmo erros da parte elétrica.

        Para esta etapa, precisamos garantir que as seguintes bibliotecas estejam instaladas no Linaro da sua DragonBoard 410c:

        • PIP – Gerenciador de módulos do Python
          sudo apt-get install python-pip
        • SetupTools – gestor de arquivos de instalação
          sudo pip install -U pip setuptools
        • Wheel – formatador de arquivos para instalação
          sudo apt-get install python-wheel
        • OBD – biblioteca para interpretação de dados OBD
          sudo apt-get python-obd
        • GPS – biblioteca com dados do gps
          sudo pip install gps
        • Requests – módulo de solicitações
          sudo pip install requests

        Para saber se a biblioteca de Python está funcionando corretamente, precisamos rodar os comandos:

        sudo python

        Neste momento o cursor do terminal vai mudar para este ícone “>>>” indicando que o programa está rodando Python. Podemos começar a digitar os comandos para serem interpretados conforme abaixo.

        • Comece importando a biblioteca
          import obd
        • Para fazer a conexão com a porta serial use o comando
          connection = obd.OBD(“/dev/rfcomm0”)
        • Para descobrir se o Python está conseguindo extrair informações do carro, passando pelo Bluetooth, ELM327 até chegar no carro, digite:
          connection.protocol_name()

        Step 9: Extraindo Informações Do Carro Usando Python

        Vamos criar um arquivo chamado: OBD.py, conforme instruções abaixo e código na sequência.

        Importamos a biblioteca OBD para dentro do Python para iniciar as conexões.

        Por motivos desconhecidos, a primeira conexão com nosso hardware, falha sempre. Na segunda tentativa, funciona sempre. Por isso, no código verá que há duas linhas de conexão (con).

        Seguindo o funcionamento do código, com a conexão feita, iniciamos um loop infinito que busca os dados do OBD, formata de acordo com os parâmetros estabelecidos. Depois cria a URL, utilizando Query String, para que possa enviar ao servidor utilizando o método POST.

        No exemplo abaixo pegamos as seguintes informações:

        • RPM
        • Velocidade
        • Odômetro *

        As funções para captura dos dados utilizam dois parâmetros. Por exemplo, usando [1][12] estamos buscando [módulo] [PID]. Esta lista pode ser encontrada em: https://github.com/brendan-w/python-OBD/blob/master/obd/commands.py

        Por último, a humm a URL com todas as informações são concatenadas e adicionadas em um arquivo, chamado "obd_data.dat".

        Código para OBD.py:

        import obd
        import time

        odoInicial = -1 paramOdo = 0
        #Conect OBD
        print "Primeira conexao" con = obd.OBD("/dev/rfcomm0") print "Segunda conexao" con = obd.OBD("/dev/rfcomm0")

        while True: respRPM = con.query(obd.commands[1][12]) print respRPM respVelo = con.query(obd.commands[1][13]) print respVelo respOdo = con.query(obd.commands[1][49]) print respOdo

        paramRPM = int(float(str(respRPM).replace(" revolutions_per_minute",""))) paramVelo = int(float(str(respVelo).replace(" kph",""))) paramOdo = int(float(str(respOdo).replace(" kilometer", "")))

        url = "http://www.website.com/OBD?vel="+str(paramVelo)+"&rpm="+str(paramRPM)+"&odo="+str(paramOdo)+"\n" time.sleep(0.2)
        print url
        file = open("obd_data.dat","a+") file.write(url) file.close()
        print url


        Depois da conexão e captura dos dados, vamos criar o arquivo chamado: envia_OBD.py

        Esta parte do código fica mais simples. Começamos importando bibliotecas relacionadas à solicitações/envio de dados, usando RESTFUL.

        Criamos um while para enviar através de POST a URL da primeira linha do arquivo que populado anteriormente pelo OBD.py. Depois disso, para evitar que o dado seja enviado mais de uma vez, ela apaga esta linha do arquivo.

        Código para o arquivo OBD.py:

        import requests
        import time
        
        while True:
            try:
                time.sleep(0.2)
                url = ''
                with open('obd_data.dat','r') as fin:
                    data = fin.read().splitlines(True)
                    url = data[0]
        requests.post(url)
        with open('obd_data.dat', 'w') as fout: fout.writelines(data[1:]) except: print 'exception'

        Caso tenha algum problema copiando estes códigos, baixe os arquivos abaixo:

        Step 10: Repetição De Scripts E Armazenamento De Dados Capturados Do Carro

        Tudo o que foi feito até agora era orientado a garantir que a DragonBoard fizesse comunicação com os diferentes componentes da solução, como a comunicação 3G, WiFi, Bluetooth, Dados do GPS, entre outros.

        Vamos usar o código abaixo para editar o arquivo 'rc.local', que já tem algumas funções e comandos pré-definidos, e fica no diretório '/etc'. Para fazer a edição, use o comando:

        sudo nano /etc/rc.local

        Agora precisamos configurar a inicialização de todos os processos, serviços e funções, criando rotinas para que funcionem automaticamente ao iniciar a Dragonboard. Vamos utilizar o BASH para fazer isso. O BASH (Bourne-Again-SHell) é um aplicativo para interpretação de comandos Unix.

        No próximo código, que tem comandos BASH, você precisará inserir o MacAddress do seu dispositivo OBD/Bluetooth, e também precisa ter bastante cuidado para garantir que o código seja colocado sempre antes do comando "exit 0" que é a resposta de sucesso do sistema.

        if [ ! -f /etc/ssh/ssh_host_rsa_key ]
        then
            systemctl stop ssh.socket||true
            dpkg-reconfigure openssh-server
        fi
        sudo systemctl start qdsp-start.service
        rfcomm bind 0 MACADDRESS 1
        sudo python /home/linaro/Documents/FadaDoCarro/conectaGPS.py &
        sudo python /home/linaro/Documents/FadaDoCarro/OBD.py &
        sudo python /home/linaro/Documents/FadaDoCarro/envia_OBD.py &
        exit 0

        A partir de agora, sempre que a placa for iniciada, ela já vai se conectar através do 3G e enviar os dados de GPS e OBD para o servidor escolhido.

        Step 11: Dificuldades Encontradas

        Listamos abaixo algumas barreira que encontramos ao longo do desenvolvimento do projeto, que resolvemos antes de criar este Instructable, mas que é importante alertá-lo, caso esteja tendo dificuldades também.

        • PyOBD
          • É preciso ter muito cuidado na hora de transmitir os dados e comunicar com o carro. Nas primeira tentativas, quando a comunicação ainda não era estável com o dispositivo, enviamos alguns comandos para o carro, e acabamos causando algum problema na ECU. Neste momento o câmbio automático não aceitava mais mudanças, ficou travado. Além disso, as luzes do painel começaram a piscar aleatoriamente. A solução para este evento que ocasionamos foi o desligamento dos cabos da bateria, mantendo assim por 15 minutos. Desta forma, forçamos o reset completo das ECUs do carro, retornando ele ao estágio original de fábrica, portanto cancelando qualquer comando que tenhamos enviado erroneamente pela porta OBD.
        • Linaro
          • Tivemos um problema de boot no Linaro, quando aleatoriamente o OS reiniciava. Este problema foi resolvido ao longo do desenvolvimento do projeto, pela equipe do Linaro, que soltou uma atualização, e já construímos este tutorial utilizando a informação mais atualizada.

        Step 12: Referências

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        Bio: Fizemos este perfil para compartilhar o conhecimento de como conectar a Qualcomm DragonBoard 410c ao seu carro, usando o protocolo OBD2. Boa sorte.
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