ˇ ´ vysoke ´ uc ˇen´ı technicke ´ v Praze Cesk e ´ Fakulta elektrotechnicka
´ PRACE ´ DIPLOMOVA Syst´ em mˇ eˇ ren´ı klidov´ ych proud˚ u ve vozidlech
Praha, 2010
Autor: Zdenˇ ek Hovorka
Prohl´ aˇ sen´ı Prohlaˇsuji, ˇze jsem svou diplomovou ( bakal´aˇrskou) pr´aci vypracoval samostatnˇe a pouˇzil jsem pouze podklady ( literaturu, projekty, SW atd.) uveden´e v pˇriloˇzen´em seznamu.
V Praze dne podpis
i
Podˇ ekov´ an´ı Dˇekuji pˇredevˇs´ım vedouc´ımu diplomov´e pr´ace panu Ing. Janu Fischerovi za veden´ı t´eto pr´ace, za pomoc pˇri probl´emech a za volnost pˇri tvorbˇe pr´ace. Dale bych r´ad podˇekoval ˇ panu Ing. Jarom´ıru Kreclovi a cel´emu diagnostick´emu oddˇelen´ı ve firmˇe Skoda auto a.s za podporu a poradenstv´ı pˇri tvorbˇe diplomov´e pr´ace.
ii
Abstrakt C´ılem diplomov´e pr´ace je sofwarov´e vybaven´ı pro ovl´ad´an´ı a vyhodnocov´an´ı dat ze ˇ ast pr´ace se zab´ syst´emu na mˇeˇren´ı klidov´ ych proud˚ u v palubn´ı s´ıti automobilu. C´ yv´a problematikou mˇeˇren´ı klidov´ ych proud˚ u a dostupn´ ymi metodami mˇeˇren´ı. D´ale na z´akladˇe vybran´e metody mˇeˇren´ı vytvoˇrit syst´em umoˇzn ˇuj´ıc´ı mˇeˇren´ı elektrick´eho proudu a zpˇetn´e anal´ yzy namˇeˇren´ ych dat. V pr´aci je nast´ınˇena z´akladn´ı pr´ace s potˇrebn´ ymi softwary jako je napˇr. CANoe, CANdb++ nebo Visual Studio 2008 a programovac´ımi jazyky CAPL a C#. Programovac´ı jazyk CAPL je vyuˇzit pro mˇeˇren´ı veliˇcin v re´aln´em ˇcase a nastavov´an´ı syst´emu, kter´ y dan´e veliˇciny mˇeˇr´ı. Programovac´ı jazyk C# je vyuˇzit k v´ yvoji softwaru pro zpˇetnou anal´ yzu ve formˇe graf˚ u.
iii
Abstract The goal of diploma thesis is software equipment for control and data evaluation from system of measurement a quiescent current inside of on-board system an automobile. Part of diploma thesis handle to problems with measurement of quiescent current and accesible methods of measurement. Further on the basis choice method of measurement construct a system enabling measurement of electrical current and backward analyses of measured data. In thesis is foreshadowed basic work with necessary softwares such as e.g. CANoe, CANdb++ or Visual Studio 2008 and programming languages CAPL and C#. Programming laguage CAPL is used for measurement quantities in real-time and presetting the system, which this quantities measures. Programming language C# is used to development a software for backward analyse in the form of graphs.
iv
vloˇzit origin´aln´ı zad´an´ı´ı´ı´ı´ı´ı´ı´ı´ı´ı´ı´ı´ı´ı´ı´ı´ı !!!!!
v
vi
Obsah Seznam obr´ azk˚ u
xi
Seznam tabulek
xiii
´ 1 Uvod
1
2 Klidov´ e proudy
3
2.1
Klidov´e proudy v automobilu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
2.1.1
Maxim´aln´ı klidov´ y proud automobilu . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.1.2
V´ ypoˇcet maxim´aln´ıho klidov´eho proudu pˇri zachov´an´ı provozuschopnosti vozidla
2.1.3
Mˇeˇren´ı klidov´ ych proud˚ u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.1.4
N´avrh ˇr´ıdic´ıch jednotek z hlediska klidov´ ych proud˚ u. . . . . . . .
7
2.1.5
Velikost klidov´ ych proud˚ u v z´avislosti na okoln´ıch podm´ınk´ach . .
7
3 CAN sbˇ ernice
9
3.1
Z´aklady CAN komunikace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
3.2
Sbˇernicov´a struktura v automobilu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3.2.1
12
Rozdˇelen´ı a pojmenov´an´ı CAN sbˇernic v koncernu Volkswagen . .
4 Metody mˇ eˇ ren´ı proudu 4.1
4.2
15
Mˇeˇren´ı proudu v obvodu bez jeho rozpojen´ı . . . . . . . . . . . . . . . .
15
4.1.1
Hall˚ uv jev . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
4.1.2
Realizace bezkontaktn´ıho mˇeˇren´ı proudu . . . . . . . . . . . . . .
17
4.1.2.1
Hall˚ uv senzor v otevˇren´e smyˇcce . . . . . . . . . . . . .
17
4.1.2.2
Hall˚ uv senzor v uzavˇren´e smyˇcce . . . . . . . . . . . . .
18
Mˇeˇren´ı proudu v obvodu s jeho rozpojen´ım . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
4.2.1
Princip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
4.2.2
Realizace metody s rozpojen´ım obvodu . . . . . . . . . . . . . . .
19
vii
4
4.2.3
Inteligentn´ı pojistka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ redna Mefuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ustˇ
20
Vyhodnocen´ı metod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
4.2.4 4.3
5 V´ yvoj vyzualizaˇ cn´ıho software pro mˇ eˇ ren´ a data 5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
20
25
Software CANdb++ Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
5.1.1
Objekty v CANdb++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
5.1.2
Objekt Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
5.1.3
Objekt Message . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
5.1.4
CAN zpr´avy pro u ´stˇrednu Mefuse . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
Software Panel Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
5.2.1
V´ yvoj grafick´eho rozhran´ı pro mˇeˇr´ıc´ı syst´em . . . . . . . . . . . .
31
5.2.1.1
Hlavn´ı mˇeˇr´ıc´ı panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
5.2.1.2
Obsluha Status Query . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
5.2.1.3
Obsluha Logging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
5.2.1.4
Obsluha Power Management . . . . . . . . . . . . . . . .
36
5.2.1.5
Obsluha Setting sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
Programovac´ı jazyk CAPL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
5.3.1
Hlavn´ı rozd´ıly mezi jazykem CAPL a C . . . . . . . . . . . . . . .
39
5.3.2
Datov´e typy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
5.3.3
V´ yvojov´e prostˇred´ı CAPL Browser . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
5.3.4
Vyuˇzit´ı CAPL pro vizualizaˇcn´ı software
. . . . . . . . . . . . . .
42
Software CANoe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
5.4.1
Okno pro nastaven´ı mˇeˇren´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
5.4.2
Okno z´aznamu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
5.4.3
Okno statistiky zpr´av . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
5.4.4
Okno statistiky sbˇernice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
5.4.5
V´ ystupn´ı okno
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
5.4.6
Okno simulace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
5.4.7
Vyuˇzit´ı CANoe pro vizualizaˇcn´ı syst´em . . . . . . . . . . . . . . .
45
Spojov´an´ı a konverze dat ze souboru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
5.5.1
Spojov´an´ı soubor˚ u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
5.5.2
Konverze dat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
viii
6 V´ yvoj software pro grafick´ e zobrazen´ı namˇ eˇ ren´ ych dat 6.1
6.2
49
N´avrh grafick´eho vzhledu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
6.1.1
Hlavn´ı zobrazovac´ı okno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
6.1.2
Konfiguraˇcn´ı okno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
Implementace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
6.2.1
Tˇr´ıda MeasData . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
6.2.2
Funkce podporovan´e softwarem pro grafick´e zobrazen´ı dat . . . .
58
7 Sbˇ er dat z re´ aln´ eho automobilu
61
7.1
Odbˇer proudu varovn´ ymi signalizaˇcn´ımi svˇetly . . . . . . . . . . . . . . .
61
7.2
Pˇrechod automobilu do pohotovostn´ıho stavu . . . . . . . . . . . . . . .
64
8 Z´ avˇ er
67
Literatura
69
A Protokol CAN zpr´ av
I
B Obsah pˇ riloˇ zen´ eho CD
XVII
ix
x
Seznam obr´ azk˚ u 2.1
Mˇeˇren´ı se standardn´ı v´ ybavou automobilu . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.2
Mˇeˇren´ı s nadstandardn´ı v´ ybavou automobilu . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.3
V´ ypoˇcet klidov´eho proudu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.1
Struktura CAN zpr´avy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.2
Z´avislost rychlosti komunikace na d´elce metalick´eho veden´ı . . . . . . . .
11
3.3
Struktura zas´ıt’ov´an´ı automobilu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
4.1
Hall˚ uv element bez p˚ usoben´ı magnetick´eho pole . . . . . . . . . . . . . .
16
4.2
Hall˚ uv element s p˚ usoben´ım magnetick´eho pole . . . . . . . . . . . . . .
16
4.3
Princip mˇeˇren´ı s Hallov´ ym senzorem v otevˇren´e smyˇcce . . . . . . . . . .
18
4.4
Princip mˇeˇren´ı s Hallov´ ym senzorem v uzavˇren´e smyˇcce . . . . . . . . . .
18
4.5
Blokov´e sch´ema inteligentn´ı pojistky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
4.6
Blokov´e sch´ema syst´emu Mefuse
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
5.1
Komunikaˇcn´ı CAN datab´aze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
5.2
Tabulka moˇzn´eho propojen´ı objekt˚ u. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
5.3
CAN zpr´ava se sign´aly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
5.4
Rozloˇzen´ı sign´al˚ u ve zpr´avˇe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
5.5
Hlavn´ı mˇeˇr´ıc´ı panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
5.6
Panel pro zjiˇstˇen´ı stavu u ´stˇredny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
5.7
Nastaven´ı logov´an´ı u ´stˇredny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
5.8
Nastaven´ı power management u ´stˇredny . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
5.9
Nastaven´ı senzoru u ´stˇredny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
5.10 Zpracov´an´ı ud´alost´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
5.11 Prostˇred´ı CAPL Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
5.12 Okno nastaven´ı mˇeˇren´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
5.13 Form´at loggovan´ ych zpr´av . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
xi
6.1
Hlavn´ı zobrazovac´ı okno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
6.2
Konfiguraˇcn´ı okno senzor˚ u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
52
6.3
V´ yvojov´ y diagram aplikace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
6.4
V´ yvojov´ y diagram zpracov´an´ı CONFIG.TXT . . . . . . . . . . . . . . .
55
6.5
V´ yvojov´ y diagram zpracov´an´ı DATA.ASC . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
7.1
Pr˚ ubˇeh proudu varovn´ ych signalizaˇcn´ıch svˇetel . . . . . . . . . . . . . . .
63
7.2
pˇrechod z provozn´ıho od pohotovostn´ıho reˇzimu . . . . . . . . . . . . . .
65
xii
Seznam tabulek 2.1
Tabulka maxim´aln´ıch klidov´ ych proud˚ u . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
4.1
Pˇresnost inteligentn´ıch pojistek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
5.1
Seznam CAN zpr´av pro u ´stˇrednu Mefuse . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
5.2
Hlavn´ı rozd´ıly mezi jazyky CAPL a C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
5.3
Datov´e typy v jazyce CAPL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
5.4
Form´at zpr´av v bin´arn´ım souboru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
A.1 Central Indent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I
A.2 Measurement Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
II
A.3 Measurement Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
III
A.4 Measurement Setting Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IV
A.5 Sensor Ident . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
V
A.6 Status Query . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VI
A.7 Central Status I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VII
A.8 Central Status II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII A.9 Logging Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IX
A.10 Logging Setting Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
X
A.11 BT Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
XI
A.12 BT Setting Status
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
XI
A.13 LED Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
XII
A.14 Power Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIII A.15 Master Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIII A.16 Energy Balance Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIV A.17 Energy Balance Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
XV
A.18 Energy Balance Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XVI
xiii
xiv
Kapitola 1 ´ Uvod Od vzniku prvn´ıho automobilu uplynulo v´ıce neˇz sto let a za tuto dobu jeho v´ yvoj proˇsel nˇekolika z´asadn´ımi etapami nejen z hlediska konstrukˇcn´ıch materi´al˚ u a mechanizace, ale tak´e z hlediska elektrotechniky a elektroniky. S pˇr´ıchodem 20. let 20. stolet´ı se standardn´ım vybaven´ım automobilu stalo elektrick´e osvˇetlen´ı a elektrick´a houkaˇcka. Ve 30. letech 20. stolet´ı pˇriˇsla na svˇet elektronkov´a r´adia a zd´alo se, ˇze na elektrick´e soustavˇe automobilu nen´ı co zlepˇsit. Ovˇsem technick´ y pokrok se nezastavil a s vyn´alezem tranzistoru se odkryl u ´plnˇe nov´ y svˇet elektroniky a mikroelektroniky. N´astup elektroniky v automobilu byl z poˇc´atku pozvoln´ y, jelikoˇz pracovn´ı podm´ınky elektrick´ ych a elektronick´ ych souˇc´ast´ı v motorov´ ych vozidlech jsou totiˇz jedny z nejtˇeˇzˇs´ıch. Kladen byl d˚ uraz na odolnost proti rozd´ıln´ ym teplot´am okol´ı, promˇennou vlhkost ovzduˇs´ı nebo p˚ usoben´ı agresivn´ıch plynn´ ych a kapaln´ ych l´atek. Rozhoduj´ıc´ım momentem elektronizace automobilu byl pˇrechod na sbˇernicovou komunikaci. Aktu´alnˇe nejrozˇs´ıˇrenˇejˇs´ı je CAN (Controller Area Network) sbˇernicov´a komunikace. V dneˇsn´ı dobˇe elektronika v automobilu napom´ah´a nejen ke sniˇzov´an´ı spotˇreby paliva, zvyˇsov´an´ı v´ ykonu motoru, ale tak´e ke zv´ yˇsen´ı bezpeˇcnosti pasaˇz´eru (airbag, ABS,ESP, atd.) nebo ke zv´ yˇsen´ı pohodl´ı a komfortu pasaˇz´er˚ u prostˇrednictv´ım GPS navigace nebo multimedi´aln´ıch doplˇ nk˚ u. Dnes hlavn´ım poˇzadavkem na automobil nen´ı jen usnadnˇen´ı pˇresunu z bodu A do bodu B, ale zpˇr´ıjemnˇen´ı cesty, usnadnˇen´ı ˇr´ızen´ı vozidla a hlavnˇe d˚ uraz na bezpeˇcnost cestuj´ıc´ıch. Pˇri pouˇz´ıv´an´ı elektroniky a vysok´e integraci elektronick´ ych doplˇ nk˚ u vznik´a vysok´a n´aroˇcnost na elektrickou energii. Elektrick´a energie je v automobile omezena kapacitou akumul´atoru a ta nen´ı nekoneˇcn´a. Pro pˇredstavu je pr˚ umˇern´ y pˇr´ıkon automobilu okolo 3kW a ˇspiˇckovˇe m˚ uˇze dosahovat aˇz 10kW. Z hlediska pohotovostn´ıho stavu automobilu nen´ı ˇc´ast o klidov´ ych proudech zanedbateln´a, protoˇze od kvalitn´ıho a spolehliv´eho vozu poˇzadujeme, aby po delˇs´ım st´an´ı na parkoviˇsti jsme k vozu pˇriˇsli, nastartovali a v klidu 1
2
´ KAPITOLA 1. UVOD
odjeli a neˇreˇsili probl´emy s vybitou bateri´ı. Samozˇrejmˇe, ˇze v´ yrobce automobilu zaruˇcuje urˇcitou ˇcasovou garanci, po kterou s vozem m˚ uˇzeme bez vˇetˇs´ıch pot´ıˇz´ı odjet. Aby se tato garantovan´a d´elka st´an´ı mohla udrˇzovat na souˇcasn´e hranici nebo prodluˇzovat, je tˇreba se zamˇeˇrit na mˇeˇren´ı velikosti odeb´ıran´e elektrick´e energie automobilu v klidov´em stavu. Proto je potˇreba vyvinout syst´em, kter´ y dok´aˇze klidov´e proudy mˇeˇrit s dostaˇcuj´ıc´ı pˇresnost´ı a n´aslednˇe je zpracovat, zejm´ena pˇri v´ yvoji nov´ ych projekt˚ u, testov´an´ı a odstraˇ nov´an´ı z´avad. Od syst´emu tedy poˇzadujeme, aby mˇeˇren´a data se dala pˇren´aˇset a distribuovat v digit´aln´ı formˇe a z hlediska kr´atkodob´eho ˇcasov´eho horizontu se dala pozorovat v re´aln´em ˇcase. Z hlediska dlouhodob´eho ˇcasov´eho horizontu poˇzadujeme, aby namˇeˇren´a data se ukl´adala, zpˇetnˇe z tˇechto dat se dala vypoˇc´ıtat statistika a syst´em by mˇel d´at uˇzivateli pˇredstavu o v´ yvoji mˇeˇren´eho proudu v ˇcase ve formˇe grafu. Vˇsechny tyto poˇzadavky syst´em bude splˇ novat spoleˇcnˇe s r˚ uzn´ ymi doplˇ nuj´ıc´ımi funkcemi.
Kapitola 2 Klidov´ e proudy Klidov´e proudy je term´ın, kter´ y vyjadˇruje velikost odeb´ıran´eho proudu elektrick´eho obvodu nebo souˇc´astky, kter´a nevykon´av´a ˇz´adnou ˇcinnost(nˇekdy je tak´e naz´ yv´an jako pohotovostn´ı proud nebo-li ”stanby”proud). Tento proud je obzvl´aˇstˇe d˚ uleˇzit´ y pˇri n´avrhu syst´emu s bateriov´ ym nap´ajen´ım. Vˇetˇsina syst´em˚ u s bateriov´ ym nap´ajen´ım je v´ıce ˇcasu v klidov´em reˇzimu neˇz v aktivn´ım reˇzimu a proto je potˇreba na klidov´e proudy nahl´ıˇzet s velkou d˚ uleˇzitost´ı. Snaha vˇsech n´avrh´aˇr˚ u je koncipovat takov´e elektrick´e obvody a syst´emy, kter´e maj´ı n´ızkou hodnotu klidov´ ych proud˚ u. Pro pˇredstavu se hodnoty klidov´ ych proud˚ u pohybuj´ı od jednotek nA aˇz po stovky mA. Z´aleˇz´ı na n´aroˇcnosti souˇc´astek v elektrick´em obvodu. Obsah t´eto kapitoly jsem ˇcerpal z [5] a [6].
2.1
Klidov´ e proudy v automobilu
Klidov´ y proud je proud, kter´ y je odeb´ıran´ y spotˇrebiˇci v automobilu v pohotovostn´ım reˇzimu do odpojen´ı vˇsech spotˇrebiˇc˚ u od baterie. Pˇr´ıˇcina klidov´eho proudu je jednotka, kter´a vypad´a zd´anlivˇe neˇcinn´a, ale mus´ı reagovat na vnˇejˇs´ı ud´alosti. Radiokomunikace d´alkov´a obsluha, v´ ystraˇzn´ y syst´em proti kr´adeˇzi, r´adio nebo hodiny na palubn´ı pˇr´ıstrojov´e desce. Nad´ale je st´ale v´ıce ˇr´ıdic´ıch jednotek, kter´e nejsou pˇr´ımo zap´ınan´e pˇres zapalovac´ı skˇr´ıˇ nku vozidla, ale jsou pˇripojeny na baterii a mohou b´ yt zap´ın´any nebo vyp´ın´any pˇres sbˇernici CAN. Aby tento klidov´ y proud sv´ ym odbˇerem pˇr´ıliˇs nezatˇeˇzoval baterii a t´ım nebyla ohroˇzena provozuschopnost vozidla, jsou kaˇzdou automobilkou vyd´any smˇernice a normy, kter´e dohl´ıˇz´ı nad maxim´aln´ım odbˇerem klidov´e energie. 3
´ PROUDY KAPITOLA 2. KLIDOVE
4
2.1.1
Maxim´ aln´ı klidov´ y proud automobilu
Maxim´aln´ı pˇr´ıpustn´ y klidov´ y proud je z´avisl´ y na garantovan´e d´elce provozuschopnosti vozidla a velikosti baterie ve vozidle. Pro novˇejˇs´ı modely automobil˚ u je garantovan´a provozuschopnost v d´elce trv´an´ı pades´ati dn´ı a pro starˇs´ı modely je tato provozuschopnost garantov´ana v d´elce ˇctyˇriceti dn´ı. Pˇrehled maxim´aln´ıch klidov´ ych proud˚ u pro danou velikost kapacity baterie je v tabulce 2.1. Velikost baterie
40 dn´ı
50 dn´ı
36Ah
13,5 mA 10,5 mA
44Ah
16,5 mA 12,8 mA
60Ah
22,5 mA 17,5 mA
61Ah
22,9 mA 17,8 mA
68Ah
25,5 mA 19,8 mA
70Ah
26,3 mA 20,4 mA
72Ah
27,0 mA 21,0 mA
75Ah
28,1 mA 21,9 mA
80Ah
30,0 mA 23,3 mA
82Ah
30,8 mA 23,9 mA
85Ah
31,9 mA 24,8 mA
92Ah
34,5 mA 26,8 mA
95Ah
35,6 mA 27,7 mA
Tabulka 2.1: Tabulka maxim´ aln´ıch klidov´ ych proud˚ u
Pˇri pˇrekroˇcen´ı dovolen´eho klidov´eho proudu kles´a provozuschopnost automobilu. V extr´emn´ım pˇr´ıpadˇe nen´ı nastartov´an´ı vozidla jiˇz d´ale moˇzn´e a automobil nen´ı provozuschopn´ y.
2.1.2
V´ ypoˇ cet maxim´ aln´ıho klidov´ eho proudu pˇ ri zachov´ an´ı provozuschopnosti vozidla
Pro v´ ypoˇcet maxim´aln´ıho klidov´eho proudu, kter´ y urˇcuje tabulka maxim´aln´ıch klidov´ ych proud˚ u 2.1 je vyˇzadov´ano nˇekolik krit´eri´ı: • Stav ”pln´a baterie”je definov´ana pro stav nabit´ı baterie na 80% sv´e kapacity.
´ PROUDY V AUTOMOBILU 2.1. KLIDOVE
5
• Stav ”start-zp˚ usobil´a baterie”(stav baterie, kdy je jeˇstˇe zaruˇcen start vozidla) je definov´ana na 40% sv´e kapacity.
• Pro dobˇehov´ y cyklus a samovoln´e vyb´ıjen´ı baterie se definuje 0,1% sv´e kapacity.Tedy 5% na pades´at dn´ı.
Z toho plyne, ˇze pro spotˇrebu klidov´ ymi proudy je k dispozici:
Pouˇziteln´a kapacita(Cp ) = 80% - 40% - 5% = 35% (pro 50 dn´ı) Pouˇziteln´a kapacita(Cp ) = 80% - 40% - 4% = 36% (pro 40 dn´ı)
Maxim´aln´ı klidov´ y proud automobilu je d´an vzorcem:
Iklid =
Cp 100
· Cbat D · 24
(2.1)
kde Cp je pouˇziteln´a kapacita v procentech, Cbat je celkov´a kapacita baterie v Ah, D je poˇcet dn´ı odstaven´ı automobilu a n´asob´ı se 24x pro pˇrepoˇcet na hodiny.
2.1.3
Mˇ eˇ ren´ı klidov´ ych proud˚ u
Celkov´ y klidov´ y proud se mˇeˇr´ı v bezprostˇredn´ı bl´ızkosti p´olu baterie na jednom ze dvou pˇr´ıvodn´ıch vodiˇc˚ u. Pro mˇeˇren´ı klidov´ ych proud˚ u m˚ uˇzeme zvolit jak´ ykoliv multimetr, speci´aln´ı boˇcn´ık nebo bezdotykov´ y mˇeˇr´ıc´ı pˇr´ıstroj s dostateˇcnou pˇresnost´ı. U takov´eho mˇeˇren´ı mus´ıme db´at na to, abychom se vyvarovali kr´atkodob´emu odpojen´ı pˇr´ıvodn´ıch vodiˇc˚ u baterie, protoˇze by nastal restart vˇsech jednotek automobilu a nav´ yˇsen´ı odeb´ıran´eho proudu. Obzvl´aˇstˇe d˚ uleˇzit´e pˇri mˇeˇren´ı klidov´ ych proud˚ u je nutnost br´at ohled na dobu trv´an´ı mˇeˇren´ı. Ust´alen´ı klidov´eho proudu je z´avisl´e na u ´rovn´ı v´ ybavy automobilu a ust´alen´ı m˚ uˇze prob´ıhat v rozmez´ı nˇekolika des´ıtek minut. N´azorn´ y rozd´ıl odbˇeru proudu ve standardn´ı v´ ybavˇe nebo v rozˇs´ıˇren´e v´ ybavˇe o multimedi´aln´ı prostˇredky je vidˇet na obr´azc´ıch 2.1 a 2.2.
6
´ PROUDY KAPITOLA 2. KLIDOVE
Obr´azek 2.1: Mˇeˇren´ı se standardn´ı v´ ybavou automobilu
Obr´azek 2.2: Mˇeˇren´ı s nadstandardn´ı v´ ybavou automobilu
S pomoc´ı znalosti pr˚ umˇern´ ych klidov´ ych proud˚ u v automobilu lze c´ılenˇe vyhled´avat z´avady na vozidle ve formˇe nadmˇern´eho odbˇeru elektrick´e energie.
´ PROUDY V AUTOMOBILU 2.1. KLIDOVE
2.1.4
7
N´ avrh ˇ r´ıdic´ıch jednotek z hlediska klidov´ ych proud˚ u
Pro klidov´ y proud plat´ı krit´eria obsaˇzen´a v intern´ıch smˇernic´ıch kaˇzd´eho v´ yrobce automobil˚ u. Velikost elektrick´eho n´aboje se vypoˇc´ıt´a jako integr´al z odbˇeru proudu za urˇcit´ y ˇcasov´ yu ´sek. Tedy od vypnut´ı zapalov´an´ı, uplynut´ı pades´ati dn´ı a znovu zapnut´ı zapalov´an´ı. Klidov´ y proud je tedy roven celkov´e velikosti elektrick´eho n´aboje rozdˇelen´ y do pades´ati dn´ı.
Obr´azek 2.3: V´ ypoˇcet klidov´eho proudu
Snahou je doc´ılit u ˇr´ıdic´ı jednotky klidov´ y proud bl´ıˇz´ıc´ı se 0 mA. Podle intern´ıch smˇernic je d´ano, ˇze jednotky po vypnut´ı zapalov´an´ı mus´ı maxim´alnˇe odeb´ırat 0,1mA. Tedy odebran´a energie jedn´e jednotky za pades´at dn´ı nesm´ı pˇres´ahnout 0,12Ah. Pokud dan´a jednotka nem˚ uˇze splnit tyto krit´eria mus´ı j´ı b´ yt vˇenov´ana vˇetˇs´ı pozornost a mus´ı k n´ı b´ yt vytvoˇrena podrobn´a dokumentace proˇc dan´a jednotka stanoven´ y limit nem˚ uˇze splnit.
2.1.5
Velikost klidov´ ych proud˚ u v z´ avislosti na okoln´ıch podm´ınk´ ach
Jelikoˇz nejde pˇredepsat z´akazn´ıkovi, jak m´a automobil spr´avnˇe uv´est do klidov´eho stavu, vznik´a mnoho rozd´ıln´ ych situac´ı, kter´e maj´ı vliv na celkovou velikost klidov´eho proudu. N´asleduj´ıc´ı moˇznosti mohou ovlivnit celkovou velikost klidov´eho proudu: • Zda je kl´ıˇc zasunut´ y nebo vysunut´ y ze zapalovac´ı skˇr´ıˇ nky • Zda je vozidlo zamknut´e nebo odemknut´e
´ PROUDY KAPITOLA 2. KLIDOVE
8
• Jestli je vozidlo zamknut´e kl´ıˇckem nebo syst´emem KESSY (bezkontaktn´ı odemyk´an´ı/zamyk´an´ı) • Zda jsou dveˇre ˇridiˇce, spolujezdce a zadn´ı dveˇre spr´avnˇe zavˇren´e • Jestli je kufr (v´ yklopn´a zadn´ı ˇc´ast) vozu otevˇren´ y nebo ˇspatnˇe zavˇren´ y • Jestli je kapota motoru otevˇren´a nebo ˇspatnˇe zavˇren´a • Zda je r´adio zapnut´e pˇred zapnut´ım zapalov´an´ı ˇci nikoliv • Svˇetlo v interi´eru • Nastavov´an´ı sedadel do doby startu motoru D´ıky n´asobnosti okoln´ıch vliv˚ u se dostane poˇcet moˇznost´ı do ˇr´adu 106 . Je velmi pravdˇepodobn´e, ˇze nem˚ uˇze b´ yt otestov´ana kaˇzd´a moˇznost, kter´a m˚ uˇze nastat. Hlavn´ı c´ıl testov´an´ı a simulac´ı prob´ıh´a pro moˇznosti, kter´e jsou u z´akazn´ıka ˇcast´e a mˇeˇren´ı pro danou problematiku prob´ıh´a nˇekolik dn´ı. V´ ysledky mˇeˇren´ı ud´avaj´ı nov´ y smˇer v´ yvoje ˇr´ıdic´ıch jednotek a jejich n´aroˇcnost na klidov´e proudy.
Kapitola 3 CAN sbˇ ernice Controller Area Network (CAN) je s´eriov´ y komunikaˇcn´ı protokol, kter´ y efektivnˇe podporuje distribuovanou komunikaci v re´aln´em ˇcase s vysokou u ´rovn´ı zabezpeˇcen´ı. Sbˇernice CAN byla p˚ uvodnˇe vyvinuta pro automobilov´ y pr˚ umysl. Pro jej´ı dobr´e parametry a vlastnosti je rozˇs´ıˇrena v aplikac´ıch, kter´e vyˇzaduj´ı vysokou komunikaˇcn´ı rychlost aˇz po aplikace vyˇzaduj´ıc´ı finanˇcn´ı dostupnost sbˇernicov´e komunikace nebo multiplexn´ı pouˇzit´ı. Zdroje k obsahu t´eto kapitole jsou [4], [3], [2].
3.1
Z´ aklady CAN komunikace
Na CAN sbˇernici existuj´ı dva definovan´e logick´e stavy. Dominantn´ı stav reprezentuje logick´a nula a recesivn´ı stav reprezentuje logick´a jedniˇcka. Plat´ı pravidlo, ˇze pokud na sbˇernici je souˇcasnˇe vys´ıl´an dominantn´ı a recesivn´ı bit, pak v´ ysledn´ y stav na sbˇernici je dominantn´ı. Informace po sbˇernici se pos´ıl´a ve formˇe CAN zpr´avy ve stanoven´em form´atu, ovˇsem s promˇennou d´elkou zpr´avy v z´avislosti na d´elce identifik´atoru. Form´at CAN zpr´avy je vidˇet na obr´azku 3.1 Identifik´ator zpr´avy hraje roli pˇri urˇcov´an´ı priorit ˇ CAN zpr´av. Cim niˇzˇs´ı je identifik´ator zpr´avy, t´ım vyˇsˇs´ı je priorita zpr´avy. Pro pˇrid´an´ı nov´eho zaˇr´ızen´ı do CAN s´ıtˇe nepotˇrebujeme zn´at mnoho informac´ı o konfiguraci s´ıtˇe. To m´a za n´asledek nˇekolik v´ yhod. Syst´em je flexibiln´ı, protoˇze nevyˇzaduje ˇz´adn´e v´ yrazn´e zmˇeny v softwaru nebo hardwaru pˇridan´eho zaˇr´ızen´ı. V s´ıti nen´ı ˇz´adn´e smˇerov´an´ı. Identifik´ator pouze urˇcuje o jakou se jedn´a zpr´avu a pˇribliˇznˇe vypov´ıd´a o jeho datov´em obsahu vypl´ yvaj´ıc´ı z protokolu definuj´ıc´ım CAN zpr´avy. Nikoliv o m´ıstˇe kam m´a b´ yt zpr´ava doruˇcena nebo odkud byla odesl´ana. Kaˇzd´e zaˇr´ızen´ı m´a filtr identifik´ator˚ u, 9
ˇ KAPITOLA 3. CAN SBERNICE
10
Obr´azek 3.1: Struktura CAN zpr´ avy
podle jehoˇz nastaven´ı se rozhoduj´ı, jestli zpr´ava je urˇcena pro dan´e zaˇr´ızen´ı nebo ne. Na z´akladˇe filtrov´an´ı identifik´ator˚ u je moˇzn´e jednu zpr´avu zpracovat v´ıce zaˇr´ızen´ımi. Rychlost komunikace je z´avisl´a na typu veden´ı a jeho d´elce. Na obr´azku 3.2 je vidˇet z´avislost rychlosti komunikace CAN sbˇernice na d´elce veden´ı. Obr´azek ukazuje rychlost na metalick´em veden´ı. Pro dosaˇzen´ı komunikace na delˇs´ı vzd´alenost lze pouˇz´ıt posilovaˇce sbˇernice. Detekce chyb v CAN zpr´avˇe m´a vysokou u ´roveˇ nu ´ˇcinnosti. Detekuje se, zda nejsou definov´any rozd´ıln´e chybov´e r´amce, chybu u ´rovnˇe sign´alu, vyuˇz´ıv´a se generov´an´ı 15-ti bitov´eho CRC k´odu s Hammingovou vzd´alenost´ı 6 a je schopen odhalit 5 chyb v n´ahodnˇe rozloˇzen´ ych bitech, zda nebyl poruˇsen form´at zpr´avy, poruˇsen´ı bit stuffingu(po kaˇzd´ ych pˇeti bitech stejn´e polarity je vloˇzen bit opaˇcn´e polarity) nebo nepotvrzen´ı pˇrijat´e zpr´avy. Pˇri komunikaˇcn´ı rychlosti 1Mbit/s se zat´ıˇzen´ım s´ıtˇe 50 %, doby ˇzivotnosti zaˇr´ızen´ı 4000 hodin a s pr˚ umˇernou d´elkou zpr´av 80 bit˚ u je pravdˇepodobnost neodhalen´e chyby menˇs´ı neˇz 10−2 .
ˇ ´ STRUKTURA V AUTOMOBILU 3.2. SBERNICOV A
11
Obr´azek 3.2: Z´avislost rychlosti komunikace na d´elce metalick´eho veden´ı
3.2
Sbˇ ernicov´ a struktura v automobilu
V pˇredchoz´ı kapitole byly uvedeny z´aklady a princip CAN komunikace a nyn´ı se zamˇeˇr´ıme na strukturu sbˇernic v automobilu. Podle ISO se dˇel´ı CAN sbˇernice na dva typy:
• CAN High-speed - ISO 11898 pro komunikaˇcn´ı rychlost 125 kbit/s aˇz 1000 kbit/s • CAN Low-speed = ISO11519-2 pro komunikaˇcn´ı rychlost < 125 kbit/s
Tato rozdˇelen´ı vych´azej´ı z komunikaˇcn´ı rychlosti sbˇernice a n´aslednˇe z pˇriˇrazen´ı pro ˇ ızen´ı spalov´an´ı smˇesi nebo regulace brzdn´eho u urˇcit´e aplikace. R´ ´ˇcinku kol jsou rychl´e dˇeje, kter´e nejsou ˇclovˇekem v˚ ubec postˇrehnuteln´e, kritick´ y by ovˇsem byl v´ ysledek pomal´eho z´akroku napˇr. elektroniky ABS nebo ESP. Je zˇrejm´e, ˇze ˇr´ızen´ı motoru, ABS, automatick´e pˇrevodovky vyˇzaduje ˇr´ızen´ı v re´aln´em ˇcase s rychl´ ymi odezvami a velk´ ymi pˇrenosov´ ymi rychlostmi, zat´ımco elektronika centr´aln´ıho zamyk´an´ı, elektrick´eho stahov´an´ı oken, klimatizace nebo autor´adio m˚ uˇze m´ıt odezvy pomalejˇs´ı, nebot’ v´ ysledn´e zpoˇzdˇen´ı je pro lidsk´e smysly stejnˇe nevn´ımateln´e a nepodstatn´e.
ˇ KAPITOLA 3. CAN SBERNICE
12
3.2.1
Rozdˇ elen´ı a pojmenov´ an´ı CAN sbˇ ernic v koncernu Volkswagen
Pro potˇreby n´arok˚ u z´akazn´ık˚ u, pln´e funkˇcnosti vozidla a spolehlivosti sbˇernicov´e komunikace vzniklo v automobilu nˇekolik sbˇernic maj´ıc´ı na starosti komunikaci pouze mezi urˇcit´ ym poˇctem ˇr´ıdic´ıch jednotek. Toto rozdˇelen´ı vzniklo na z´akladˇe n´aroˇcnosti aplikac´ı na rychlosti sbˇernicov´e komunikace nebo z hlediska pˇret´ıˇzen´ı sbˇernice a s t´ım spojen´e sn´ıˇzen´ı spolehlivosti pˇrenosu dat. N´ıˇze je uvedeno rozdˇelen´ı a pojmenov´an´ı sbˇernic. • CAN Antrieb - odpov´ıd´a CAN High-speed podle ISO11898, tedy vysokorychlostn´ı sbˇernici urˇcen´e pro pohonnou ˇc´ast, tj. hlavnˇe pro ˇr´ıdic´ı jednotku motoru, ABS, automatick´e pˇrevodovky atd. • CAN Kombi - odpov´ıd´a CAN High-speed podle ISO11898, tedy vysokorychlostn´ı sbˇernici urˇcen´e pro panel pˇr´ıstroj˚ u. Vysok´a rychlost je potˇreba kv˚ uli v´ ypoˇct˚ um mezi jednotkami a velk´emu toku dat. • CAN Diagnose - odpov´ıd´a CAN High-speed podle ISO11898, tedy vysokorychlostn´ı sbˇernici urˇcen´e pro diagnostiku vozu. • CAN Komfort - odpov´ıd´a CAN Low-speed podle ISO11519-2, tedy n´ızkorychlostn´ı sbˇernici urˇcen´e pro komfortn´ı zaˇr´ızen´ı, tj. ˇr´ıdic´ı jednotka centr´aln´ıho zamyk´an´ı, elektrick´eho stahov´an´ı oken, alarmu, klimatizace atd. • CAN Infotainment - odpov´ıd´a CAN Low-speed podle ISO11519-2, tedy n´ızkorychlostn´ı sbˇernici urˇcen´e pro informaˇcn´ı syst´emy, tj autor´adio, navigaˇcn´ı syst´em, telefon, CD changer atd. • LIN (Local Interconnect Network) - pomal´a a levn´a sbˇernice funguj´ıc´ı jako podsyst´em pro CAN sbˇernici urˇcen´a k pˇripojen´ı ”inteligentn´ıch” senzor˚ u nebo akˇcn´ıch prvk˚ u. • K-veden´ı - s´eriov´a sbˇernice poskytuj´ıc´ı doplˇ nuj´ıc´ı informace jednotk´am nebo pro diagnostiku konkr´etn´ıch jednotek Sbˇernice CAN Komfort a CAN Infotainment jsou sv´ ymi pˇrenosov´ ymi parametry shodn´e, rozd´ıl je pouze v pˇripojen´ı odliˇsn´ ych ˇr´ıd´ıc´ıch jednotek k tˇemto sbˇernic´ım. Sbˇernice mohou b´ yt oddˇelen´e nebo slouˇcen´e do jedn´e, z´aleˇz´ı na konkr´etn´ım projektu.
ˇ ´ STRUKTURA V AUTOMOBILU 3.2. SBERNICOV A
13
Obr´azek 3.3: Struktura zas´ıt’ov´an´ı automobilu
ˇ Na obr´azku 3.3 je uk´azka zas´ıt’ov´an´ı automobilu Skoda Octavia 2.0 a napojen´ı ˇr´ıdic´ıch jednotek na jednotliv´e typy CAN sbˇernic. Poˇcet jednotek je z´avisl´ y na u ´rovni vybaven´ı nebo typu automobilu. U nˇekter´ ych projekt˚ u se tak´e liˇs´ı poˇcet CAN sbˇernic. Zejm´ena v pˇr´ıpadˇe sbˇernic CAN Komfort a CAN Infotainment se u m´enˇe vybaven´ ych automobil˚ u nebo u automobil˚ u niˇzˇs´ı tˇr´ıdy sdruˇzuj´ı do jedn´e CAN sbˇernice z d˚ uvodu mal´eho vyt´ıˇzen´ı obou sbˇernic v pˇr´ıpadˇe mal´eho poˇctu jednotek v automobilu. Pˇri zaveden´ı nˇekolika sbˇernic do jednoho vozu, potˇrebujeme zaruˇcit, aby se informace pˇred´avali mezi jednotliv´ ymi ˇr´ıdic´ımi jednotkami, kter´e jsou pˇripojeny na r˚ uzn´ ych ˇ sen´ım tohoto probl´emu je pˇripojen´ım tˇechto sbˇernic do jednoho uzlu, CAN sbˇernic´ıch. Reˇ abychom zajistili pˇred´an´ı vˇsech patˇriˇcn´ ych informac´ı. Tato jednotka se naz´ yv´a ”Gateway”. Tato jednotka je tak´e zobrazena na obr´azku 3.3. ”Gateway” nemus´ı b´ yt branou jen pro sbˇernici CAN, ale m˚ uˇze sdruˇzovat v´ıce typ˚ u sbˇernic. Pˇr´ıkladem je pouˇzit´ı K-veden´ı pro diagnostiku nˇekter´ ych ˇr´ıdic´ıch jednotek.
14
ˇ KAPITOLA 3. CAN SBERNICE
Kapitola 4 Metody mˇ eˇ ren´ı proudu Pˇri mˇeˇren´ı proud˚ u v automobilu mus´ıme br´at ohled na velikost mˇeˇr´ıc´ıho zaˇr´ızen´ı, jelikoˇz prostory, napˇr. v motorov´e ˇc´asti, jsou velmi omezen´e a manipulace s velk´ ym mˇeˇr´ıc´ım pˇr´ıstrojem v motorov´e ˇc´asti i mimo ni je limitovan´a. Pˇr´ıstup k jednotliv´ ym jednotk´am je bud’ znepˇr´ıstupnˇen nebo se k nim velmi tˇeˇzce dostaneme. Dalˇs´ım poˇzadavkem pˇri mˇeˇren´ı proudu v automobilu je zpˇetn´a anal´ yza namˇeˇren´ ych hodnot z d˚ uvodu minimalizace proud˚ u prot´ekaj´ıc´ıch vozidlem v pˇr´ıpadˇe mˇeˇren´ı trvaj´ıc´ı i nˇekolik hodin nebo dn´ı. Potˇrebujeme tedy k tomu nˇejak´e dalˇs´ı z´aznamov´e zaˇr´ızen´ı, na kter´e se budou ukl´adat mˇeˇren´e veliˇciny. Nab´ızej´ı se dvˇe z´akladn´ı varianty mˇeˇren´ı proudu, kter´e budou pops´any v n´asleduj´ıc´ıch podkapitol´ach.
4.1
Mˇ eˇ ren´ı proudu v obvodu bez jeho rozpojen´ı
Dneˇsn´ı modern´ı elektronika n´am umoˇzn ˇuje mˇeˇrit proud bez z´asahu do zaˇr´ızen´ı, tud´ıˇz ulehˇcuje mˇeˇren´ı, zvyˇsuje efektivnost a rychlost pr´ace. Vyuˇz´ıv´a se magnetick´eho pole kolem vodiˇce, kter´ ym prot´ek´a proud. S rychl´ ym v´ yvojem technologi´ı polovodiˇcov´ ych souˇc´astek a objeven´ım tzv. Hallova jevu v roce 1879 fyzikem Edwinem Hallem se k mˇeˇren´ı proudu v obvodu bez jeho rozpojen´ı pˇrev´aˇznˇe poˇz´ıv´a Hallova sonda.
4.1.1
Hall˚ uv jev
Jak se p´ıˇse v [13], Hall˚ uv jev spoˇc´ıv´a ve vychylov´an´ı smˇeru toku elektrick´eho proudu v z´avislosti na velikosti indukce magnetick´eho pole B, kter´e je kolm´e na polovodiˇcovou 15
ˇ REN ˇ ´I PROUDU KAPITOLA 4. METODY ME
16
tenkou destiˇcku, tzv. Hall˚ uv element. V´ ysledkem je generov´an´ı rozd´ılov´eho napˇet´ı na boˇcn´ıch stran´ach elementu u ´mˇern´e pr´avˇe velikosti p˚ usob´ıc´ıho magnetick´eho pole ˇci jeho kolmosti vzhledem k destiˇcce.
Obr´azek 4.1: Hall˚ uv element bez p˚ usoben´ı magnetick´eho pole
Obr´azek 4.2: Hall˚ uv element s p˚ usoben´ım magnetick´eho pole
Pokud tedy Hall˚ uv element, j´ımˇz prot´ek´a konstantn´ı hodnota proudu IC , nen´ı vystaven p˚ usoben´ı magnetick´eho pole B, je napˇet´ı UH na jeho svork´ach nulov´e, viz. obr´azek 4.1. Pokud se objev´ı v jeho okol´ı magnetick´e pole, p˚ usob´ı na elementem proch´azej´ıc´ı proud elektron˚ u tzv. Lorenzova s´ıla, kter´a elektrony vychyluje z pˇr´ım´eho smˇeru vˇzdy k jedn´e boˇcn´ı stranˇe destiˇcky silou F = Q(v × B)
(4.1)
kde Q je elektrick´ y n´aboj, v je jeho rychlost a B je indukce p˚ usob´ıc´ıho magnetick´eho pole. Zmˇen´ı se tak rozloˇzen´ı n´aboje, kdy na jedn´e stranˇe je vˇetˇs´ı koncentrace nosiˇc˚ u n´aboje neˇz na druh´e a tedy obˇe boˇcn´ı stˇeny destiˇcky maj´ı rozd´ıln´ y potenci´al. Vznik´a tak elektrick´e pole E a na svork´ach Hallova elementu se generuje tzv. Hallovo napˇet´ı UH , viz. obr´azek 4.2.
ˇ REN ˇ ´I PROUDU V OBVODU BEZ JEHO ROZPOJEN´I 4.1. ME
17
Pokud je proud i magnetick´e pole konstantn´ı je i napˇet´ı nemˇenn´e. To je d´ano vznikem rovnov´ahy sil v destiˇcce, kde Lorenzovu s´ılu kompenzuje opaˇcnˇe orientovan´a s´ıla vznikl´eho elektrick´eho pole
F =Q×E
(4.2)
V´ ystupn´ı napˇet´ı je tedy promˇenn´e pouze pˇri promˇenn´em proudu ˇci promˇenn´e magnetick´e indukci B. Velikost Hallova napˇet´ı je tedy d´ana UH = RH · IC
B d
(4.3)
RH je Halova konstanta, kter´a je z´avisl´a na typu pouˇzit´eho polovodiˇce, d je ˇs´ıˇrka Hallova elementu. Polarita Hallova napˇet´ı je pak z´avisl´a na polaritˇe magnetick´eho pole a proch´azej´ıc´ıho proudu. Pokud nen´ı magnetick´e pole kolm´e na plochu elementu, mus´ıme jeˇstˇe pˇridat sinus u ´hlu odklonˇen´ı smˇeru magnetick´eho pole od kolm´e osy.
4.1.2
Realizace bezkontaktn´ıho mˇ eˇ ren´ı proudu
Jiˇz samotn´ y Hall˚ uv element je jednoduch´ y sn´ımaˇc magnetick´eho pole. Pokud jej tedy dopln´ıme vyhodnocovac´ı elektronikou, kter´a nejen zesiluje, upravuje a standardizuje v´ ysledn´e Hallovo napˇet´ı, ale i reguluje a stabilizuje nap´ajec´ı napˇet´ı elementu pro generov´an´ı konstantn´ıho proudu, vznikne kompletn´ı sn´ımaˇc. Udrˇzen´ı konstantn´ıho proudu je totiˇz z´akladn´ı podm´ınkou pro to, aby se zmˇena Hallova napˇet´ı rovnala pouze zmˇenˇe hodnoty indukce magnetick´eho pole.
4.1.2.1
Hall˚ uv senzor v otevˇ ren´ e smyˇ cce
V prvn´ım pˇr´ıpadˇe je v´ yhodou velmi snadn´a realizace mˇeˇren´ı, kdy se Hallov´ ym senzorem um´ıstˇen´ ym ve vzduchov´e mezeˇre feromagnetick´eho prstence mˇeˇr´ı intenzita magnetick´eho pole. Prstenec obep´ın´a mˇeˇren´ y vodiˇc a usmˇerˇ nuje magnetick´e pole pr´avˇe do m´ısta se senzorem. Ten pak na sv´em v´ ystupu d´av´a proud, u ´mˇern´ y Hallovˇe napˇet´ı. Nev´ yhodu obvykle b´ yvala menˇs´ı pˇresnost mˇeˇren´ı zp˚ usoben´a nepˇresnost´ı a offsetem Hallova sn´ımaˇce a zn´am´ ymi negativn´ımi jevy v feromagnetick´em j´adˇre (smyˇckov´e proudy a jen omezenˇe line´arn´ı magnetizaˇcn´ı B-H charakteristika). Princip zapojen´ı je vidˇet na obr´azku 4.3.[12]
ˇ REN ˇ ´I PROUDU KAPITOLA 4. METODY ME
18
Obr´azek 4.3: Princip mˇeˇren´ı s Hallov´ ym senzorem v otevˇren´e smyˇcce
4.1.2.2
Hall˚ uv senzor v uzavˇ ren´ e smyˇ cce
Nev´ yhody mˇeˇren´ı v otevˇren´e smyˇcce je moˇzn´e u ´plnˇe vyruˇsit mˇeˇren´ım v uzavˇren´e smyˇcce, kde se zpˇet magnetizuje feromagnetick´ y prstenec opaˇcn´ ym proudem tak, ˇze ve v´ ysledku se negativn´ı jevy vyruˇs´ı. V prstenci se od magnetick´eho toku vznikl´eho mˇeˇren´ ym proudem odeˇcte magnetick´ y tok generovan´ y zpˇetnovazebn´ım proudem regulovan´ ym Hallov´ ym sn´ımaˇcem tak, aby se obˇe tyto sloˇzky vyrovnaly a odeˇcetly. T´ım dos´ahneme nulov´e magnetick´e indukce na Hallovˇe sn´ımaˇci. V´ ysledkem mˇeˇren´ı je pak regulaˇcn´ı proud v uzavˇren´e smyˇcce. Tento zp˚ usob poskytuje sice velmi vysokou pˇresnost mˇeˇren´ı, ale je sloˇzit´ y na realizaci a tedy i drah´ y. Princip zapojen´ı je opˇet vidˇet na obr´azku 4.4.[12]
Obr´azek 4.4: Princip mˇeˇren´ı s Hallov´ ym senzorem v uzavˇren´e smyˇcce
ˇ REN ˇ ´I PROUDU V OBVODU S JEHO ROZPOJEN´IM 4.2. ME
4.2
19
Mˇ eˇ ren´ı proudu v obvodu s jeho rozpojen´ım
Pˇri mˇeˇren´ı proudu metodou rozpojen´ı obvodu je m´ınˇeno to, ˇze do obvodu vloˇz´ıme dalˇs´ı prvek, kter´ y usnadn´ı mˇeˇren´ı proudu. Pˇri jak´emkoli z´asahu do obvodu se naruˇs´ı povaha a vlastnosti obvodu, takˇze novˇe vytvoˇren´ y obvod s vloˇzen´ ym prvkem nebude u ´plnˇe totoˇzn´ ys p˚ uvodn´ım. Snahou je minimalizovat vliv neˇz´adouc´ıch veliˇcin na mˇeˇren´ y obvod. Neˇz´adouc´ı veliˇcinou m˚ uˇze b´ yt ztr´atov´ y v´ ykon ve formˇe tepla vytv´aˇren´eho v pˇridan´em prvku nebo zmˇena povahy souˇc´astky vlivem st´arnut´ı pro delˇs´ı ˇcasov´ y horizont.
4.2.1
Princip
Princip metody je prost´ y. Jedn´a se vloˇzen´ı rezistoru do obvodu se zn´amou velikost´ı a mˇeˇr´ı se velikost u ´bytku napˇet´ı na rezistoru. V´ ysledn´a hodnota proudu se vypoˇc´ıt´a z Ohmova z´akona I=
U R
(4.4)
kde U je u ´bytek napˇet´ı na rezistoru o zn´am´e velikosti R a I je proud prot´ekaj´ıc´ı rezistorem. Zmiˇ novan´a metoda je pouze z´akladn´ım zapojen´ım a existuje mnoho modifikac´ı, kter´e dovoluj´ı mˇeˇrit proud ve velk´em rozsahu s dostateˇcnou pˇresnost´ı mˇeˇren´ı. Pro zmˇenu rozsahu mˇeˇren´eho proudu se paralelnˇe na mˇeˇren´ y rezistor pˇripoj´ı tzv. boˇcn´ık, kter´ y zajist´ı, aby mˇeˇr´ıc´ım rezistorem tekl pouze dovolen´ y proud a nedoˇslo ke zniˇcen´ı mˇeˇr´ıc´ıho rezistoru. D´ale je moˇzn´e pˇripojit obvod s operaˇcn´ım zesilovaˇcem pro zes´ılen´ı mˇeˇren´eho sign´alu nebo analogovˇe - digit´aln´ı pˇrevodn´ık pro dalˇs´ı digit´aln´ı zpracov´an´ı napˇr. v mikropoˇc´ıtaˇci.
4.2.2
Realizace metody s rozpojen´ım obvodu
ˇ Firma Skoda auto a.s. ve spolupr´aci s extern´ı firmou vyvinula syst´em pro mˇeˇren´ı proud˚ u splˇ nuj´ıc´ı poˇzadovan´e podm´ınky na mˇeˇr´ıc´ı syst´em, kter´ y je pˇredmˇetem t´eto diplomov´e pr´ace. Tento syst´em se naz´ yv´a Mefuse a je sloˇzen ze dvou z´akladn´ıch komponent. Prvn´ı z nich je tzv. inteligentn´ı pojistka, kter´a zprostˇredkov´av´a samotn´e mˇeˇren´ı proudu metodou s rozpojen´ım obvodu. Druhou ˇc´ast´ı je u ´stˇredna zpracov´avaj´ıc´ı informace pos´ılan´e z inteligentn´ı pojistky a zajiˇst’uje komunikaci po CAN sbˇernici s nadˇrazen´ ym syst´emem nebo mezi jednotliv´ ymi u ´stˇrednami.
ˇ REN ˇ ´I PROUDU KAPITOLA 4. METODY ME
20
4.2.3
Inteligentn´ı pojistka
Inteligentn´ı pojistka se skl´ad´a z mˇeˇr´ıc´ıho rezistoru z jehoˇz napˇet’ov´eho u ´bytku se podle ´ Ohmova z´akona 4.4 vypoˇc´ıt´a velikost proudu prot´ekaj´ıc´ı obvodem. Ubytek napˇet´ı je vzorkov´an 18-ti bitov´ ym Sigma-Delta A/D pˇrevodn´ıkem a v´ ystupn´ı data z A/D pˇrevodn´ıku pˇrepoˇc´ıt´ana na hodnotu proudu v mikropoˇc´ıtaˇci. Souˇc´ast´ı inteligentn´ı pojistky je i mˇeˇren´ı teploty okol´ı d´ıky integrovan´emu teplotn´ımu ˇcidlu na mikroprocesoru. Blokov´e sch´ema je na obr´azku 4.1.
Obr´azek 4.5: Blokov´e sch´ema inteligentn´ı pojistky
Inteligentn´ı pojistka existuje v nˇekolika proveden´ı s r˚ uznou nomin´aln´ı hodnotou prot´ekaj´ıc´ıho proudu. Maxim´aln´ı rozliˇsen´ı pojistky je 100µA, relativn´ı pˇresnost je 1% z mˇeˇren´e hodnoty. Dalˇs´ı u ´daje o inteligentn´ıch poojistk´ach jou uvedeny v tabulce 4.4. Nomin´aln´ı proud pojistky
5A
10A
20A
30A
Absolutn´ı pˇresnost
±100µA
±200µA
±400µA
±600µA
Drift nulov´e hodnoty
±100µA
±200µA
±400µA
±600µA
Tabulka 4.1: Pˇresnost inteligentn´ıch pojistek
4.2.4
´ redna Mefuse Ustˇ
Nap´ajen´ı u ´stˇredny je realizov´ano nˇekolika zp˚ usoby. Z´akladn´ı nap´ajen´ı je tvoˇreno extern´ım zdrojem napˇet´ı 6-15V. V pˇr´ıpadˇe absence extern´ıho zdroje je v u ´stˇrednˇe integrov´ana baterie, pˇr´ıpadnˇe je moˇznost pˇripojit extern´ı bateriov´e nap´ajen´ı. Samotn´a
ˇ REN ˇ ´I PROUDU V OBVODU S JEHO ROZPOJEN´IM 4.2. ME
21
u ´stˇredna m´a nˇekolik m´od˚ u energetick´eho managementu pro optimalizaci co nejdelˇs´ı v´ ydrˇze syst´emu pˇri nap´ajen´ı z baterie. Komunikace mezi senzory a u ´stˇrednou prob´ıh´a pˇres galvanicky oddˇelenou s´eriovou linku. Poˇcet senzor˚ u na jednu u ´stˇrednu je maxim´alnˇe osm. Komunikace s nadˇrazen´ ym syst´emem prob´ıh´a pˇres CAN ˇradiˇc nebo BlueTooth modul integrovan´e v u ´stˇrednˇe. BlueTooth komunikace je vyuˇzita pro podporu PDA zaˇr´ızen´ı z d˚ uvod˚ u jednoduch´e a mobiln´ı podpory navrˇzen´eho syst´emu. CAN sbˇernice je vyuˇzita pro komunikaci mezi jednotliv´ ymi u ´stˇrednami, s nadˇrazen´ ym poˇc´ıtaˇcem nebo dataloggerem. Pro CAN komunikaci s u ´stˇrednami byl definov´an CAN protokol se zpr´avami nastavuj´ıc´ı reˇzim a zp˚ usob mˇeˇren´ı u ´stˇredny nebo naopak, informace pos´ılan´e z u ´stˇreden o jejich stavu a data z aktu´aln´ıho mˇeˇren´ı. Veˇsker´e zpr´avy prob´ıhaj´ıc´ı mezi u ´stˇrednami nebo s nadˇrazen´ ym poˇc´ıtaˇcem jsou podrobnˇe pops´any v Pˇr´ıloze A. Do modulu je tak´e integrov´ana ˇcteˇcka pamˇet’ov´ ych karet na ukl´ad´an´ı namˇeˇren´ ych dat ´ redna podporuje pamˇet’ov´e karty pro n´aslednou zpˇetnou anal´ yzu mˇeˇren´ ych veliˇcin. Ustˇ typu SD o maxim´aln´ı velikosti 2GB. Ukl´adan´a data na SD kartu jsou v n´asleduj´ıc´ı adres´aˇrov´e struktuˇre: • Settings • Log file - rrmmddhh * config.txt * ddhhmmss.bin * ddhhmmss.bin . * .. - rrmmddhh . - .. V adres´aˇri ”Settings”jsou uloˇzeny konfiguraˇcn´ı data a spouˇstˇec´ı podm´ınky pro pˇr´ıpad nastaven´ı logov´an´ı pˇr´ımo z karty.
V adres´aˇri ”Log file”jsou ukl´ad´any logovan´a data.
Pˇri kaˇzd´em spuˇstˇen´em a dokonˇcen´em logov´an´ı je vytvoˇrena nov´a sloˇzka ”rrmmddpp”, kde rr, mm, dd je rok, mˇes´ıc a den poˇc´atku logov´an´ı, pp je poˇrad´ı logov´an´ı v dan´em dnu, kter´e se pˇri kaˇzd´em nov´em startu inkrementuje.
ˇ REN ˇ ´I PROUDU KAPITOLA 4. METODY ME
22
Uvnitˇr sloˇzky jednotliv´ ych logovan´ ych dat je vˇzdy um´ıstˇen textov´ y soubor ”Config.txt”, obsahuj´ıc´ı informace o konfiguraci syst´emu v dobˇe, kdy zaˇcalo logov´an´ı.
Uvnitˇr
sloˇzky ”rrmmddhh”jsou d´ale um´ıstˇeny bin´arn´ı soubory s vlastn´ımi logovan´ ymi daty ”ddhhmmss.bin”, kde dd, hh, mm, ss je den, hodina, minuta, vteˇrina poˇc´atku logov´an´ı. Logov´any jsou CAN zpr´avy dle nastaven´ı ve zpr´avˇe ”Logging Setting”. Kaˇzd´a CAN zpr´ava je uloˇzena v 16 bytech v n´asleduj´ıc´ım form´atu: 1. - 5. byte re´aln´ y absolutn´ı ˇcas pˇrijet´ı CAN zpr´avy 6. - 7. byte identifik´ator zpr´avy 8. - 15. byte datov´ y obsah zpr´avy 16. byte rezerva
Cel´e blokov´e sch´ema je na obr´azku 4.6, kde je vidˇet z´akladn´ı struktura cel´eho syst´emu Mefuse.
Obr´azek 4.6: Blokov´e sch´ema syst´emu Mefuse
4.3. VYHODNOCEN´I METOD
4.3
23
Vyhodnocen´ı metod
Obˇe metody mˇeˇren´ı proudu, po zvolen´ı dostupn´ ych senzor˚ u, maj´ı dostaˇcuj´ıc´ı pˇresnost a spolehlivost. Ovˇsem jedn´ım z hlavn´ıch poˇzadavk˚ u na mˇeˇren´ı proud˚ u v automobilu je moˇznost mˇeˇren´ı jednotliv´ ych obvod˚ u. V pˇr´ıpadˇe metody bez rozpojen´ı obvodu je to problematick´e, protoˇze pˇr´ıstup k jednotliv´ ym vodiˇc˚ um dan´eho obvodu je znaˇcnˇe omezen´ y z d˚ uvodu u ´spory voln´eho m´ısta v automobilu. Nedostatek m´ısta tedy zabraˇ nuje se dostat do m´ıst, kde je dan´ y obvod um´ıstˇen. Dalˇs´ım probl´emem pouˇzit´ı t´eto metody je, ˇze vˇetˇsina elektroinstalace v automobilu je sdruˇzov´ana do svazk˚ u a to zabraˇ nuje separaci konkr´etn´ıho obvodu nebo velk´e pravdˇepodobnosti elektromagnetick´eho ruˇsen´ı od ostatn´ıch syst´em˚ u. Jako vyhovuj´ıc´ı metodu jsem zvolil metodu s rozpojen´ım obvodu, jelikoˇz splˇ nuje podm´ınku separovat jednotliv´e obvody at’ uˇz z m´ısta pojistkov´e skˇr´ınˇe nebo rozpojen´ım urˇcit´eho svazku elektroinstalace. Dalˇs´ı v´ yhodou t´eto metody je jiˇz vyvinut´ y hardware, kter´ y umoˇzn ˇuje samotn´e mˇeˇren´ı pomoc´ı inteligentn´ı pojistky a mˇeˇren´a data je schopen distribuovat v digit´aln´ı formˇe pro jin´a elektronick´a zaˇr´ızen´ı. Vyhodnocen´ım tˇechto dvou metod jsem doˇsel k z´avˇeru, ˇze metoda s rozpojen´ım obvodu je v´ yhodnˇejˇs´ı pˇri pouˇzit´ı jiˇz vyvinut´eho syst´emu Mefuse.
24
ˇ REN ˇ ´I PROUDU KAPITOLA 4. METODY ME
Kapitola 5 V´ yvoj vyzualizaˇ cn´ıho software pro mˇ eˇ ren´ a data Hlavn´ımi poˇzadavky na vizualizaˇcn´ı software syst´emu mˇeˇren´ı klidov´ ych proud˚ u realizovan´ y mˇeˇr´ıc´ı u ´stˇrednou Mefuse je, aby mˇeˇren´a data byla zobrazov´ana v re´aln´em ˇcase, uˇzivatelsky pˇr´ıjemn´e nastavov´an´ı mˇeˇr´ıc´ıch reˇzim˚ u senzor˚ u a mˇeˇr´ıc´ı u ´stˇredny Mefuse. To vˇse pˇres CAN sbˇernici. Pro zpracov´an´ı CAN zpr´av z u ´stˇredny a nastavov´an´ı u ´stˇredny je nejvhodnˇejˇs´ı zvolit software CANoe. CANoe je univerz´aln´ı v´ yvojov´ y software pro testov´an´ı a anal´ yzu CAN komunikace. Sdruˇzuje v´ıce podprogram˚ u, kter´e sv´ ymi funkcemi umoˇzn ˇuj´ı vytvoˇrit vizualizaˇcn´ı software s danou funkcionalitou a potˇrebn´ ym uˇzivatelsk´ ym rozhran´ım. Moˇznosti jednotliv´ ych podprogram˚ u budou vysvˇetleny v n´ıˇze uveden´ ych podkapitol´ach.
5.1
Software CANdb++ Editor
Veˇsker´a platn´a data, kter´a jsou pos´ıl´ana po s´ıti CAN sbˇernic a jejich vz´ajemn´e vztahy jsou spravov´any v centr´aln´ı komunikaˇcn´ı datab´azi. CANdb++ je software pro spr´avu tˇechto dat a umoˇzn ˇuje vytv´aˇret nebo mˇenit CAN datab´azi. Struktura a pouˇzit´ı komunikaˇcn´ı CAN datab´aze je vidˇet na obr´azku 3.1. 25
´ ˇ ´IHO SOFTWARE PRO ME ˇ REN ˇ A ´ DATA 26 KAPITOLA 5. VYVOJ VYZUALIZACN
Obr´azek 5.1: Komunikaˇcn´ı CAN datab´ aze
5.1.1
Objekty v CANdb++
V CANdb++ je moˇzn´e definovat nˇekolik objekt˚ u, kter´e umoˇzn ˇuj´ı datab´azi rozdˇelit do v´ıce projekt˚ u a vl´aken pro snadnˇejˇs´ı orientaci v datab´azi a oddˇelen´ı nez´avisl´ ych objekt˚ u. Moˇznost vytvoˇren´ı n´asleduj´ıc´ıch objekt˚ u: • Vehicle - rozdˇelen´ı do projekt˚ u (kombi,kup´e) • Networks - rozdˇelen´ı podle jednotliv´ ych CAN sbˇernic v dan´em projektu • Control units (ECUs) - sdruˇzuje definovan´e Environment variable
5.1. SOFTWARE CANDB++ EDITOR
27
• Environment variables - promˇenn´e pro pr´aci s grafick´ ym rozhran´ım aplikace • Network nodes - sdruˇzuje CAN zpr´avy pro ˇr´ıdic´ı jednotku na sbˇernici • Messages - definice CAN zpr´avy, jej´ı n´azev, obsaˇzen´e sign´aly, zda se jedn´a o zpr´avu Tx nebo Rx • Signals - definice sign´al˚ u v CAN zpr´avˇe, umoˇzn ˇuje jednoduˇsˇs´ı dek´odov´an´ı bytu CAN zpr´avy Tabulka 5.2 ukazuje vˇsechny moˇznosti propojen´ı mezi jednotliv´ ymi objekty.
Obr´azek 5.2: Tabulka moˇzn´eho propojen´ı objekt˚ u
5.1.2
Objekt Signal
Objekt Signal z [9] definuje v´ yznam bit˚ u ve zpr´avˇe. Pˇri vytv´aˇren´ı sign´alu urˇcujeme jeho jm´eno, d´elku sign´alu v bitech, hodnotov´ y typ (znam´enkov´ y, bez znam´enka, double, float) a pˇriˇrazen´ı sign´alu k dan´e zpr´avˇe. U sign´alu je tak´e moˇzn´e nastavit minimum a maximum hodnoty sign´alu, multiplik´ator, kter´ y hodnoty sign´alu vyn´asob´ı, pˇr´ıpadnˇe
´ ˇ ´IHO SOFTWARE PRO ME ˇ REN ˇ A ´ DATA 28 KAPITOLA 5. VYVOJ VYZUALIZACN jednotky, ve kter´ ych bude sign´al reprezentov´an nebo pˇriˇradit k jednotliv´ ym bit˚ um v sign´al˚ u informaci o v´ yznamu bitu. Pˇri pouˇzit´ı tˇechto vlastnost´ı dos´ahneme snadnˇejˇs´ı orientace ve zpr´avˇe, protoˇze pˇri v´ ypisu z´aznamu CAN zpr´avy se zpr´ava rozloˇz´ı na sign´aly definuj´ıc´ı uˇziteˇcnou informaci z dat ve zpr´avˇe. Pˇri pˇrepoˇctu dat v sign´alu se jiˇz rovnou zobrazuj´ı data ve spr´avn´ ych jednotk´ach spolu se znaˇckou o jak´e jednotky jde nebo jen pozn´amka k pˇr´ısluˇsn´ ym bit˚ um sign´alu.
5.1.3
Objekt Message
Objekt Message z [9] definuje CAN zpr´avu pouˇz´ıvanou na CAN sbˇernici. Pˇri vytv´aˇren´ı CAN zpr´avy v CANdb++ definujeme parametry typu jm´eno zpr´avy, o jak´ y form´at zpr´avy se jedn´a, jestli jde o standardn´ı form´at nebo o rozˇs´ıˇren´ y form´at, identifik´ator zpr´avy a pˇriˇrazen´ı sign´al˚ u do zpr´avy. Pˇri pˇriˇrazov´an´ı sign´al˚ u do zpr´avy se definuje poˇc´ateˇcn´ı bit, u kter´eho sign´al zaˇc´ın´a. Vytvoˇren´a zpr´ava se sign´aly v CANdb++ a rozloˇzen´ı jednotliv´ ych sign´al˚ u je vidˇet na obr´azc´ıch 5.3 a 5.4.
Obr´azek 5.3: CAN zpr´ ava se sign´aly
5.1. SOFTWARE CANDB++ EDITOR
29
Obr´azek 5.4: Rozloˇzen´ı sign´al˚ u ve zpr´ avˇe
5.1.4
CAN zpr´ avy pro u ´ stˇ rednu Mefuse
V tabulce 5.1 jsou uvedeny vˇsechny definovan´e zpr´avy pro mˇeˇr´ıc´ı u ´stˇrednu Mefuse. Ve sloupci s identifik´atory maj´ı znaˇcky A0-A3 v´ yznam adresy pˇr´ısluˇsn´e u ´stˇredny. Na jednu CAN sbˇernici m˚ uˇzeme tedy pˇripojit aˇz 16 u ´stˇreden z´aroveˇ n. Znaˇcky CH0-CH2 reprezentuj´ı adresu senzoru u jedn´e u ´stˇredny, kter´ ych m˚ uˇze b´ yt maxim´alnˇe 8. D˚ uleˇzit´e je, aby kaˇzd´a CAN zpr´ava definovan´a pro u ´stˇrednu Mefuse mˇela unik´atn´ı identifik´ator. V´ ysledkem pr´ace se softwarem CANdb++ je vytvoˇren´ı datab´aze CAN zpr´av podle tabulky 5.1 definuj´ıc´ı veˇskerou komunikaci u ´stˇreden Mefuse jak mezi jednotliv´ ymi u ´stˇrednami, tak i s uˇzivatelsk´ ym rozhran´ım pro zobrazov´an´ı dat a nastavov´an´ı jednotliv´ ych u ´stˇreden. Souˇc´ast´ı CAN zpr´av jsou definovan´e sign´aly a nastaven´ı pˇr´ıpadn´ ych v´ ypoˇct˚ u s daty v sign´alech nebo zobrazen´ı pozn´amek u jednotliv´ ych bit˚ u v sign´alu. Podrobnˇejˇs´ı popis vˇsech definovan´ ych zpr´av je obsahem Pˇr´ılohy A.
´ ˇ ´IHO SOFTWARE PRO ME ˇ REN ˇ A ´ DATA 30 KAPITOLA 5. VYVOJ VYZUALIZACN
N´ azev
Identifik´ ator I10
I9
Measurement Data
A3
Measurement Setting
I6 I5
I4
I3
A2 A1 A0
0
0
0
0
CH2 CH1 CH0
A3
A2 A1 A0
0
0
0
1
CH2 CH1 CH0
Measurement Setting Status
A3
A2 A1 A0
0
0
1
0
CH2 CH1 CH0
Sensors Ident
A3
A2 A1 A0
0
0
1
1
CH2 CH1
Status Query
A3
A2 A1 A0
0
1
1
1
0
0
0
Central Status I
A3
A2 A1 A0
0
1
1
1
0
0
1
Central Ident
A3
A2 A1 A0
0
1
1
1
0
1
0
Logging Setting
A3
A2 A1 A0
0
1
1
1
0
1
1
Logging Setting Status
A3
A2 A1 A0
0
1
1
1
1
0
0
BT Setting
A3
A2 A1 A0
0
1
1
1
1
0
1
BT Setting Status
A3
A2 A1 A0
0
1
1
1
1
1
0
LED Setting
A3
A2 A1 A0
0
1
1
1
1
1
1
Power Setting
A3
A2 A1 A0
1
0
0
0
0
0
0
Central Status II
A3
A2 A1 A0
1
0
0
0
0
0
1
Master Clock Setting
1
1
0
0
0
0
1
0
Energy Balance Setting
A3
A2 A1 A0
1
0
0
0
0
1
1
Energy Balance Setting Status
A3
A2 A1 A0
1
0
0
0
1
0
0
Energy Balance Data
A3
A2 A1 A0
1
0
0
0
1
0
1
1
I8
1
I7
1
Tabulka 5.1: Seznam CAN zpr´ av pro u ´stˇrednu Mefuse
I2
I1
I0
CH0
5.2. SOFTWARE PANEL EDITOR
5.2
31
Software Panel Editor
Panel Editor je software pro tvorbu grafick´eho rozhran´ı. Z´akladn´ımi moˇznostmi Panel Editoru je vytvoˇren´ı panelu, na kter´ y se vkl´adaj´ı z´akladn´ı grafick´e prvky jako jsou tlaˇc´ıtka, posuvn´ıky, ”textboxy” nebo bitmapov´e obr´azky. Pro funkˇcnost grafick´ ych prvk˚ u je tˇreba v CAN datab´azi definovat tzv. ”Environment variables” a vytvoˇrenou datab´azi propojit s aktu´aln´ım projektem v Panel Editoru. Hodnotov´ y typ ”Environment variable” m˚ uˇze b´ yt typu string, data, float nebo integer. Kaˇzd´emu grafick´emu prvku se mus´ı pˇriˇradit tato promˇenn´a dan´eho hodnotov´eho typu. Podle hodnoty ”Environment variable” se mˇen´ı grafick´ y prvek. Napˇr. pˇri zmˇenˇe promˇenn´e se m˚ uˇze mˇenit barva signalizaˇcn´ı kontrolky nebo text v zobrazovac´ım oknˇe. Stejnˇe tak, jako se podle promˇenn´e m˚ uˇze mˇenit vzhled grafick´ ych prvk˚ u, tak i funkc´ı grafick´eho prvku se m˚ uˇze mˇenit hodnota ”Environment variable”.
5.2.1
V´ yvoj grafick´ eho rozhran´ı pro mˇ eˇ r´ıc´ı syst´ em
5.2.1.1
Hlavn´ı mˇ eˇ r´ıc´ı panel
Pˇri prvn´ım spuˇstˇen´ı aplikace se zobraz´ı hlavn´ı panel vizualizaˇcn´ıho prostˇred´ı, uk´azka je na obr´azku 5.5. Hlavn´ım poˇzadavkem z´akladn´ıho okna je zobrazov´an´ı aktu´alnˇe mˇeˇren´ ych dat z u ´stˇredny. Proto velkou ˇc´ast hlavn´ıho okna zab´ıraj´ı zobrazovac´ı prvky pro kaˇzd´ y senzor pˇripojen´ yku ´stˇrednˇe. Pˇrin´aˇsej´ı informaci o velikosti proudu, napˇet´ı, teploty, pouˇzit´e inteligentn´ı pojistce, jej´ım maxim´aln´ım rozsahu a informaci, jestli senzor funguje spr´avnˇe a zda jsou data ze senzoru vys´ıl´ana pˇres komunikaˇcn´ı rozhran´ı BlueTooth. Indikaˇcn´ı kontrolka nad zobrazov´an´ım velikosti proudu signalizuje pˇr´ıjem zpr´avy poˇzadovan´eho typu. Hlavn´ı panel zpracov´av´a pouze zpr´avu ”Measurement Data”, kter´a se liˇs´ı pouze identifik´atorem u ´stˇredny a senzoru. ˇ ast hlavn´ıho panelu nazvan´a ”Control” obsluhuje spouˇstˇen´ı a vyp´ın´an´ı aplikace poC´ moc´ı tlaˇc´ıtek ”Start” a ”Stop”. Tato ˇc´ast je tak´e urˇcena k nastaven´ı parametr˚ u senzoru vu ´stˇrednˇe pomoc´ı tlaˇc´ıtka ”Setting Sensor” po pˇredchoz´ım zvolen´ı pˇr´ısluˇsn´e u ´stˇredny a senzoru vlevo od tlaˇc´ıtka. Dalˇs´ı ˇc´ast hlavn´ıho panelu nazvanou ”Options” otev´ır´a rozˇsiˇruj´ıc´ı funkce vizualizaˇcn´ıho softwaru. Umoˇzn ˇuje zjistit podrobnˇejˇs´ı informace o nastaven´ı u ´stˇredny po stisku tlaˇc´ıtka ”Status Query”, nastaven´ı parametr˚ u logov´an´ı, BT modulu a signalizaˇcn´ıch LED diod na senzorech po stisknut´ı tlaˇc´ıtka ”Logging” nebo nastaven´ı energetick´eho hospodaˇren´ı
´ ˇ ´IHO SOFTWARE PRO ME ˇ REN ˇ A ´ DATA 32 KAPITOLA 5. VYVOJ VYZUALIZACN u ´stˇredny po stisku tlaˇc´ıtka ”Power management”. Obsluha funkc´ı podporovan´a vizualizaˇcn´ım softwarem bude n´ıˇze podrobnˇe pops´ana.
Obr´azek 5.5: Hlavn´ı mˇeˇr´ıc´ı panel
5.2.1.2
Obsluha Status Query
Po obslouˇzen´ı ud´alosti stisknut´ım tlaˇc´ıtka ”Staus Query” se na obrazovce objev´ı nov´ y panel viz. obr´azek 5.6. Funkce tohoto panelu je n´asleduj´ıc´ı. V lev´em horn´ım rohu je zobrazena ˇc´ast s n´azvem ”Status Query”. Tato ˇc´ast po stisku tlaˇc´ıtka ”Send” generuje zpr´avu ”Status Query”, kter´a je posl´ana pˇr´ısluˇsn´e u ´stˇrednˇe. Oznaˇcen´ı u ´stˇredny je vidˇet v prav´em horn´ım rohu t´eto ˇc´asti. Jej´ı hodnota se mˇen´ı v hlavn´ım panelu v ˇc´asti ”Control”. Pˇri konfiguraci dotazu na konkr´etn´ı u ´stˇrednu m˚ uˇzeme volit identifikaci vˇsech senzor˚ u pˇripojen´ ych k u ´stˇrednˇe, jejich konfiguraci nebo si od u ´stˇredny vyˇz´adat zpr´avy ”Central Ident”, ”BT Status”, ”Central Status I”, ”Central Status II”, ”Logging Status” nebo
5.2. SOFTWARE PANEL EDITOR
33
´stˇrednu ”Energy Balance Status”viz. Pˇr´ıloha A. Pˇr´ıpadnou rekonfiguraci poˇzadavku na u lze tlaˇc´ıtkem ”Reset” smazat aktu´aln´ı nastaven´ı poˇzadavku a zaˇc´ıt znovu. Po pˇrijmut´ı zpr´avy ”Central Ident”se v lev´em doln´ım rohu panelu zobraz´ı informace ou ´stˇrednˇe typu ID u ´stˇredny, s´eriov´e ˇc´ıslo, verze SW a HW, jestli nem´a u ´stˇredna poruchu nebo zda jsou integrov´any v u ´stˇrednˇe BlueTooth modul a ˇcteˇcka pamˇet’ov´ ych karet. Po pˇrijmut´ı zpr´av o identifikaci senzor˚ u ”Sensor Ident” a ”Measurement Setting Status” zjist´ıme uprostˇred panelu informace o pˇripojen´ ych senzorech, jestli mˇeˇr´ı, s jakou periodou a pr˚ umˇerov´an´ım nebo jak´e veliˇciny mˇeˇr´ı a kolik vzork˚ u zb´ yv´a do ukonˇcen´ı mˇeˇren´ı. Zbyl´e ˇc´asti panelu zobrazuj´ı informace ze zpr´av ”Central Status I” a ”Central Status II” o stavu u ´stˇredny z hlediska mˇeˇren´ı, kompatibility senzor˚ u, stavu BlueTooth modulu, m´od nap´ajen´ı u ´stˇredny nebo stav baterie a zaplnˇen´ı SD karty.
5.2.1.3
Obsluha Logging
Po obslouˇzen´ı ud´alosti tlaˇc´ıtka ”Logging” se zobraz´ı panel ”Logging Setting” viz. obr´azek 5.7, kter´ y umoˇzn ˇuje konfiguraci logovan´ ych dat na SD kartu pomoc´ı zpr´avy ´stˇredny, konfiguraci dat, kter´a maj´ı b´ yt pos´ıl´ana pˇres ”Logging Setting” vyslanou do u BlueTooth modul pomoc´ı zpr´avy ”BT Setting” a konfiguraci reˇzimu sv´ıcen´ı LED diod na senzorech pˇres zpr´avu ”LED Setting”. D´ale panel poskytuje informace ze zpr´av ”Logging Setting Status” a ”BT Setting Status”. Aby se zobrazili informace z tˇechto dvou zpr´av, je potˇreba si je vyˇz´adat od u ´stˇredny zaˇskrtnut´ım poˇzadavk˚ u na tyto zpr´avy v panelu ”Status Query”. Pˇri vyˇz´ad´an´ı zpr´avy o statusu logov´an´ı dostaneme informace jak´a data z jak´ ych senzor˚ u, pˇr´ıpadnˇe jak´e dalˇs´ı zpr´avy se budou ukl´adat na SD kartu a jak´e jsou nastaven´e spouˇstˇec´ı podm´ınky pro ukl´ad´an´ı na kartu. V ˇc´asti ”BT Setting Status” jsme informov´ani o tom, jak´e jednotky maj´ı zapnut´ y BlueTooth modul, a kter´a data ze senzor˚ u jsou pos´ıl´ana pˇres BlueTooth modul.
´ ˇ ´IHO SOFTWARE PRO ME ˇ REN ˇ A ´ DATA 34 KAPITOLA 5. VYVOJ VYZUALIZACN
Obr´azek 5.6: Panel pro zjiˇstˇen´ı stavu u ´stˇredny
5.2. SOFTWARE PANEL EDITOR
Obr´azek 5.7: Nastaven´ı logov´an´ı u ´stˇredny
35
´ ˇ ´IHO SOFTWARE PRO ME ˇ REN ˇ A ´ DATA 36 KAPITOLA 5. VYVOJ VYZUALIZACN 5.2.1.4
Obsluha Power Management
Po stisku tlaˇc´ıtka ”Power Management”se objev´ı panel 5.8 se z´akladn´ım nastaven´ım energetick´e spotˇreby a m´odu nap´ajen´ı u ´stˇredny, zapnut´ım funkce pro v´ ypoˇcet energetick´e bilance z mˇeˇren´ ych veliˇcin a synchronizac´ı hodin v u ´stˇrednˇe. Pokud chceme mˇenit m´od nap´ajen´ı nebo zmˇenit reˇzim spotˇreby poslouˇz´ı n´am ˇc´ast panelu s n´azvem ”Power Setting”, kde se nastavuje aˇz pˇet m´od˚ u nap´ajen´ı nebo tˇri r˚ uzn´e zp˚ usoby ˇr´ızen´ı spotˇreby elektrick´e energie. Po stisku tlaˇc´ıtka ”Send” se do u ´stˇredny vyˇsle zpr´ava ”Power Setting” s poˇzadovan´ ymi parametry. Pokud chceme poˇc´ıtat energetickou bilanci, vyuˇzijeme ˇc´asti vpravo dole, kde urˇcujeme s jakou vzorkovac´ı periodou bude poˇc´ıt´ana energetick´a bilance, z kolika vzork˚ u chceme bilanci poˇc´ıtat a z jak´ ych senzor˚ u u ´stˇredny ji chceme poˇc´ıtat, pˇr´ıpadnˇe vynulovat poˇc´ıtadlo energetick´e bilance dan´eho senzoru. Po nastaven´ı se ku ´stˇrednˇe vyˇsle zpr´ava ”Energy Balance Setting”. Panel tak´e zobrazuje informace o nastaven´ı v´ ypoˇctu a velikosti energetick´e bilance po pˇr´ıjmu zpr´av ”Energy Balance Status” a ”Energy Balance Data”. Panel m´a jeˇstˇe funkci synchronizaci ˇcasu v u ´stˇrednˇe prostˇrednictv´ım zpr´avy ”Master Clock”.
Obr´azek 5.8: Nastaven´ı power management u ´stˇredny
5.2. SOFTWARE PANEL EDITOR 5.2.1.5
37
Obsluha Setting sensor
Obr´azek 5.9: Nastaven´ı senzoru u ´stˇredny
Pro nastaven´ı parametr˚ u mˇeˇren´ı jednotliv´ ych senzor˚ u je zde panel 5.9, kter´ y se zobraz´ı po stisku tlaˇc´ıtka ”Setting Sensor” v nab´ıdce hlavn´ıho panelu. Panel nastavuje senzor, kter´ y je vybr´an v ˇc´asti ”Control”v hlavn´ım panelu a umoˇzn ˇuje nastavit periodu mˇeˇren´ı, periodu pr˚ umˇerov´an´ı, jakou veliˇcinu chceme mˇeˇrit a poˇcet vzork˚ u. Tak´e dok´aˇze zobrazit aktu´aln´ı konfiguraci vybran´eho senzoru.
´ ˇ ´IHO SOFTWARE PRO ME ˇ REN ˇ A ´ DATA 38 KAPITOLA 5. VYVOJ VYZUALIZACN
5.3
Programovac´ı jazyk CAPL
Z´aklad jazyka CAPL (CAN Access Programming Language) je velmi podobn´ y programovac´ımu jazyku C. Programovac´ı jazyk CAPL je jazyk vyuˇz´ıvaj´ıc´ı prostˇredky n´astroj˚ u CANoe, CANanalyzer a CANdb++. Spojen´ım jazyka CAPL s prostˇred´ım CANoe a CANd++ je moˇzn´e vytv´aˇret uˇzivatelsk´e aplikace poˇzadovan´eho chov´an´ı, kter´e jsou omezen´e pouze komunikac´ı pouˇzit´eho harwaru nebo rychlost´ı poˇc´ıtaˇce. CAPL vytv´aˇr´ı v prostˇred´ı CANoe mnohem efektivnˇejˇs´ı a srozumitelnˇejˇs´ı pˇredstavu o mˇeˇren´ı a anal´ yze dat. Materi´aly pro tuto podkapitolu jsem ˇcerpal z [8]. CAPL m˚ uˇze b´ yt vyuˇzit v tˇechto aplikac´ıch: • Anal´ yza konkr´etn´ıch CAN zpr´av nebo dat • Anyl´ yza datov´e vyt´ıˇzenosti sbˇernice • Navrˇzen´ı uˇzivatelsk´eho testeru • Vytvoˇren´ı simulaˇcn´ıho modulu • Vytvoˇren´ı modulu pro diagnostiku nebo servisn´ı prostˇredky • vytvoˇren´ı komplexn´ıch filtr˚ u zpr´av a mnoho dalˇs´ıch funkc´ı pro usnadnˇen´ı pr´ace s CAN sbˇernici.
Obr´azek 5.10: Zpracov´an´ı ud´alost´ı
CAPL je procedur´aln´ı jazyk ˇr´ızen´ y ud´alostmi na ˇcasovaˇce, zmˇenu I/O (kl´avesnice, s´eriov´ y port, paraleln´ı port) nebo ud´alosti pˇrich´azej´ıc´ı po CAN sbˇernici (zpr´avy, chyby).
5.3. PROGRAMOVAC´I JAZYK CAPL
39
Jedn´a se o obslouˇzen´ı ud´alosti pˇr´ısluˇsn´ ym k´odem po vyvol´an´ı nˇejak´e zmˇeny promˇenn´e nebo pˇr´ıjmu specifick´e zpr´avy, pˇr´ıpadnˇe hned po startu aplikace. Grafick´e zobrazen´ı obslouˇzen´ı ud´alosti je vidˇet na obr´azku 5.10. Nev´ yhoda jazyka CAPL je absence multitaskingu, tedy, ˇze program nem˚ uˇze obslouˇzit v´ıce ud´alost´ı najednou a vykon´av´a je postupnˇe.
5.3.1
Hlavn´ı rozd´ıly mezi jazykem CAPL a C
Je zde nˇekolik v´ yznamn´ ych rozd´ıl˚ u mezi jazykem CAPL a C. Po podrobnˇejˇs´ım prostudov´an´ı [odkaz na lit] zjist´ıme, ˇze CAPL je ponˇekud jednoduˇsˇs´ı neˇz jazyk C a jazykem CAPL nejsou podporov´any nˇekter´e problematick´e ˇc´asti. V tabulce 5.2 jsou zn´azornˇeny nˇekter´e n´avrhov´e vzory, kter´e nejsou podporovan´e jazykem CAPL. Jelikoˇz je CAPL kompletnˇe ˇr´ızen ud´alostmi, nen´ı v tomto jazyce podporov´ana metoda main(), stejnˇe tak jako hlaviˇckov´e soubory nebo preprocesor. CAPL tak´e nepodporuje deklaraci prototypu funkce pˇredt´ım, neˇz je pouˇzita. Tak´e nepouˇz´ıv´a tˇr´ıdy a struktury. Funkce scanf() nen´ı podporov´ana, protoˇze CAPL nepodporuje pˇr´ıjem vstupn´ıho toku z kl´avesnice, ale je moˇzn´e zpracovat vstupn´ı ˇretˇezec pomoc´ı ”Environment variable” skrze uˇzivatelsk´ y panel o nˇemˇz je ps´ano v kapitole 5.2.
5.3.2
Datov´ e typy
V tabulce 5.3 jsou definov´any datov´e typy pouˇz´ıvan´e v jazyce CAPL. Message, timer a msTimer jsou tak´e povaˇzov´any za datov´ y typ, protoˇze definuj´ı promˇennou symbolizuj´ıc´ı datov´e typy, se kter´ ymi mohou b´ yt prov´adˇeny r˚ uzn´e operace a mohou b´ yt ukl´ad´any pro n´asledn´e pouˇzit´ı. Typy bez urˇcen´ı znam´enka pouze informuj´ı o tom, ˇze nemohou nab´ yvat negativn´ı hodnoty. Naopak znam´enkov´e typy mohou m´ıt kladnou nebo z´apornou hodnotu.
´ ˇ ´IHO SOFTWARE PRO ME ˇ REN ˇ A ´ DATA 40 KAPITOLA 5. VYVOJ VYZUALIZACN
N´ avrhov´ e vzory nepodporovan´ ev
Rozd´ıl
Alternativn´ı funkce
main()
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
hlaviˇckov´e soubory
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
preprocesor
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
definice makra
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
vkl´ad´an´ı soubor˚ u
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
kompilaˇcn´ı podm´ınky
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
z´avislost poˇc´ıtaˇcov´ ych platforem
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
ukazatel´e
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
statick´e lok´aln´ı promˇenn´e
ano
void
nevyˇzadov´ano
ano
struktura
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
sjednocen´ı
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
v´ yˇcet
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
define
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
typedef
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
sizeof
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
automatic
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
external
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
registr
nepodporov´ano
nevyˇzadov´ano
ˇc´asteˇcnˇe
ano
nepodporov´ano
ano
CAPL
dynamick´e lok´aln´ı promˇenn´e
standardn´ı C knihovna string
Tabulka 5.2: Hlavn´ı rozd´ıly mezi jazyky CAPL a C
5.3. PROGRAMOVAC´I JAZYK CAPL
41
Datov´ y typ
Popis
Velikost
Hodnota
char
znak
8 bit
neznam´enkov´ y
byte
byte
8 bit
neznam´enkov´ y
int
celoˇc´ıseln´ y
16 bit
znam´enkov´ y
word
slovo
16 bit
neznam´enkov´ y
long
celoˇc´ıseln´ y
32 bit
znam´enkov´ y
dword
slovo
32 bit
neznam´enkov´ y
float
plovouc´ı desetinn´a ˇc´arka
64 bit
znam´enkov´ y
double
plovouc´ı desetinn´a ˇc´arka
64 bit
znam´enkov´ y
message
CAN zpr´ava
—
—
timer
ˇcasovaˇc s rozliˇsen´ım 1s
—
—
msTimer
ˇcasovaˇc s rozliˇsen´ım 1ms
—
—
Tabulka 5.3: Datov´e typy v jazyce CAPL
5.3.3
V´ yvojov´ e prostˇ red´ı CAPL Browser
CAPL Browser v sobˇe spojuje textov´ y editor a kompiler pro v´ yvoj k´odu v programovac´ım jazyce CAPL. CAPL Browser poskytuje v´ yvoj nov´eho k´odu pro danou ud´alost, modifikaci obsluhy st´avaj´ıc´ı ud´alosti, strukturu vˇsech moˇzn´ ych ud´alost´ı a propojen´ı s vytvoˇrenou datab´az´ı v CANdb++. Na obr´azku 5.11 vid´ıme z´akladn´ı uspoˇr´ad´an´ı CAPL Browseru. V lev´em panelu jsou poskytnuty informace o ud´alostech pˇred startem aplikace nebo po ukonˇcen´ı aplikace, ud´alosti, kter´e obsluhuj´ı jednotliv´e zpr´avy definovan´e v CAN datab´azi nebo funkce vytvoˇren´e v prostˇred´ı CAPL Browser. V prav´e horn´ı ˇc´asti je panel s deklaracemi vˇsech glob´aln´ıch promˇenn´ ych potˇrebn´ ych ke spr´avn´e funkci cel´e aplikace. V prav´e doln´ı ˇc´asti je zobrazen funkˇcn´ı k´od pro obslouˇzen´ı dan´e ud´alosti vybran´e v lev´e ˇc´asti CAPL Browseru. Doln´ı ˇc´ast panelu je kompil´ator, kter´ y informuje program´atora o v´ yskytu chyb v k´odu nebo o jeho u ´spˇeˇsn´em pˇreloˇzen´ı.
´ ˇ ´IHO SOFTWARE PRO ME ˇ REN ˇ A ´ DATA 42 KAPITOLA 5. VYVOJ VYZUALIZACN
Obr´azek 5.11: Prostˇred´ı CAPL Browser
5.3.4
Vyuˇ zit´ı CAPL pro vizualizaˇ cn´ı software
Programovac´ı jazyk CAPL spoleˇcnˇe s v´ yvojov´ ym prostˇred´ım CAPL Browser d´avaj´ı funkcionalitu cel´emu vizualizaˇcn´ımu syst´emu. Asociace vytvoˇren´e CAN datab´aze se zpr´avami a ”Environment variables” n´am spojuje obsluhu vˇsech pˇr´ıchoz´ıch definovan´ ych zpr´av a po vykon´an´ı pˇr´ısluˇsn´eho k´odu n´asleduje pˇr´ıpadn´a zmˇena grafick´ ych prvk˚ u v jednotliv´ ych panelech vizualizaˇcn´ıho syst´emu. Stejnˇe tak i po zmˇenˇe grafick´ ych prvk˚ u uˇzivatelem dan´ y k´od generuje CAN zpr´avu s definovan´ ym obsahem, kter´a je vysl´ana po sbˇernici do pˇr´ısluˇsn´e u ´stˇredny a s nastaven´ ymi parametry ve zpr´avˇe ovlivˇ nuje reˇzim samotn´e u ´stˇredny.
5.4. SOFTWARE CANOE
5.4
43
Software CANoe
Software CANoe je univerz´aln´ı v´ yvojov´ y prostˇredek pro testov´an´ı, simulaci a anal´ yzu dat nejenom na CAN sbˇernici, ale podporuje i sbˇernice nebo protokoly LIN, MOST, FlexRay, J1939, NMEA2000 a J1587 . Pˇrev´aˇznˇe se software pouˇz´ıv´a na anal´ yzu CAN sbˇernic v automobilov´em pr˚ umyslu a tento software je poskytov´an firmou Vektor Informatik GmbH. V´ yvojov´ y proces je zaloˇzen´ y na f´az´ıch modelov´an´ı, kter´e rozliˇsuj´ı tˇri st´adia v´ yvoje • poˇzadavky anal´ yzy a n´avrh distribuovan´ ych syst´emu - funkˇcn´ı modelov´an´ı • implementaci a simulace sbˇernice • integrace celkov´eho syst´emu
5.4.1
Okno pro nastaven´ı mˇ eˇ ren´ı
Okno pro nastaven´ı mˇeˇren´ı ukazuje strukturu procesu a informaˇcn´ı tok aktu´aln´ı konfigurace syst´emu ve formˇe jednotliv´ ych funkˇcn´ıch blok˚ u, kter´e jsou navz´ajem propojen´e. Kaˇzd´ y blok reprezentuje jeden z hlavn´ıch prostˇredk˚ u softwaru CANoe. Vˇetˇsina tˇechto prostˇredk˚ u je reprezentov´ana jako samostatn´e okno.[10]
Obr´azek 5.12: Okno nastaven´ı mˇeˇren´ı
´ ˇ ´IHO SOFTWARE PRO ME ˇ REN ˇ A ´ DATA 44 KAPITOLA 5. VYVOJ VYZUALIZACN
5.4.2
Okno z´ aznamu
Z´aznamov´e okno ukazuje veˇsker´e zpr´avy detekovan´e na sbˇernici a k nim doplˇ nuj´ıc´ı informace. Kaˇzd´a zpr´ava je zaznamen´ana s ˇcasov´ ym okamˇzikem jej´ı detekce, identifik´atorem zpr´avy, typem zpr´avy (Rx,Tx), d´elkou zpr´avy a obsahem datov´ ych byt˚ u. Detekovan´e zpr´avy mohou b´ yt v oknˇe zobrazov´any jako seznam vˇsech zpr´av se stanoven´ ym ˇcasem nebo pomoc´ı filtru identifik´atoru, kde jsou zobrazeny pouze zpr´avy s r˚ uzn´ ym identifik´atorem a mˇen´ı se pouze ˇcas detekce a obsah zpr´av.[10]
5.4.3
Okno statistiky zpr´ av
Statistick´e okno ukazuje statistick´e informace o jednotliv´ ych CAN zpr´av´ach a pr˚ umˇern´ y ˇcas mezi vys´ıl´an´ım jednotliv´e zpr´avy. Tak´e zobrazuje histogram jednotliv´ ych CAN zpr´av, kde na ose X je identifik´ator zpr´avy a na ose Y je ˇcetnost vys´ılan´ ych zpr´av.[10]
5.4.4
Okno statistiky sbˇ ernice
Statistika sbˇernice ukazuje informace o celkov´em chodu sbˇernic jako je maxim´aln´ı a pr˚ umˇern´e vyt´ıˇzen´ı sbˇernic, celkov´ y poˇcet zpr´av za dobu mˇeˇren´ı. Informuje tak´e o stavu ˇradiˇce sbˇernice, jestli je pasivn´ı, aktivn´ı, vypnut´ y nebo zapnut´ y.[10]
5.4.5
V´ ystupn´ı okno
V´ ystupn´ı okno je textov´ y v´ ystup, kter´ y informuje o hlavn´ıch operac´ıch softwaru CANoe jako je napˇr. zaˇc´atek a konec mˇeˇren´ı, zda se jedn´a o simulaci nebo re´alnou komunikaci na sbˇernici nebo o kompatibilitˇe hardwaru. V´ ystupn´ı okno tak´e slouˇz´ı jako v´ ystupn´ı konzole programovac´ıho jazyka CAPL pˇri pouˇzit´ı funkce write().[10]
5.4.6
Okno simulace
Ukazuje aktu´aln´ı nastaven´ı jednotliv´ ych vl´aken vytvoˇren´ ych objekt˚ u pouˇzit´ım n´astroj˚ u popsan´ ych v pˇredchoz´ıch kapitol´ach. Tyto objekty reprezentuj´ı funkˇcn´ı bloky vytvoˇren´e prostˇrednictv´ım programovac´ıho jazyka CAPL. Ukazuje poˇcet nakonfigurovan´ ych sbˇernic a pouˇzitou datab´azi CAN zpr´av. V tomto oknˇe je tak´e moˇznost vyuˇzit´ı gener´atoru CAN zpr´av pro simulaci vytvoˇren´ ych syst´em˚ u.[10]
´ ´I A KONVERZE DAT ZE SOUBORU 5.5. SPOJOVAN
5.4.7
45
Vyuˇ zit´ı CANoe pro vizualizaˇ cn´ı syst´ em
Software CANoe je z´akladem pro vytvoˇren´ı celistv´eho vizualizaˇcn´ıho syst´emu. Prostˇrednictv´ım CANoe implementujeme do jej´ı konfigurace vytvoˇren´e grafick´e panely pro zobrazov´an´ı dat a nastavov´an´ı mˇeˇr´ıc´ı u ´stˇredny, vytvoˇrenou datab´azi CAN zpr´av pro snadnˇejˇs´ı identifikaci a orientaci v datech jednotliv´ ych zpr´av a potˇrebnou funkcionalitu prostˇred nictv´ım funkˇcn´ıch blok˚ u vytvoˇren´ ych v programovac´ım jazyce CAPL. V´ ysledkem cel´eho snaˇzen´ı je komplexn´ı syst´em pro pr´aci s mˇeˇr´ıc´ı u ´stˇrednou a zobrazov´an´ı mˇeˇren´ ych veliˇcin uˇzivateli.
5.5
Spojov´ an´ı a konverze dat ze souboru
Pˇri logov´an´ı CAN zpr´av do souboru je vytvoˇren soubor ”ddhhmmss.bin”, do kter´eho jsou ukl´ad´any poˇzadovan´e CAN zpr´avy v bin´arn´ı podobˇe v dan´em form´atu. V souˇcasn´e dobˇe je u ´stˇredna schopna vytv´aˇret soubory o velikosti 32 kB a je potˇreba, aby veˇsker´a data z jednoho mˇeˇren´ı byla v jednom souboru. Proto je dalˇs´ım u ´kolem vytvoˇrit skript, kter´ y dan´e soubory bude spojovat do jednoho. Jedn´ım z hlavn´ıch poˇzadavk˚ u t´eto pr´ace je tak´e to, aby data v bin´arn´ı podobˇe byla pˇrevedena do form´atu koresponduj´ıc´ı s poˇzadovan´ ym form´atem softwaru CANoe. Spojen´a data tedy budou pˇrevedena do form´atu ”*.asc” se spr´avnou strukturou. Soubor ve form´atu ”*.asc” je d˚ uleˇzit´ y pro zpˇetnou informaci a anal´ yzu logovan´ ych zpr´av v programu CANoe a pro n´asledn´e pouˇzit´ı v softwaru grafick´eho zobrazen´ı namˇeˇren´ ych dat. Skripty pro sjednocen´ı bin´arn´ıch soubor˚ u a konverze dat jsou naps´any v programovac´ım jazyce C.
5.5.1
Spojov´ an´ı soubor˚ u
Funkce skriptu je velice jednoduch´a. Pˇri jeho spuˇstˇen´ı se objev´ı konzole a vyzve uˇzivatele k zad´an´ı adres´aˇre se soubory ”ddhhmmss.bin”. Pokud tento adres´aˇr existuje n´aslednˇe je vytvoˇren seznam vˇsech soubor˚ u obsaˇzen´ ych adres´aˇri. D´ale je uˇzivatel vyzv´an k zad´an´ı jm´ena novˇe vytvoˇren´eho souboru s pˇr´ıponou ”*.bin”. Po vytvoˇren´ı dan´eho souboru jsou ze soubor˚ u v adres´aˇri pˇresouv´ana veˇsker´a data v poˇrad´ı zapsan´em v seznamu vˇsech dostupn´ ych soubor˚ u. V´ ystup skriptu je soubor ”jmeno souboru.bin”, ve kter´em jsou sjednocena vˇsechna data ze soubor˚ u obsaˇzen´ ych v pˇr´ısluˇsn´em adres´aˇri. Pro korektn´ı fungov´an´ı skriptu jsou oˇsetˇreny v´ yjimky typu neexistuj´ıc´ıho adres´aˇre, pr´azdn´eho adres´aˇre
´ ˇ ´IHO SOFTWARE PRO ME ˇ REN ˇ A ´ DATA 46 KAPITOLA 5. VYVOJ VYZUALIZACN nebo nespr´avn´eho souboru pro spojov´an´ı.
5.5.2
Konverze dat
Aby mohla b´ yt logovan´a data z u ´stˇredny pouˇzita v softwaru CANoe pro zpˇetnou anal´ yzu a kontrolu spr´avn´eho ukl´ad´an´ı poˇzadovan´ ych zpr´av bylo nutn´e vytvoˇrit dalˇs´ı skript, kter´ y sjednocen´a data pˇrevede do poˇzadovan´eho form´atu ”*.asc”. Bin´arn´ı soubor je tvoˇren tak, ˇze kaˇzd´ y ˇr´adek souboru odpov´ıd´a jedn´e CAN zpr´avˇe a zaznamenan´emu ˇcasu uloˇzen´ı. Kaˇzd´a CAN zpr´ava je uloˇzena v 16 bytech specifikovan´eho form´atu, kter´ y je patrn´ y z tabulky 5.4. byte 1.
bit
v´ yznam
hodnota
popis
D7 - D2
rok
00h - 3Fh
2000 - 2064
01h - 0Ch
01 - leden . . . 0Ch - prosinec
00h, 0Dh - 0Fh
rezerva
00h
rezerva
01h - 1Fh
1. - 31. den v mˇes´ıci
00h - 17h
00 - 23 hodin
18h - 1Fh
rezerva
00h - 3Bh
00 - 59 minut
3Ch - 3Fh
rezerva
00h - 3Bh
00 - 59 vteˇrin
0
ˇcasov´ yu ´daj nen´ı platn´ y
1
ˇcasov´ yu ´daje je platn´ y
00h - 63h
0.00 - 0.99 vteˇrin
64h - 7Fh
rezerva
00h-07h
Nejvyˇsˇs´ı 3 bity ID (I10-I8)
00h-FFh
Spodn´ıch 8 bit˚ u ID (I7-I0)
D1 - D0 D7 - D6
2.
D5 - D1 D0
3. 4.
5.
6.
mˇes´ıc den hodina
D7-D4 D3 - D0 D7 - D6
minuta
D5 - D0
vteˇrina
D7
platnost dat
D6 - D0
setina vteˇriny
D7 - D3 D2-D0
rezerva ID CAN zpr´avy
rezerva
7.
D7 - D0
8. - 15.
D7 - D0
obsah zpr´avy
8 byt˚ u
Datov´ y obsah CAN zpr´avy
16.
D7 - D0
rezerva
00h-FFh
rezerva
Tabulka 5.4: Form´at zpr´ av v bin´ arn´ım souboru
Po spuˇstˇen´ı skriptu je z konzole uˇzivatel vyzv´an k zad´an´ı jm´ena souboru, kter´ y m´a b´ yt pˇreveden. D´ale pak poˇz´ad´a o vytvoˇren´ı nov´eho souboru ”jmeno souboru.asc”, do kter´eho jsou pˇrekonvertov´ana data z bin´arn´ıho souboru. Skript prov´ad´ı dek´odov´an´ı jednotliv´ ych byt˚ u zpr´avy a vytv´aˇr´ı soubor v n´asleduj´ıc´ım form´atu:
´ ´I A KONVERZE DAT ZE SOUBORU 5.5. SPOJOVAN
47
base hex timestamps absolute 06.05.2009 12:45 2.650000
1
30.050000
C2
Rx
d 8 F0 21 85 F6 A5 26 BD 99
1 7FB
Rx
d 8 12 34 56 78 96 52 48 AF
1
3D0
Rx
d 8 87 54 21 96 35 AA 55 D5
253.400000
1
3D6
Rx
d 8 87 55 FC 96 35 AA 55 D5
261.950000
1
3D1
Rx
d 8 87 54 21 90 85 AA 5A DF
06.05.2009 12:46 61.100000 06.05.2009 12:50
ˇ y text oznaˇcuje nemˇenn´ Cern´ y text a ˇcerven´ y text oznaˇcuje promˇenn´ y text. Popis form´atu zobrazen´ı obsahu jednotliv´ ych CAN zpr´av je na obr´azku 5.13.
Obr´azek 5.13: Form´at loggovan´ ych zpr´ av
´ ˇ ´IHO SOFTWARE PRO ME ˇ REN ˇ A ´ DATA 48 KAPITOLA 5. VYVOJ VYZUALIZACN
Kapitola 6 V´ yvoj software pro grafick´ e zobrazen´ı namˇ eˇ ren´ ych dat Hlavn´ım smyslem softwaru pro grafick´e zobrazov´an´ı dat je ten, ˇze poskytuje veˇskerou informaci o mˇeˇren´ ych veliˇcin´ach v pr˚ ubˇehu cel´eho mˇeˇren´ı. Pomoc´ı softwaru jsme schopni analyzovat pr˚ ubˇeh cel´eho mˇeˇren´ı a n´aslednˇe po t´eto anal´ yze vyvodit patˇriˇcn´a opatˇren´ı nebo zlepˇsen´ı pˇri v´ yskytu jak´ehokoli probl´emu v elektrick´e s´ıt´ı automobilu. Software zobrazuje ˇcasov´ y pr˚ ubˇeh mˇeˇren´ ych veliˇcin a poskytuje detailn´ı informaci o sign´alech z hlediska jejich v´ yvoje v ˇcase. Poˇcet zobrazen´ ych sign´al˚ u je limitov´an poˇctem mˇeˇr´ıc´ıch u ´stˇreden na CAN sbˇernici a poˇctem pˇripojen´ ych senzor˚ uku ´stˇrednˇe. Poˇcet senzor˚ u, kter´e maj´ı b´ yt zobrazeny v grafu je pouze na uv´aˇzen´ı uˇzivatele a jeho potˇreby provˇeˇren´ı pouze dan´ ych sign´al˚ u. Cel´ y n´avrh zobrazen´ı namˇeˇren´ ych dat je implementov´ano v programovac´ım jazyce C#. Hlavn´ı konstrukce k´odu jsem ˇcerpal z [7].
6.1 6.1.1
N´ avrh grafick´ eho vzhledu Hlavn´ı zobrazovac´ı okno
Prvn´ı pˇredstava o grafick´em zobrazen´ı namˇeˇren´ ych dat byla takov´a, ˇze v hlavn´ım oknˇe aplikace bude jeden graf, ve kter´em budou zobrazeny vˇsechny tˇri mˇeˇren´e veliˇciny. Osa X mˇela jednotn´e mˇeˇr´ıtko, kter´e ukazovalo v´ yvoj veliˇcin v ˇcase. Osa Y se skl´adala ze tˇr´ı os. Kaˇzd´a z tˇechto os zobrazovala mˇeˇrenou veliˇcinu v dan´ ych jednotk´ach. Souˇc´ast´ı grafu tak´e byli funkce posuvu grafu v obou os´ach a ”zoom” grafu pomoc´ı horizont´aln´ıho 49
´ ´ ZOBRAZEN´I NAME ˇ REN ˇ YCH ´ 50KAPITOLA 6. VYVOJ SOFTWARE PRO GRAFICKE DAT nebo vertik´aln´ıho posuvn´ıku nebo pomoc´ı kurzoru myˇsi, kter´ y sv´ ym posunem vymezoval oblast pˇribl´ıˇzen´ı.
Tento prvn´ı n´avrh grafick´eho zobrazen´ı se neosvˇedˇcil jako dostateˇcnˇe pˇrehledn´ y, jelikoˇz pˇri zobrazen´ı mˇeˇren´ ych veliˇcin s velk´ ym rozsahem hodnot jedn´e z nich se ztr´aceli detaily ostatn´ıch veliˇcin a na prvn´ı pohled nebyli vidˇet napˇr. kr´atk´e ˇspiˇcky, mal´ y n´ar˚ ust nebo pokles zobrazen´e veliˇciny. Dalˇs´ım probl´emem grafu byla jeho nepˇrehlednost pˇri zobrazen´ı dat z v´ıce senzoru a ˇspatn´a orientace mezi jednotliv´ ymi sign´aly. Proto jsem tento grafick´ y n´avrh zam´ıtl, jelikoˇz nesplˇ noval potˇrebn´e poˇzadavky na podrobnou anal´ yzu dat.
Dalˇs´ı moˇznost´ı jak zobrazit mˇeˇren´a data byla separace jednotliv´ ych veliˇcin a kaˇzdou zobrazit do jednoho grafu. T´ım jsem odstranil nedostatek o ztr´atˇe informace mˇeˇren´ ych veliˇcin, kdyˇz jedna z nich mˇela velk´ y rozsah hodnot. V´ ysledn´e okno tedy mˇelo tˇri na sobˇe nez´avisl´e grafy, kter´e zobrazovali sign´aly stejn´e veliˇciny z r˚ uzn´ ych senzor˚ u. Kaˇzd´ y graf tedy mˇel svoje funkˇcn´ı prvky pro posuv ˇcasov´e osy a ”zoom”.
Ovˇsem pˇri testov´an´ı tohoto grafick´eho zobrazen´ı se uk´azalo, ˇze pˇri pouˇzit´ı nez´avisl´ ych funkˇcn´ıch prvk˚ u ˇcasov´eho posuvu a ”zoom” u kaˇzd´eho grafu byla ztracena ˇcasov´a synchronizace dat mezi jednotliv´ ymi veliˇcinami. Takˇze kdyˇz uˇzivatel chtˇel detailnˇe zobrazit ˇc´ast pr˚ ubˇehu jedn´e veliˇciny, napˇr. proudov´ y skok, ztr´acel informaci o pˇresn´em ˇcasov´em pr˚ ubˇehu ostatn´ıch veliˇcin a nemohl urˇcit, zda pˇri zmˇenˇe proudu nenastala i zmˇena teploty nebo napˇet´ı.
Fin´aln´ı podoba hlavn´ıho grafick´eho zobrazovac´ıho okna m´a tˇri grafy, kde kaˇzd´ y graf je urˇcen pro jednu veliˇcinu a jsou na sobˇe nez´avisl´e. Funkˇcn´ı prvky jako je ˇcasov´ y posun v ose X a ”zoom” jsou pro vˇsechny grafy stejn´e. Tedy pˇri pouˇzit´ı tˇechto prvk˚ u se zmˇeny provedou ve vˇsech tˇrech grafech, aby nedoˇslo ke ztr´atˇe ˇcasov´e synchronizace a pˇri pouˇzit´ı ”zoom” je pomˇer zvˇetˇsen´ı nebo zmenˇsen´ı ve vˇsech grafech stejn´ y. Do hlavn´ıho okna tak´e byla pˇrid´ana legenda pro rozpozn´an´ı sign´al˚ u z v´ıce senzor˚ u. Fin´aln´ı verze vzhledu hlavn´ıho grafick´eho okna je vidˇet na obr´azku 6.1.
´ ´ 6.1. NAVRH GRAFICKEHO VZHLEDU
Obr´azek 6.1: Hlavn´ı zobrazovac´ı okno
51
´ ´ ZOBRAZEN´I NAME ˇ REN ˇ YCH ´ 52KAPITOLA 6. VYVOJ SOFTWARE PRO GRAFICKE DAT
Obr´azek 6.2: Konfiguraˇcn´ı okno senzor˚ u
6.2. IMPLEMENTACE
6.1.2
53
Konfiguraˇ cn´ı okno
Pro nastavov´an´ı senzor˚ u, kter´e chce uˇzivatel zobrazit jsem vytvoˇril konfiguraˇcn´ı okno. Toto okno se zobraz´ı po naˇcten´ı konfiguraˇcn´ıho souboru a po kliknut´ı na poloˇzku Settings → Config sensors v hlavn´ım menu aplikace. Po vyvol´an´ı okna se zobraz´ı senzory, kter´e jsou vyˇcteny z konfiguraˇcn´ıho souboru. Pokud nejsou obsazeny vˇsechny sloty u ´stˇreden, zobraz´ı se na neobsazen´e pozici zaˇsedivˇel´ y n´apis ”No Sensor”. Hierarchie uspoˇr´ad´an´ı senzor˚ u je vidˇet na obr´azku 6.2 , kde senzory jsou rozdˇeleny do panel˚ u podle u ´stˇredny, ke kter´e jsou aktu´alnˇe pˇripojeny. Jednotliv´e senzory pro zobrazen´ı jejich sign´al˚ u se vyb´ıraj´ı zaˇskrtnut´ım pˇr´ısluˇsn´eho ”checkboxu”.
6.2
Implementace
Pro implementaci softwaru pro grafick´e zobrazen´ı namˇeˇren´ ych dat jsem zvolil programovac´ı jazyk C# v prostˇred´ı Visual Studio 2008. Principi´aln´ı v´ yvojov´ y diagram je na obr´azku 6.3, d´ale pak v´ yvojov´ y diagram podprogramu pro zpracov´an´ı konfiguraˇcn´ıho souboru CONFIG.TXT 6.4 a podprogram pro zpracov´an´ı namˇeˇren´ ych dat DATA.ASC 6.5. Projekt se skl´ad´a z hlavn´ıho formul´aˇre, konfiguraˇcn´ıho formul´aˇre a tˇr´ıdy MeasData.
Hlavn´ı a konfiguraˇcn´ı formul´aˇre obsluhuj´ı grafick´e prvky v cel´e aplikaci. Je to obsluha ud´alost´ı veˇsker´ ych funkˇcn´ıch grafick´ ych prvk˚ u jako je ovl´ad´an´ı hlavn´ıho menu v horn´ı liˇstˇe hlavn´ıho formul´aˇre, obsluha ud´alosti pˇri zaˇskrtnut´ı senzoru v konfiguraˇcn´ım formul´aˇri nebo samotn´e vykreslov´an´ı sign´al˚ u ze senzor˚ u na grafick´ y panel reprezentuj´ıc´ı graf mˇeˇren´e veliˇciny. Tˇr´ıdu MeasData podrobnˇe rozeberu v n´asleduj´ıc´ı podkapitole. Pˇredchoz´ı popis rozdˇelen´ı struktury aplikace slouˇz´ı pouze pro jej´ı pˇrehlednost a oddˇelen´ı pr´ace s grafick´ ymi prvky od zpracov´an´ı namˇeˇren´ ych dat a konfiguraˇcn´ıho souboru.
´ ´ ZOBRAZEN´I NAME ˇ REN ˇ YCH ´ 54KAPITOLA 6. VYVOJ SOFTWARE PRO GRAFICKE DAT
Obr´azek 6.3: V´ yvojov´ y diagram aplikace
6.2. IMPLEMENTACE
Obr´azek 6.4: V´ yvojov´ y diagram zpracov´an´ı CONFIG.TXT
55
´ ´ ZOBRAZEN´I NAME ˇ REN ˇ YCH ´ 56KAPITOLA 6. VYVOJ SOFTWARE PRO GRAFICKE DAT
Obr´azek 6.5: V´ yvojov´ y diagram zpracov´an´ı DATA.ASC
6.2.1
Tˇ r´ıda MeasData
Tˇr´ıdu MeasData si rozebereme trochu v´ıce do hloubky, jelikoˇz je to hlavn´ı tˇr´ıda, kter´a zajiˇst’uje filtraci a zpracov´an´ı namˇeˇren´ ych dat. V kaˇzd´em formul´aˇri je vytvoˇren´ y objekt t´eto tˇr´ıdy, jehoˇz prostˇrednictv´ım se pˇred´avaj´ı informace pro zpracov´an´ı cel´eho procesu zobrazen´ı. Pro detekov´an´ı senzor˚ u, kter´e byly pouˇzity pˇri mˇeˇren´ı n´am poslouˇz´ı konfiguraˇcn´ı soubor CONFIG.TXT, kter´ y generuje u ´stˇredna pˇri kaˇzd´em logov´an´ı. Z tohoto souboru jsou vyˇcteny vˇsechny senzory pˇripojen´e k u ´stˇrednˇe. Pro zpracov´an´ı namˇeˇren´ ych dat je vyuˇzit zkonvertovan´ y soubor z bin´arn´ıch dat, o kter´em jsem se zm´ınil v kapitole 5.5.2. Spr´avn´ y postup pro korektn´ı fungov´an´ı aplikace je nejprve naˇcten´ı konfiguraˇcn´ıho souboru, d´ale pak souboru s namˇeˇren´ ymi daty a v´ ybˇer senzor˚ u pro zobrazen´ı jejich pr˚ ubˇeh˚ u.
57
6.2. IMPLEMENTACE
Pomoc´ı metody ConfigData(string ConfigName) filtrujeme z konfiguraˇcn´ıho souboru seznam vˇsech typ˚ u senzor˚ u pˇripojen´ ych k u ´stˇrednˇe, i vˇcetnˇe informace, ˇze na dan´em slotu nen´ı ˇz´adn´ y senzor. Filtrace je prov´adˇena pomoc´ı regul´arn´ıch v´ yraz˚ u s n´azvem dan´eho typu senzoru. Pokud se shoduje konkr´etn´ı ˇr´adek v konfiguraˇcn´ım souboru s n´azvem senzoru je tento n´azev pˇrid´an do seznamu senzor˚ u. Pˇri otevˇren´ı konfiguraˇcn´ıho okna je tento seznam automaticky naˇcten a k poloˇzce odpov´ıdaj´ıc´ı pozici senzoru v u ´stˇrednˇe je pˇriˇrazen text popisuj´ıc´ı druh senzoru a slot, do kter´eho je pˇripojen k u ´stˇrednˇe. Po u ´spˇeˇsn´em naˇcten´ı konfiguraˇcn´ıho senzoru mus´ıme zvolit cestu k souboru namˇeˇren´ ymi daty. Pˇri t´eto ud´alosti se vol´a metoda MeasurementData(string NameData). Tato metoda u jedze souboru s daty filtruje pouze zpr´avy ”Measurement Data”pomoc´ı identifik´ator˚ notliv´ ych zpr´av od dan´ ych senzor˚ u a tyto zpr´avy jsou ukl´ad´any do seznamu zpr´av ”ListMessages”. Filtrace je zavedena z d˚ uvodu moˇznosti logov´an´ı i jin´ ych zpr´av z u ´stˇredny, kter´e pro zobrazen´ı mˇeˇren´ ych veliˇcin nepotˇrebujeme a t´ım by se zbyteˇcnˇe komplikovalo dalˇs´ı zpracov´an´ı dat. Pˇri u ´spˇeˇsn´em naˇcten´ı namˇeˇren´ ych dat a po zobrazen´ı konfiguraˇcn´ıho okna se zv´ yrazn´ı ty senzory, kter´e byly naˇcteny z konfiguraˇcn´ıho souboru. Pˇri zaˇskrtnut´ı libovoln´eho aktivn´ıho senzoru je do seznamu ”ListActualPaintSensor” pˇrid´ano ID senzoru. Toto ID je pevnˇe nastaveno v kaˇzd´em ”checkboxu” a identifikuje senzory, kter´e chceme aktu´alnˇe vykreslit. Pˇri stisku tlaˇc´ıtka ”OK” je vol´ana metoda ChooseActualData(). Metoda ChooseActualData() zpracov´av´a pouze ty zpr´avy odpov´ıdaj´ıc´ı ID vybran´eho senzoru. Tato metoda si vytvoˇr´ı jednorozmˇern´e pole o velikosti odpov´ıdaj´ıc´ı poˇctu senzor˚ u pro zobrazen´ı a do kaˇzd´eho prvku pole vkl´ad´a dalˇs´ı dvourozmˇern´e pole se ˇctyˇrmi ˇr´adky, kter´e reprezentuj´ı mˇeˇren´e veliˇciny ˇcas, napˇet´ı, proud a teplota. D´elka pole je pak z´avisl´a na poˇctu zpr´av ”Measurement Data” pro dan´ y senzor. Jelikoˇz jednotliv´e zpr´avy jsou uloˇzeny v textov´em ˇretˇezci, je nutn´e pro aplikov´an´ı matematick´ ych operac´ı ˇretˇezec pˇrev´est do hexadecim´aln´ıho form´atu a pomoc´ı funkce CountingCurrent(int Value), CountingVoltage(int Value) a CountingTemperature(int Value) vypoˇc´ıtat pˇresnou hodnotu mˇeˇren´e veliˇciny. Funkce CountingCurrent(int Value) poˇc´ıt´a hodnotu mˇeˇren´eho proudu podle vzorce
IS = (VI − KI ) · MI , [mA]
(6.1)
kde IS je vypoˇcten´a hodnota proudu, VI je hodnota z´ıskan´a z CAN zpr´avy o maxim´aln´ı velikosti tˇrech byt˚ u, KI = 800000 hex a MI = 0,1 je multiplik´ator pro pˇrepoˇcet na jednotky mA. Maxim´aln´ı rozsah mˇeˇren´eho proudu je -838.8607 A aˇz 838.8607 A s
´ ´ ZOBRAZEN´I NAME ˇ REN ˇ YCH ´ 58KAPITOLA 6. VYVOJ SOFTWARE PRO GRAFICKE DAT maxim´aln´ım rozliˇsen´ım 100µA. Funkce CountingVoltage(int Value) slouˇz´ı k v´ ypoˇctu mˇeˇren´eho napˇet´ı podle vzorce Us = VU · MU , [V ]
(6.2)
kde US je vypoˇcten´a hodnota napˇet´ı,VU je hodnota z´ıskan´a z CAN zpr´avy o maxim´aln´ı velikosti jednoho bytu, MU = 0,1 je multiplik´ator pro pˇrepoˇcet na jednotkz V. Maxim´aln´ı rozsah mˇeˇren´eho napˇet´ı je 0 V aˇz 24 V s maxim´aln´ım rozliˇsen´ım 0.1V. Pro v´ ypoˇcet mˇeˇren´e hodnoty teploty pouˇzijeme funkci textitCountingTemperature(int Value), kter´a prov´ad´ı v´ ypoˇcet podle vzorce TS = VT − KT , [◦ C]
(6.3)
kde TS je vypoˇcten´a hodnota teploty, VT je hodnota z´ıskan´a z CAN zpr´avy o maxim´aln´ı velikosti jednoho bytu, KT = 80 hex. Maxim´aln´ı rozsah mˇeˇren´e teploty je -40 ◦ C aˇz 111 ◦ C s maxim´aln´ım rozliˇsen´ım 1◦ C. Posledn´ı metodou ve tˇr´ıdˇe MeasData je metoda Statistic(), kter´a zjiˇst’uje minimum a maximum mˇeˇren´ ych veliˇcin ze vˇsech zobrazen´ ych senzor˚ u. Je to z d˚ uvod˚ u zjiˇstˇen´ı maxim´aln´ıch rozsah˚ u mˇeˇren´ ych veliˇcin pro spr´avn´e nastaven´ı mˇeˇr´ıtka v grafu.
6.2.2
Funkce podporovan´ e softwarem pro grafick´ e zobrazen´ı dat
Hlavn´ı funkc´ı grafick´eho softwaru je zobrazen´ı ˇcasov´eho pr˚ ubˇehu namˇeˇren´ ych veliˇcin. V hlavn´ım oknˇe jsou funkˇcn´ı prvky, kter´e umoˇzn ˇuj´ı ˇcasov´ y posun ve vodorovn´e ose, vertik´aln´ı posun v ekvivalentn´ıch jednotk´ach odpov´ıdaj´ıc´ı mˇeˇren´e veliˇcinˇe, pouˇzit´ı ”zoom” jak v horizont´aln´ı, tak i ve vertik´aln´ı ose. ”Zoom” je tak´e moˇzn´e pouˇz´ıt prostˇrednictv´ım myˇsi t´ım, ˇze v kter´emkoliv grafu zm´aˇckneme lev´e tlaˇc´ıtko myˇsi a tahem oznaˇc´ıme oblast, kterou chceme zvˇetˇsit. Po uvolnˇen´ı lev´eho tlaˇc´ıtka se oznaˇcen´a ˇc´ast pˇrizp˚ usob´ı maxim´aln´ı velikosti okna grafu. Po stisku prav´eho tlaˇc´ıtka myˇsi se zobrazen´ y pr˚ ubˇeh zmenˇsuje aˇz do zobrazen´ı cel´eho namˇeˇren´eho pr˚ ubˇehu. V hlavn´ım menu je poloˇzka Settings. Tato poloˇzka poskytuje naˇc´ıt´an´ı konfiguraˇcn´ıho souboru, zobrazuje okno s nakonfigurovan´ ymi senzory a zap´ın´a nebo vyp´ın´a hlavn´ı a vedlejˇs´ı mˇr´ıˇzku graf˚ u. Poloˇzka File v hlavn´ım menu naˇc´ıt´a soubor s daty a ukonˇcuje aplikaci.
6.2. IMPLEMENTACE
59
Postup pro u ´spˇeˇsn´e zobrazen´ı mˇeˇren´ ych veliˇcin je n´asleduj´ıc´ı. Nejprve v z´aloˇzce Settings → Open naˇcteme konfiguraˇcn´ı soubor. N´aslednˇe v z´aloˇzce File → Open naˇcteme soubor s daty. Opˇet otevˇreme z´aloˇzku Settings → Config Sensors a zaˇskrtneme senzory, kter´e chceme zobrazit. Po zm´aˇcknut´ı tlaˇc´ıtka ”OK” se zobraz´ı pr˚ ubˇehy ze senzor˚ u a d´ale pˇri pouˇzit´ı funkˇcn´ıch prvk˚ u upravujeme vzhled zobrazovan´ ych dat.
´ ´ ZOBRAZEN´I NAME ˇ REN ˇ YCH ´ 60KAPITOLA 6. VYVOJ SOFTWARE PRO GRAFICKE DAT
Kapitola 7 Sbˇ er dat z re´ aln´ eho automobilu Na z´avˇer je tˇreba otestovat syst´em mˇeˇren´ı klidov´ ych proud˚ u na re´aln´em vozidle. Cel´ y proces testu bude obsahovat komunikaci s u ´stˇrednou prostˇrednictv´ım vizualizaˇcn´ıho softwaru v prostˇred´ı CANoe. Jde o pˇr´ıpravu pro spr´avn´e nastaven´ı u ´stˇredny, vzorkovac´ıch frekvenc´ı mˇeˇr´ıc´ıch senzoru a nastaven´ı logov´an´ı mˇeˇren´ ych dat na pamˇet’ovou SD kartu u ´stˇredny. Po ukonˇcen´ı mˇeˇren´ı pˇristoup´ıme k sjednocen´ı vytvoˇren´ ych bin´arn´ıch soubor˚ ua konverzi tˇechto dat do poˇzadovan´eho form´atu pro software CANoe a grafick´ y software. Cel´ y test se skl´ad´a ze dvou mˇeˇren´ı. V prvn´ım pˇr´ıpadˇe se jedn´a o kr´atkodob´e mˇeˇren´ı odbˇeru proudu v´ ystraˇzn´ ych svˇetel automobilu. V druh´em pˇr´ıpadˇe se jedn´a o mˇeˇren´ı odbˇeru proudu pˇri zmˇenˇe stavu automobilu z provozn´ıho reˇzimu do reˇzimu pohotovostn´ıho a jak velk´ y pod´ıl na velikosti odeb´ıran´eho proudu m´a navigaˇcn´ı syst´em. Jedn´a se o ovˇeˇren´ı teoretick´e ˇc´asti o klidov´ ych proudech v kapitole 2.1. ˇ Pro u ´ˇcely testov´an´ı byl k dispozici automobil Skoda Yeti 2.0 TDI v´ ybavy Experience. Obsahem t´eto v´ ybavy je napˇr. Klimatronic, elektronick´ y imobiliz´er, multifunkˇcn´ı volant, rozhran´ı pro mobiln´ı telefon, MAXI DOT (informaˇcn´ı panel ˇridiˇce) nebo navigaˇcn´ı syst´em.
7.1
Odbˇ er proudu varovn´ ymi signalizaˇ cn´ımi svˇ etly
C´ılem mˇeˇren´ı je zjiˇstˇen´ı velikosti celkov´eho odeb´ıran´eho proudu pˇri spuˇstˇen´ı varovn´ ych signalizaˇcn´ıch svˇetel, kdyˇz je automobil v pohotovostn´ım reˇzimu. Zˇrejm´ y pˇredpoklad je takov´ y, ˇze svˇetla periodicky blikaj´ı a velikost odeb´ıran´eho proudu bude u ´mˇern´a frekvenci blik´an´ı. Pomoc´ı vizualizaˇcn´ıho softwaru jsme nastavili periodu mˇeˇren´ı na 50 ms a mˇeˇren´a 61
62
ˇ DAT Z REALN ´ EHO ´ KAPITOLA 7. SBER AUTOMOBILU
data se ukl´adaj´ı na pamˇet’ovou SD kartu. Z namˇeˇren´ ych dat je vidˇet pr˚ ubˇeh na obr´azku 7.1. Doba trv´an´ı cel´eho mˇeˇren´ı je zhruba 4 minuty. Z pr˚ ubˇehu proudu na obr´azku 7.1 vid´ıme, ˇze pˇri zapnut´ı v´ ystraˇzn´e signalizace se hodnota proudu dostala aˇz na 20 A po dobu zhruba 0,1 s. To je zp˚ usobeno probuzen´ım a inicializac´ı nˇekter´ ych ˇr´ıdic´ıch jednotek. V pr˚ ubˇehu blik´an´ı signalizaˇcn´ıch svˇetel si tak´e vˇsimneme, ˇze ve chv´ıli, kdy signalizaˇcn´ı svˇetla nesv´ıt´ı nen´ı celkov´a odbˇer nulov´ y, ale pohybuje se okolo hodnoty 1,5 A. To je opˇet zp˚ usobeno aktivn´ımi ˇr´ıd´ıc´ımi jednotkami, kter´e maj´ı na starosti sluˇzbu signalizaˇcn´ıch varovn´ ych svˇetel.
ˇ PROUDU VAROVNYMI ´ ˇ ´IMI SVETLY ˇ 7.1. ODBER SIGNALIZACN
Obr´azek 7.1: Pr˚ ubˇeh proudu varovn´ ych signalizaˇcn´ıch svˇetel
63
ˇ DAT Z REALN ´ EHO ´ KAPITOLA 7. SBER AUTOMOBILU
64
7.2
Pˇ rechod automobilu do pohotovostn´ıho stavu
V tomto pˇr´ıpadˇe jde o ovˇeˇren´ı teoretick´ ych poznatk˚ u z kapitoly 2.1. Opˇet pomoc´ı vizualizaˇcn´ıho softwaru nastav´ıme parametry u ´stˇredny. Parametry jsou shodn´e jako v pˇredchoz´ım mˇeˇren´ı s t´ım rozd´ılem, ˇze nyn´ı jsou pouˇzity dva senzory a druh´ y senzor mˇeˇr´ı pouze proud odeb´ıran´ y navigaˇcn´ım syst´emem. Po spuˇstˇen´ı mˇeˇren´ı jsme vyndali kliˇc ze zapalovac´ı skˇr´ıˇ nky a zavˇreli dveˇre, nikoliv zamkli pomoc´ı d´alkov´eho ovl´ad´an´ı. V´ ysledn´ y pr˚ ubˇeh mˇeˇren´eho proudu je vidˇet na obr´azku 7.2. Ze zaˇc´atku pr˚ ubˇehu mˇeˇren´ı celkov´eho odbˇeru, znaˇcen´eho zelenou barvou, je vidˇet zv´ yˇsen´ y odbˇer proudu, coˇz je zp˚ usobeno zastrˇcen´ ym kl´ıˇckem v zapalovac´ı skˇr´ıˇ nce a otevˇren´ ymi dveˇrmi u ˇridiˇce. Po vynd´an´ı kl´ıˇcku ze zapalov´an´ı a zabouchnut´ı dveˇr´ı se odbˇer sn´ıˇzil pˇribliˇznˇe na 7 A. N´aslednˇe zhruba po deseti minut´ach je vidˇet ˇspiˇcka, v grafu oznaˇcena jako bod 1. To je zp˚ usoben´e ˇc´asteˇcn´ ym probuzen´ım nˇekter´ ych ˇr´ıdic´ıch jednotek a kontrolou automobilu pˇred pˇrechodem do pohotovostn´ıho reˇzimu. Zhruba po ˇsestn´acti minut´ach je automobil plnˇe v pohotovostn´ım reˇzimu. V oznaˇcen´em bodˇe 2 na obr´azku jsou vidˇet mal´e proudov´e ˇspiˇcky zp˚ usoben´e probouzen´ım ˇr´ıdic´ıch jednotek. Pravideln´e probouzen´ı ˇr´ıdic´ıch jednotek m˚ uˇze b´ yt napˇr. zp˚ usobeno syst´emem detekce deˇstˇe, kdy pˇri detekci deˇstˇe jsou zabezpeˇceny okna vozidla. Po anal´ yze praktick´ ych v´ ysledk˚ u mˇeˇren´ı odbˇeru proudu pˇri pˇrechodu automobilu z provozn´ıho do pohotovostn´ıho reˇzimu m˚ uˇzeme konstatovat, ˇze teoretick´e pˇredpoklady se shoduj´ı s praktick´ ymi. V grafu je tak´e sign´al oznaˇcen´ y hnˇedou barvou. Tento sign´al ukazuje pr˚ ubˇeh odbˇeru proudu navigaˇcn´ıho syst´emu. Z mˇeˇren´ı m˚ uˇzeme ˇr´ıci, ˇze po odchodu z vozidla je navigaˇcn´ı syst´em funkˇcn´ı jeˇstˇe deset minut. Pˇri koneˇcn´em vypnut´ı navigaˇcn´ıho syst´emu je taky patrn´ y pokles celkov´eho odbˇeru proudu.
ˇ 7.2. PRECHOD AUTOMOBILU DO POHOTOVOSTN´IHO STAVU
Obr´azek 7.2: pˇrechod z provozn´ıho od pohotovostn´ıho reˇzimu
65
66
ˇ DAT Z REALN ´ EHO ´ KAPITOLA 7. SBER AUTOMOBILU
Kapitola 8 Z´ avˇ er Z teoretick´ ych poznatk˚ u o klidov´ ych proudech je zˇrejm´e, ˇze tuto problematiku nen´ı radno br´at na lehkou v´ahu a u ´ˇcel t´eto pr´ace je v´ıce proniknout do t´eto problematiky a osvˇetlit chyby, kter´e se pod´ıl´ı na vyˇsˇs´ım odbˇeru proudu elektronick´ ych ˇc´ast´ı v automobilu. V prvn´ı ˇradˇe jsem utvoˇril nadhled nad zp˚ usoby a principy mˇeˇren´ı elektrick´eho proudu v elektrick´em obvodu s jeho rozpojen´ım nebo bez jeho rozpojen´ı d´ıky prostudov´an´ı [11] a [1], s ohledem na prostorov´e n´aroky v palubn´ı s´ıti automobilu, d´ale pak s ohledem na digitalizaci mˇeˇren´ ych dat a jejich distribuci v digit´aln´ı formˇe. V´ ysledkem tohoto n´avrhu je tedy princip mˇeˇren´ı elektrick´eho proudu s rozpojen´ ym obvodem za pouˇzit´ı mˇeˇr´ıc´ıho syst´emu Mefuse a inteligentn´ıch senzor˚ u. N´asleduj´ıc´ı ˇc´ast zahrnovala vytvoˇren´ı datab´aze CAN zpr´av, kter´e napom´ahaj´ı k lepˇs´ı identifikaci jednotliv´ ych zpr´av a informac´ım uvnitˇr zpr´av. Cel´a datab´aze je vytvoˇrena v softwaru CANdb++. Spoleˇcnˇe s CAN zpr´avami je v datab´azi soubor tzv. ”Environment variables”, kter´e pom´ahaj´ı k funkˇcnosti vizualizaˇcn´ıho softwaru aktu´alnˇe mˇeˇren´ ych dat a nastavov´an´ı reˇzim˚ u a parametr˚ u mˇeˇr´ıc´ı u ´stˇredny Mefuse a senzor˚ u. Pro vytvoˇren´ı vizualizaˇcn´ıho softwaru bylo potˇreba slouˇcit nˇekolik prvk˚ u dohromady a t´ım je grafick´e rozhran´ı cel´eho softwaru, funkˇcnost softwaru prostˇrednictv´ım programovac´ıho jazyka CAPL a cel´e to implementovat do softwaru CANoe, kter´ y je z´akladem pro fungov´an´ı cel´eho syst´emu. Pomoc´ı vizualizaˇcn´ıho softwaru je uˇzivatel schopen mˇeˇrit elektrick´ y proud, elektrick´e napˇet´ı a teplotu v re´aln´em ˇcase. Nastavovat parametry mˇeˇren´ı a reˇzim mˇeˇr´ıc´ı u ´stˇredny podle poˇzadavk˚ u a moˇznost´ı mˇeˇr´ıc´ıho syst´emu. Po vytvoˇren´ı vizualizaˇcn´ıho softwaru bylo potˇreba namˇeˇren´a data analyzovat. Jako z´akladn´ı anal´ yza je pˇrehled vˇsech logovan´ ych CAN zpr´av v softwaru CANoe, jelikoˇz uloˇzen´a data jsou v bin´arn´ım form´atu bylo potˇreba dan´a data pˇrev´est do spr´avn´eho form´atu prostˇrednictv´ım mnou vytvoˇren´eho skriptu v programovac´ım jazyce C pro soft67
68
´ ER ˇ KAPITOLA 8. ZAV
ware CANoe. Pro dalˇs´ı anal´ yzu jsem vyvinul software grafick´eho zobrazen´ı dat. Software byl programov´an v jazyce C# v prostˇred´ı Visual Studio 2008. Mezi z´akladn´ı prvky grafick´eho softwaru patˇr´ı zobrazov´an´ı sign´al˚ u mˇeˇren´ ych veliˇcin ze senzor˚ u v z´avislosti na ˇcase. Grafy veliˇcin umoˇzn ˇuj´ı posuv v horizont´aln´ı a vertik´aln´ı ose, ”zoom” pomoc´ı grafick´ ych prvk˚ u nebo myˇsi a pˇr´ıpadn´e vyp´ın´an´ı nebo zap´ın´an´ı hlavn´ı a vedlejˇs´ı mˇr´ıˇzky. Sada tˇechto program˚ u poskytuje zp˚ usob mˇeˇren´ı dan´ ych veliˇcin a podrobnou informaci o pr˚ ubˇehu veliˇcin. Tento syst´em pro mˇeˇren´ı klidov´ ych proud˚ u jistˇe ulehˇc´ı pr´aci pˇri odhalov´an´ı chyb spjat´ ych s palubn´ı s´ıt´ı automobilu. Jako demonstraci fungov´an´ı vˇsech program˚ u jsem provedl mˇeˇren´ı na re´aln´em vozidle, kter´a jsou vidˇet v kapitole 7
Literatura ˇ [1] Boh´aˇcek, J.: Metrologie elektrick´ych veliˇcin. Praha: Vydavatelstv´ı CVUT, 1994. ˇ [2] Cerm´ ak, O.: 11VernetzungSK35 MJ07Octavia II. Mlad´a Boleslav, 2006. [3] Hanz´alek, Z.: Pˇredn´aˇsky k pˇredmˇetu X35DRS. Praha, 2009. [4] Jareˇs, T.: CAN v automobilu. Mlad´a Boleslav, 2000. [5] Jens Luhmann, U. G.: Electrical and Electronic Assemblies in Motor Vehicles. Wolfsburg, 2009. [6] Norbert Wolf, A. K.: Energienetzrichtlinie 12V-BordnetzV1.1. Wolfsburg, 2007. [7] Sels, C.: C# a WinForm - programov´an´ı formul´ aˇr˚ u Windows. Praha: Zoner software s.r.o, 2005. [8] Vector: Programming with CAPL. Novi: Vector CANTech, 2004. [9] Vector: CANdb++ - User Manual. Stuttgart: Vector Informatik GmbH, 2006. [10] Vector: CANoe Option - User Manual. Stuttgart: Vector Informatik GmbH, 2007. [11] Vladim´ır Haasz, M. S.: Elektrick´ a mˇeˇren´ı - Pˇr´ıstroje a metody. Praha: Vydavatelstv´ı ˇ CVUT, 2005. [12] Voj´aˇcek, A.: Integrovan´e senzory proudu a problematika pouˇzit´ı – 1.ˇc´ast.
URL http://automatizace.hw.cz/integrovane-senzory-proudu-a-problematika-pouzit [13] Voj´aˇcek, A.: Magnetick´e senzory s Hallov´ym efektem - 1. princip. URL http://automatizace.hw.cz/magneticke-senzory-s-hallovym-efektem-1-princip
69
70
LITERATURA
Pˇ r´ıloha A Protokol CAN zpr´ av
byte 1.
2. 3.
bit D7 - D0 D7 - D5 D4 - D0 D7 - D5 D4 - D0
4.
D7 - D0
5.
D7 - D0 D7
6.
D6 D5 - D0
7.
D7
v´ yznam
hodnota 01h
mˇeˇr´ıc´ı u ´stˇredna
00h
rezerva
02h - 0FFh
rezerva
typ modulu
verze SW verze HW v´ yrobn´ı ˇc´ıslo
D7 - D0
0h - 7h
hlavn´ı varianta
0h - 1Fh
vedlejˇs´ı varianta
0h - 7h
hlavn´ı varianta
0h - 1Fh
vedlejˇs´ı varianta
00h - 0FFh
vyˇsˇs´ı byte
00h - 0FFh
niˇzˇs´ı byte
souˇc´asti syst´emu
1
logov´ an´ı na SD kartu
1
BlueTooth modul
rezerva
rezerva
chybov´ y status
D6 - D0 8.
popis
rezerva
0
bez vnitˇrn´ı chyby
1
vnitˇrn´ı chyba u ´stˇredny
00h - 7Fh
rezerva
00h
rezerva
Tabulka A.1: Central Indent
I
ˇ ´ILOHA A. PROTOKOL CAN ZPRAV ´ PR
II byte
bit
D7 - D5
v´ yznam
typ modulu
hodnota ˇ za ´dn´ eˇ cidlo nen´ı pˇ ripojeno
1h
mˇ eˇ r´ıc´ı pojistka
2h
mˇ eˇ r´ıc´ı boˇ cn´ık
3h
proudov´ a sonda napˇ et’ov´ a sonda
4h 5h - 7h
1.
D4 - D0
rozsah pojistky
popis
0h
rezerva
0h
nen´ı relevantn´ı
1h
3A
2h
5A
3h
7.5A
4h
10A
5h
15A
6h
20A
7h
25A
8h
30A
9h
40A
0Ah
50A
0Bh
60A
0Ch
70A
0Dh
80A
0Eh
100A
0Fh
150A
10h
200A
11h - 1Fh 000001h -7FFFFFh
rezerva zmˇ eˇ ren´ y proud -838.8607A aˇ z -100uA s rozliˇ sen´ım 100uA, Proud = (hodnota - 800000h) x 100uA
800000h – FFFFEFh 2. - 4.
zmˇ eˇ ren´ y proud 0A aˇ z 838.8591A s rozliˇ sen´ım 100uA, Proud = (hodnota - 800000h) x 100uA
namˇ eˇ ren´ y proud 000000h
pˇ rekroˇ cen rozsah mˇ eˇ ren´ı v z´ aporn´ ych hodnot´ ach
0FFFFFFh
pˇ rekroˇ cen rozsah mˇ eˇ ren´ı v kladn´ ych hodnot´ ach
0FFFFFEh
chyba mˇ eˇ ren´ı proudu
0FFFFFDh
proud nemˇ eˇ ren
0FFFFF0h – 0FFFFFCh 00h - 0F0h
rezerva namˇ eˇ ren´ e napˇ et´ı 0 – 24V s rozliˇ sen´ım 0.1V, Napˇ et´ı = hodnota x 0.1V
5.
namˇ eˇ ren´ e napˇ et´ı
0FFh
pˇ rekroˇ cen rozsah mˇ eˇ ren´ı
0FEh
chyba mˇ eˇ ren´ı napˇ et´ı
0FDh
napˇ et´ı nemˇ eˇ reno
0F1h - 0FCh
6.
namˇ eˇ ren´ a teplota -1 ÷ -40 ◦ C s rozliˇ sen´ım 1◦ C, Teplota =
80h – EFhh
(hodnota – 80h) x 1◦ C namˇ eˇ ren´ a teplota 0◦ C aˇ z 111 ◦ C s rozliˇ sen´ım 1◦ C, Teplota = (hodnota – 80h) x 1◦ C
namˇ eˇ ren´ a teplota 000h
pˇ rekroˇ cen rozsah mˇ eˇ ren´ı v z´ aporn´ ych hodnot´ ach
0FFh
pˇ rekroˇ cen rozsah mˇ eˇ ren´ı v kladn´ ych hodnot´ ach
0FEh
chyba mˇ eˇ ren´ı teploty
0FDh
teplota nemˇ eˇ rena
0F0h – 0FCh 7. 8.
rezerva
01h – 07Fh
D7 - D0
chybov´ y status ˇ cidel
00h - 0FFh
D7
data pro BT
1
rezerva chybov´ y status ˇ cidel Tento bit bude nastaven vˇ zdy, kdyˇ z od pˇ redchoz´ıho paketu, kter´ y mˇ el tento bit nastaven, uplynulo 0.5s (pro ˇ casy mˇ eˇ ren´ı 50ms aˇ z ¡0.5s) nebo pro vˇ sechny pakety s periodou 0.5s a vyˇ sˇ s´ı. Pouze zpr´ avy s t´ımto nastaven´ ym bitem jsou pˇ repos´ıl´ any na BT
D6 - D0
rezerva
00h
rezerva
Tabulka A.2: Measurement Data
III byte
bit
D7 - D4
v´ yznam
perioda mˇeˇren´ı
1.
D3 - D0
pr˚ umˇerov´ an´ı
D7 - D6
2.
D5 - D4
mˇeˇren´a veliˇcina
D3 - D2
D1 - D0 3. 4. - 8.
D7 - D0 D7 - D0
poˇcet odmˇer˚ u rezerva
hodnota
popis
01h
50ms
02h
100ms
03h
250ms
04h
500ms
05h
1s
06h
2s
07h
5s
08h
10s
09h
20s
0Ah
60s
00h
ponechat naposledy nastavenou hodnotu
0Bh - 0Fh
rezerva
01h
50ms
02h
100ms
03h
250ms
04h
500ms
05h
1s
06h
2s
07h
5s
08h
10s
09h
20s
0Ah
60s
00h
ponechat naposledy nastavenou hodnotu
0Bh - 0Fh
rezerva
00h
ponechat naposledy nastavenou hodnotu
01h
bez mˇeˇren´ı proudu
02h
mˇeˇren´ı proudu
03h
rezerva
00h
ponechat naposledy nastavenou hodnotu
01h
bez mˇeˇren´ı teploty
02h
mˇeˇren´ı teploty
03h
rezerva
00h
ponechat naposledy nastavenou hodnotu
01h
bez mˇeˇren´ı napˇet´ı
02h
mˇeˇren´ı napˇet´ı
03h
rezerva
01h - 03h
rezerva
00h
ukonˇcen´ı mˇeˇren´ı
01h - 0FEh
1 - 254 odmˇer˚ u
0FFh
trval´e mˇeˇren´ı
00h
rezerva
Tabulka A.3: Measurement Setting
ˇ ´ILOHA A. PROTOKOL CAN ZPRAV ´ PR
IV byte
bit
D7 - D4
v´ yznam
perioda mˇeˇren´ı
1.
D3 - D0
pr˚ umˇerov´ an´ı
D7 - D6
2.
D5 - D4
mˇeˇren´a veliˇcina
D3 - D2
D1 - D0 3. 4. - 8.
D7 - D0 D7 - D0
poˇcet odmˇer˚ u rezerva
hodnota
popis
01h
50ms
02h
100ms
03h
250ms
04h
500ms
05h
1s
06h
2s
07h
5s
08h
10s
09h
20s
0Ah
60s
00h
rezerva
0Bh - 0Fh
rezerva
01h
50ms
02h
100ms
03h
250ms
04h
500ms
05h
1s
06h
2s
07h
5s
08h
10s
09h
20s
0Ah
60s
00h
rezerva
0Bh - 0Fh
rezerva
00h
rezerva
01h
bez mˇeˇren´ı proudu
02h
mˇeˇren´ı proudu
03h
rezerva
00h
rezerva
01h
bez mˇeˇren´ı teploty
02h
mˇeˇren´ı teploty
03h
rezerva
00h
rezerva
01h
bez mˇeˇren´ı napˇet´ı
02h
mˇeˇren´ı napˇet´ı
03h
rezerva
01h - 03h
rezerva
00h
ukonˇcen´ı mˇeˇren´ı
01h - 0FEh
1 - 254 odmˇer˚ u
0FFh
trval´e mˇeˇren´ı
00h
rezerva
Tabulka A.4: Measurement Setting Status
V byte
bit
D7 - D5
v´ yznam
typ modulu
hodnota 0h
ˇz´adn´e ˇcidlo nen´ı pˇripojeno
1h
mˇeˇr´ıc´ı pojistka
2h
proudov´ y boˇcn´ık
3h
proudov´ a sonda napˇet’ov´ a sonda
4h 5h - 7h
1.
D4 - D0
hodnota pojistky /rozsahu
3. 4.-5.
6.
D7 - D5 D4 - D0 D7 - D5 D4 - D0 D7 - D0 D7 - D0
D7 - D0
verze SW verze HW v´ yrobn´ı ˇc´ıslo
stav LED modulu
rezerva
0h
nen´ı relevantn´ı
1h
3A
2h
5A
3h
7.5A
4h
10A
5h
15A
6h
20A
7h
25A
8h
30A
9h
40A
0Ah
50A
0Bh
60A
0Ch
70A
0Dh
80A
0Eh
100A
0Fh
150A
10h
200A
11h - 1Fh 2.
popis
rezerva
0h - 7h
hlavn´ı varianta
0h - 1Fh
vedlejˇs´ı varianta
0h - 7h
hlavn´ı varianta
0h - 1Fh
vedlejˇs´ı varianta
00h - 0FFh
vyˇsˇs´ı byte
00h - 0FFh
niˇzˇs´ı byte
01h
LED nesv´ıt´ı
02h
LED trvale sv´ıt´ı
03h
LED blik´a (50ms sv´ıt´ı, 950ms nesv´ıt´ı)
04h
LED blik´a (50ms sv´ıt´ı, 50ms nesv´ıt´ı)
00h
LED nesv´ıt´ı
05h - FFh
rezerva chybov´ y status ˇcidel
7.
D7 - D0
chybov´ y status ˇcidel
00h - 0FFh
8.
D7 - D0
rezerva
00h
rezerva
Tabulka A.5: Sensor Ident
ˇ ´ILOHA A. PROTOKOL CAN ZPRAV ´ PR
VI byte
1.
bit
v´ yznam
hodnota
popis
n´ asleduj´ıc´ı operace
D7
poˇzadavek
1
senzor ˇc. 8
´ redna jednor´azovˇe odeˇsle Ustˇ
D6
identifikace
1
senzor ˇc. 7
pˇr´ısluˇsn´ y poˇcet zpr´av
D5
senzor˚ u
1
senzor ˇc. 6
”Sensor Ident”dle
D4
1
senzor ˇc. 5
nastaven´ ych bit˚ u
D3
1
senzor ˇc. 4
D2
1
senzor ˇc. 3
D1
1
senzor ˇc. 2
D0
1
senzor ˇc. 1
1
identifikace
´ redna Ustˇ
jednor´azovˇe
odeˇsle
u ´stˇredny
zpr´avu ”Central Ident” ´ redna Ustˇ
jed-
D7 D6
poˇzadavek statusu u ´stˇredny
1
statusu u ´stˇredny
nor´ azovˇe
2.
odeˇsle
zpr´avu
”Central Status I”nez´ avisle na jej´ım periodick´em vys´ıl´an´ı, D5
1
rozˇs´ıˇren´ y
status
u ´stˇredny
kter´e t´ım nen´ı nijak ovlivnˇeno ´ redna Ustˇ jednor´ azovˇe
odeˇsle
zpr´avu
avisle ”Central Status II”nez´ na jej´ım periodick´em vys´ıl´an´ı, D4
1
nastaven´e logov´ an´ı
kter´e t´ım nen´ı nijak ovlivnˇeno ´ redna Ustˇ jednor´ azovˇe
D3
1
D2
1
odeˇsle
zpr´avu
nastaven´e BT
”Logging Setting Status” ´ redna jednor´azovˇe odeˇsle Ustˇ
nastaven´ı
zpr´avy ”BT Setting Status” ´ redna Ustˇ jed-
energe-
tick´e bilance
nor´ azovˇe
odeˇsle
zpr´avu
”Energy Balance Setting Status” D1 - D0
3.
4.
00 - 03h
rezerva
D7
dotaz na nastaven´e
1
senzor ˇc. 8
´ redna jednor´azovˇe odeˇsle Ustˇ
D6
parametry mˇeˇren´ı
1
senzor ˇc. 7
pˇr´ısluˇsn´ y poˇcet zpr´av
D5
1
senzor ˇc. 6
”Measurement Setting Status”
D4
1
senzor ˇc. 5
dle nastaven´ ych bit˚ u
D3
1
senzor ˇc. 4
D2
1
senzor ˇc. 3
D1
1
senzor ˇc. 2
D0
1
senzor ˇc. 1
D7 - D0
dotaz ven´e
na
nasta-
bude
spouˇstˇec´ı
definov´ ano
pozdˇeji
podm´ınky logov´ an´ı 5. - 8.
D7 - D0
rezerva
00h - 0FFh
rezerva
Tabulka A.6: Status Query
bude definov´ ano pozdˇeji
VII byte 1.
bit
v´ yznam
hodnota
popis
D7 - D2
rok
00h - 3Fh
2000 - 2064
D1 - D0 D7-D6
2.
D5-D1
mˇ es´ıc
3.
den
hodina
D7-D6 D5-D0 D7
minuta
7.
00 - 23 hodin (LSB) rezerva 00 - 59 minut (vyˇ sˇ s´ı bity)
00h - 3Bh
00 - 59 minut (niˇ zˇ s´ı bity) rezerva 00 - 59 vteˇ rin
platnost dat
0
ˇ casov´ y u ´ daj nen´ı platn´ y
1
ˇ casov´ y u ´ daje je platn´ y
00h - 63h
0.00 - 0.99 vteˇ rin
64h - 7Fh
rezerva
00h - 07h
rezerva
00h
rezerva
01h
rezerva
02h
rezerva
D7 - D5
rezerva
rezerva
6.
7.
00 - 23 hodin (MSB)
00h - 17h
00h - 3Bh
setina vteˇ riny
D0
1. - 31. den v mˇ es´ıci
vteˇ rina
D6 - D0
D2 - D1
rezerva
01h - 1Fh
3Ch - 3Fh
5.
D4 - D3
rezerva
00h
18h - 1Fh
D3-D0 4.
01 - leden . . . 0Ch - prosinec (niˇ zˇ s´ı bity)
00h, 0Dh - 0Fh
D0 D7-D4
01 - leden . . . 0Ch - prosinec (vyˇ sˇ s´ı bity)
01h - 0Ch
stav mˇ eˇ ren´ı
stav BT
03h
rezerva
00h
neprob´ıh´ a mˇ eˇ ren´ı
01h
prob´ıh´ a mˇ eˇ ren´ı bez logov´ an´ı
02h
ˇ cek´ an´ı na trigger
03h
prob´ıh´ a logov´ an´ı
0
BT vypnuto
1
BT zapnuto
D7
1
8. senzor je pˇ ripojen k u ´ stˇ rednˇ e
D6
1
7. senzor je pˇ ripojen k u ´ stˇ rednˇ e
D5
1
6. senzor je pˇ ripojen k u ´ stˇ rednˇ e
D4
1
5. senzor je pˇ ripojen k u ´ stˇ rednˇ e
1
4. senzor je pˇ ripojen k u ´ stˇ rednˇ e
D2
1
3. senzor je pˇ ripojen k u ´ stˇ rednˇ e
D1
1
2. senzor je pˇ ripojen k u ´ stˇ rednˇ e
D0
1
1. senzor je pˇ ripojen k u ´ stˇ rednˇ e
D7
1
8. senzor m´ a nekompatibiln´ı SW nebo HW
D6
1
7. senzor m´ a nekompatibiln´ı SW nebo HW
D5
1
6. senzor m´ a nekompatibiln´ı SW nebo HW
D4
1
5. senzor m´ a nekompatibiln´ı SW nebo HW
1
4. senzor m´ a nekompatibiln´ı SW nebo HW
D2
1
3. senzor m´ a nekompatibiln´ı SW nebo HW
D1
1
2. senzor m´ a nekompatibiln´ı SW nebo HW
D0
1
1. senzor m´ a nekompatibiln´ı SW nebo HW
D3
D3
pˇ ripojen´ e senzory k u ´ stˇ rednˇ e
kompatibilita SW a HW senzor˚ u a u ´ stˇ redny
Tabulka A.7: Central Status I
ˇ ´ILOHA A. PROTOKOL CAN ZPRAV ´ PR
VIII byte
bit
D7 - D5
1.
v´ yznam
hodnota
aktu´ aln´ı reˇ zim nap´ ajen´ı
D4
rezerva
01h
Reˇ zim 1
02h
Reˇ zim 2
03h
Reˇ zim 3
04h
Reˇ zim 4
05h
Reˇ zim 5
06h - 07h
rezerva
0
nap´ ajen´ı z ext. Zdroje
1
nap´ ajen´ı z baterie
00 D3 - D2
aktu´ aln´ı nap´ ajen´ı
D1 D0
identick´ e adresy
D7 - D0
napˇ et´ı extern´ıho nap´ ajec´ıho zdroje
neprob´ıh´ a dob´ıjen´ı baterie
01h
prob´ıh´ a dob´ıjen´ı baterie
02h
neprob´ıh´ a dob´ıjen´ı baterie z d˚ uvodu pˇ rehˇ ra ´t´ı
03h
rezerva
0
nap´ ajen´ı je O.K.
1
bude n´ asledovat vypnut´ı u ´ stˇ redny kv˚ uli kritick´ emu stavu baterie
1
v syst´ emu se vyskytuje modul, kter´ y m´ a stejnou adresu jako tento
00h - 0F0h 2.
popis
00h
namˇ eˇ ren´ e napˇ et´ı 0 – 24V s rozliˇ sen´ım 0.1V, Napˇ et´ı = hodnota · 0.1V
0FFh
pˇ rekroˇ cen rozsah mˇ eˇ ren´ı
0FEh
chyba mˇ eˇ ren´ı napˇ et´ı
0F1h - 0FDh 01h – 07Fh
rezerva namˇ eˇ ren´ a teplota -1 ÷ -40 ◦ C s rozliˇ sen´ım 1◦ C, Teplota = (hodnota – 80h) · 1◦ C
3.
D7 - D0
Teplota baterie
80h – 0EFh 000h
pˇ rekroˇ cen rozsah mˇ eˇ ren´ı v z´ aporn´ ych hodnot´ ach
0FFh
pˇ rekroˇ cen rozsah mˇ eˇ ren´ı v kladn´ ych hodnot´ ach
0FEh
chyba mˇ eˇ ren´ı teploty
0F0h – 0FDh D7
pˇ ripojen´ a baterie
D6 - D4
stav baterie
4. D3 - D2
D1 - D0
stav lithiov´ e baterie
rezerva
0 1 00h - 07h
D7 - D3
baterie nen´ı pˇ ripojena baterie je pˇ ripojena 00 - vybit´ a . . . 07 - plnˇ e nabit´ a kritick´ y stav baterie - nutn´ a v´ ymˇ ena
01h
baterie je t´ emˇ eˇ r vybit´ a - nutn´ a v´ ymˇ ena
02h
baterie OK
03h
rezerva
00h - 08h
velikost SD karty
rezerva
00h
00h
5.
namˇ eˇ ren´ a teplota 0◦ C aˇ z 111 ◦ C s rozliˇ sen´ım 1◦ C, Teplota = (hodnota – 80h) · 1◦ C
rezerva ˇ za ´dn´ a karta
01h - 03h
rezerva
04h
32 MB
05h
64 MB
06h
128 MB
07h
256 MB
08h
512 MB
09h
1 GB
0Ah
2 GB
0Bh
4 GB
0Ch
8 GB
0Dh
16 GB
0Eh
32 GB
0Fh
64 GB
10h
128 GB
11h
256 GB
12h - 1Fh
rezerva rezerva
D2 - D0
rezerva
00h - 08h
6. - 7.
D15 - D0
kontroln´ı souˇ cet konfigurace syst´ emu
0000h - 0FFFFh
8.
D7
v´ ypadek komunikace se senzory
1
7. senzor m´ a v´ ypadky v komunikaci
D6
1
6. senzor m´ a v´ ypadky v komunikaci
D5
1
5. senzor m´ a v´ ypadky v komunikaci
D4
1
4. senzor m´ a v´ ypadky v komunikaci
D3
1
3. senzor m´ a v´ ypadky v komunikaci
D2
1
2. senzor m´ a v´ ypadky v komunikaci
D1
1
1. senzor m´ a v´ ypadky v komunikaci
D0
1
0. senzor m´ a v´ ypadky v komunikaci
Tabulka A.8: Central Status II
IX byte
bit
hodnota
popis
D7
1
senzor ˇc. 8
D6
1
senzor ˇc. 7
1
senzor ˇc. 6
1
senzor ˇc. 5
1
senzor ˇc. 4
D2
1
senzor ˇc. 3
D1
1
senzor ˇc. 2
D0
1
senzor ˇc. 1 ponechat naposledy nastaven´ y seznam sen-
D5 1.
v´ yznam
D4 D3
seznam kter´e
sensor˚ u, budou
lo-
gov´ any
zor˚ u, kter´e maj´ı b´ yt logov´ any (na hodnotu 1. 2.
D7
Platnost dat v 1.
0
bytu nebude br´an zˇretel)
byte
1
seznam senzor˚ u pro logov´ an´ı (1. byte) jsou platn´e
D6 - D0
00h - 7Fh
D7 - D6
D5 - D4 seznam
ostatn´ıch
CAN zpr´av, kter´e
3.
budou logov´ any D3 - D2
rezerva
00h
beze zmˇeny
01h
status u ´stˇredny nebude logov´ an
02h
status u ´stˇredny bude logov´ an
03h
rezerva
00h
beze zmˇeny
01h
ostatn´ı CAN zpr´avy u ´stˇredny nebude logov´ an
02h
ostatn´ı CAN zpr´avy u ´stˇredny bude logov´ an
03h
rezerva
00h
beze zmˇeny
01h
vˇsechny CAN zpr´avy, urˇcen´e pro danou mˇeˇr´ıc´ı u ´stˇrednu nebudou logov´ any
02h
vˇsechny CAN zpr´avy, urˇcen´e pro danou mˇeˇr´ıc´ı u ´stˇrednu budou logov´ any
D1 - D0
03h
rezerva
00h
beze zmˇeny
01h
CAN zpr´avy s daty o vypoˇcten´e energetick´e bilance nebudou logov´ any
02h
CAN zpr´avy s daty o vypoˇcten´e energetick´e bilance budou logov´ any
4.
D7 - D0
trigrovac´ı podm´ınky
03h
rezerva
00h
okamˇzit´ y start logov´ an´ı
01h
start logov´ an´ı po stisku tlaˇc´ıtka ”START”
02h
start logov´ an´ı po splnˇen´ı rozˇsiˇruj´ıc´ıch trigrovac´ıch podm´ınek
5. - 8.
D7 - D0
rezerva
03h - 0FFh
ukonˇcen´ı logov´ an´ı
00h - 0FFh
rezerva
Tabulka A.9: Logging Setting
ˇ ´ILOHA A. PROTOKOL CAN ZPRAV ´ PR
X byte
1.
bit
hodnota
popis
D7
1
senzor ˇc. 8
D6
1
senzor ˇc. 7
D5
1
senzor ˇc. 6
1
senzor ˇc. 5
1
senzor ˇc. 4
1
senzor ˇc. 3
D1
1
senzor ˇc. 2
D0
1
senzor ˇc. 1
D4 D3 D2
2.
v´ yznam
D7 - D0
seznam kter´e
sensor˚ u, budou
lo-
gov´ any
rezerva
D7 - D6
D5 - D4 seznam
ostatn´ıch
CAN zpr´av, kter´e
3.
budou logov´ any D3 - D2
00 - 0FFh
rezerva
00h
rezerva
01h
status u ´stˇredny nebude logov´ an
02h
status u ´stˇredny bude logov´ an
03h
rezerva
00h
rezerva
01h
ostatn´ı CAN zpr´avy u ´stˇredny nebude logov´ an
02h
ostatn´ı CAN zpr´avy u ´stˇredny bude logov´ an
03h
rezerva
00h
rezerva
01h
vˇsechny CAN zpr´avy, urˇcen´e pro danou mˇeˇr´ıc´ı u ´stˇrednu nebudou logov´ any
02h
vˇsechny CAN zpr´avy, urˇcen´e pro danou mˇeˇr´ıc´ı u ´stˇrednu budou logov´ any
D1 - D0
03h
rezerva
00h
rezerva
01h
CAN zpr´avy s daty o vypoˇcten´e energetick´e bilance nebudou logov´ any
02h
CAN zpr´avy s daty o vypoˇcten´e energetick´e bilance budou logov´ any
4.
D7 - D0
trigrovac´ı podm´ınky
03h
rezerva
00h
okamˇzit´ y start logov´ an´ı
01h
start logov´ an´ı po stisku tlaˇc´ıtka ”START”
02h
start logov´ an´ı po splnˇen´ı rozˇsiˇruj´ıc´ıch trigrovac´ıch podm´ınek
03h - 0FFh 00h 5. 6. - 8.
D7 - D0 D7 - D0
zaplnˇen´ı SD karty rezerva
01h - 65h
ukonˇcen´ı logov´ an´ı ˇz´adn´ a karta stav zaplnˇen´ı karty [0 - 100%]
66h - 0FFh
rezerva
00h - 0FFh
rezerva
Tabulka A.10: Logging Setting Status
XI byte 1.
bit
v´ yznam
hodnota
popis
D7 - D4
adresa modulu, jehoˇz senzory bu-
00 - 0Fh
modul 1 - modul 16
00 - 0Fh
rezerva
D7
1
senzor ˇc. 8
D6
1
senzor ˇc. 7
D5
1
senzor ˇc. 6
dou vys´ıl´any na BT D3 - D0
2.
3. 4. 5. - 8.
rezerva
D4
seznam namˇeˇren´ ych dat od sen-
1
senzor ˇc. 5
D3
sor˚ u, kter´e budou vys´ıl´any na BT
1
senzor ˇc. 4
D2
1
senzor ˇc. 3
D1
1
senzor ˇc. 2
D0
1
senzor ˇc. 1
00h - 0FFh
rezerva
D7 - D0 D7
rezerva
1
zapnut´ı BT modulu
D6 - D0
zapnut´ı / vypnut´ı BT rezerva
00h - 7Fh
rezerva
D7 - D0
rezerva
00h - 0FFh
rezerva
Tabulka A.11: BT Setting
byte 1.
bit
v´ yznam
hodnota
popis
D7 - D4
adresa modulu, jehoˇz senzory bu-
00 - 0Fh
modul 1 - modul 16
00 - 0Fh
rezerva
D7
1
senzor ˇc. 8
D6
1
senzor ˇc. 7
dou vys´ıl´any na BT D3 - D0
rezerva
D5 2.
3. 4. 5. - 8.
1
senzor ˇc. 6
D4
seznam namˇeˇren´ ych dat od sen-
1
senzor ˇc. 5
D3
sor˚ u, kter´e budou vys´ıl´any na BT
1
senzor ˇc. 4
D2
1
senzor ˇc. 3
D1
1
senzor ˇc. 2
D0
1
senzor ˇc. 1
00h - 0FFh
rezerva
1
zapnut´ı BT modulu
D7 - D0 D7
rezerva zapnut´ı / vypnut´ı BT
D6 - D0
rezerva
00h - 7Fh
rezerva
D7 - D0
rezerva
00h - 0FFh
rezerva
Tabulka A.12: BT Setting Status
ˇ ´ILOHA A. PROTOKOL CAN ZPRAV ´ PR
XII byte
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
bit
D7 - D0
D7 - D0
D7 - D0
D7 - D0
D7 - D0
D7 - D0
D7 - D0
D7 - D0
v´ yznam
hodnota
popis
00h
LED beze zmˇ eny
01h
LED nesv´ ıt´ ı
poˇ zadovan´ y zp˚ usob sv´ıcen´ı LED v sensoru
02h
LED trvale sv´ıt´ı
ˇ c.1
03h
LED blik (100ms sv´ıt´ı, 900ms nesv´ıt´ı)
04h
LED blik´ a (200ms sv´ıt´ı, 200ms nesv´ıt´ı)
05h - FFh
rezerva - beze zmˇ eny
00h
LED beze zmˇ eny
01h
LED nesv´ ıt´ ı
poˇ zadovan´ y zp˚ usob sv´ıcen´ı LED v sensoru
02h
LED trvale sv´ıt´ı
ˇ c.2
03h
LED blik (100ms sv´ıt´ı, 900ms nesv´ıt´ı)
04h
LED blik´ a (200ms sv´ıt´ı, 200ms nesv´ıt´ı)
05h - FFh
rezerva - beze zmˇ eny
00h
LED beze zmˇ eny
01h
LED nesv´ ıt´ ı
poˇ zadovan´ y zp˚ usob sv´ıcen´ı LED v sensoru
02h
LED trvale sv´ıt´ı
ˇ c.3
03h
LED blik (100ms sv´ıt´ı, 900ms nesv´ıt´ı)
04h
LED blik´ a (200ms sv´ıt´ı, 200ms nesv´ıt´ı)
05h - FFh
rezerva - beze zmˇ eny
00h
LED beze zmˇ eny
01h
LED nesv´ ıt´ ı
poˇ zadovan´ y zp˚ usob sv´ıcen´ı LED v sensoru
02h
LED trvale sv´ıt´ı
ˇ c.4
03h
LED blik (100ms sv´ıt´ı, 900ms nesv´ıt´ı)
04h
LED blik´ a (200ms sv´ıt´ı, 200ms nesv´ıt´ı)
05h - FFh
rezerva - beze zmˇ eny
00h
LED beze zmˇ eny
01h
LED nesv´ ıt´ ı
poˇ zadovan´ y zp˚ usob sv´ıcen´ı LED v sensoru
02h
LED trvale sv´ıt´ı
ˇ c.5
03h
LED blik (100ms sv´ıt´ı, 900ms nesv´ıt´ı)
04h
LED blik´ a (200ms sv´ıt´ı, 200ms nesv´ıt´ı)
05h - FFh
rezerva - beze zmˇ eny
00h
LED beze zmˇ eny
01h
LED nesv´ ıt´ ı
poˇ zadovan´ y zp˚ usob sv´ıcen´ı LED v sensoru
02h
LED trvale sv´ıt´ı
ˇ c.6
03h
LED blik (100ms sv´ıt´ı, 900ms nesv´ıt´ı)
04h
LED blik´ a (200ms sv´ıt´ı, 200ms nesv´ıt´ı)
05h - FFh
rezerva - beze zmˇ eny
00h
LED beze zmˇ eny
01h
LED nesv´ ıt´ ı
poˇ zadovan´ y zp˚ usob sv´ıcen´ı LED v sensoru
02h
LED trvale sv´ıt´ı
ˇ c.7
03h
LED blik (100ms sv´ıt´ı, 900ms nesv´ıt´ı)
04h
LED blik´ a (200ms sv´ıt´ı, 200ms nesv´ıt´ı)
05h - FFh
rezerva - beze zmˇ eny
00h
LED beze zmˇ eny
01h
LED nesv´ ıt´ ı
poˇ zadovan´ y zp˚ usob sv´ıcen´ı LED v sensoru
02h
LED trvale sv´ıt´ı
ˇ c.8
03h
LED blik (100ms sv´ıt´ı, 900ms nesv´ıt´ı)
04h
LED blik´ a (200ms sv´ıt´ı, 200ms nesv´ıt´ı)
05h - FFh
rezerva - beze zmˇ eny
Tabulka A.13: LED Setting
XIII byte
1.
bit
v´ yznam
D7 - D0
hodnota
reˇzim nap´ ajen´ı
popis
00h
beze zmˇeny
01h
Reˇ zim 1
02h
Reˇzim 2
03h
Reˇzim 3
04h
Reˇzim 4
05h
Reˇzim 5
06h - FFh
D7 - D5
2.
3. - 8.
reˇzim spotˇreby
rezerva - beze zmˇeny
00h
beze zmˇeny
01h
norm´ aln´ı reˇ zim
02h
u ´sporn´ y reˇzim
03h
pohotovostn´ı reˇzim
04h - 07h
rezerva - beze zmˇeny
D4 - D0
rezerva
00h - 1Fh
rezerva
D7 - D0
rezerva
00h - 0FFh
rezerva
Tabulka A.14: Power Setting
byte 1.
bit
v´ yznam
hodnota
popis
D7 - D2
rok
00h - 3Fh
2000 - 2064
01h - 0Ch
01 - leden . . . 0Ch - prosinec
00h, 0Dh - 0Fh
rezerva
00h
rezerva
01h - 1Fh
1. - 31. den v mˇes´ıci
00h - 17h
00 - 23 hodin
18h - 1Fh
rezerva
D1 - D0 D7 - D6
2.
D5 - D1 D0
3. 4.
5.
6. - 8.
D7-D4 D3 - D0 D7 - D6
mˇes´ıc den hodina minuta
D5 - D0
vteˇrina
D7
platnost dat
D6 - D0
setina vteˇriny
D7 - D0
rezerva
00h - 3Bh
00 - 59 minut
3Ch - 3Fh
rezerva
00h - 3Bh
00 - 59 vteˇrin
0
ˇcasov´ yu ´daj nen´ı platn´ y
1
ˇcasov´ yu ´daje je platn´ y
00h - 63h
0.00 - 0.99 vteˇrin
64h - 7Fh
rezerva
00h - 0FFh
rezerva
Tabulka A.15: Master Clock
ˇ ´ILOHA A. PROTOKOL CAN ZPRAV ´ PR
XIV byte
1.
bit
D7 - D4
v´ yznam
perioda mˇeˇren´ı
hodnota
popis
01h
50ms
02h
100ms
03h
250ms
04h
500ms
05h
1s
06h
2s
07h
5s
08h
10s
09h
20s
0Ah
60s
00h
ponechat naposledy nastavenou hodnotu
2. 3.
0Bh - 0Fh
rezerva
D3 - D0
rezerva
00h - 0Fh
rezerva
D7 - D0
rezerva
00h - 0FFh
rezerva
D7 - D0
poˇcet odmˇer˚ u
00h
ukonˇcen´ı mˇeˇren´ı
01h - 0FEh
1 - 254 odmˇer˚ u
0FFh
4.
5.
D7 - D0
D7
trval´e mˇeˇren´ı
1
senzor ˇc. 8
1
senzor ˇc. 7
1
senzor ˇc. 6
Senzory, ze kter´ ych se
1
senzor ˇc. 5
poˇc´ıt´ a energetick´ a bilance
1
senzor ˇc. 4
1
senzor ˇc. 3
1
senzor ˇc. 2
1
senzor ˇc. 1
0
ponechat naposledy nastaven´ y seznam
Platnost dat v 2. byte
senzor˚ u pro v´ ypoˇcet energetick´e bilance (na hodnotu 2. bytu nebude br´an zˇretel) 1
seznam senzor˚ u pro v´ ypoˇcet energetick´e bilance (2. byte) je platn´ y
D6 - D0
6.
7. - 8.
D7 - D0
D7 - D0
00h - 7Fh
vynulov´ an´ı
poˇcitadla
energetick´e bilance
rezerva
rezerva
1
senzor ˇc. 8
1
senzor ˇc. 7
1
senzor ˇc. 6
1
senzor ˇc. 5
1
senzor ˇc. 4
1
senzor ˇc. 3
1
senzor ˇc. 2
1
senzor ˇc. 1
00h
rezerva
Tabulka A.16: Energy Balance Setting
XV byte
1.
2.
bit
v´ yznam
D7 - D4
perioda mˇeˇren´ı
hodnota 01h
50ms
02h
100ms
03h
250ms
04h
500ms
05h
1s
06h
2s
07h
5s
08h
10s
09h
20s
0Ah
60s
00h
rezerva
0Bh - 0Fh
rezerva
D3 - D0
rezerva
00h - 0Fh
rezerva
D7 - D0
rezerva
00h - 0FFh
rezerva
00h 3.
popis
D7 - D0
poˇcet odmˇer˚ u
01h - 0FEh
mˇeˇren´ı bylo ukonˇceno 1 - 254 odmˇer˚ u
0FFh 5. - 8.
D7 - D0
rezerva
00h
Tabulka A.17: Energy Balance Setting
trval´e mˇeˇren´ı rezerva
ˇ ´ILOHA A. PROTOKOL CAN ZPRAV ´ PR
XVI byte
bit
v´ yznam
hodnota
1.
D7 - D0
rezerva
00h - 0FFh 000001h -7FFFFFh
popis rezerva vypoˇcten´ a
energetick´ a
bilance
-
763.55Ah aˇz -9.1·10-5 s rozliˇsen´ım 2. - 4.
D7 - D0
9.1·10-5, Bilance = (hodnota - 800000h)
vypoˇcten´ a energetick´ a bilance
· 9.1022·10-5 800000h – FFFFEFh
vypoˇcten´ a energetick´ a bilance 0 aˇz 763.55Ah s rozliˇsen´ım 9.1·10-5, Bilance = (hodnota - 800000h) · 9.1022·10-5
000000h
pˇrekroˇcen rozsah mˇeˇren´ı v z´aporn´ ych hodnot´ach
0FFFFFFh
pˇrekroˇcen rozsah mˇeˇren´ı v kladn´ ych hodnot´ach
5. - 7. 8.
D7
0FFFFFEh
chyba v´ ypoˇctu energetick´e bilance
0FFFFFDh
energetick´ a bilance nepoˇc´ıt´ ana
0FFFFF0h – 0FFFFFCh
rezerva
rezerva
00h - 0FFh
rezerva
data pro BT
1
Tento bit bude nastaven vˇzdy, kdyˇz od pˇredchoz´ıho paketu, kter´ y mˇel tento bit nastaven, uplynulo 0.5s (pro ˇcasy mˇeˇren´ı 50ms aˇz ¡0.5s) nebo pro vˇsechny pakety s periodou 0.5s a vyˇsˇs´ı. Pouze zpr´avy s t´ımto nastaven´ ym bitem jsou pˇrepos´ıl´any na BT
D6 - D0
rezerva
00h
rezerva
Tabulka A.18: Energy Balance Data
Pˇ r´ıloha B Obsah pˇ riloˇ zen´ eho CD K t´eto pr´aci je pˇriloˇzeno CD, na kter´em jsou uloˇzeny zdrojov´e k´ody. • Adres´aˇr BinToAsc 1 2: Obsahuje zdrojov´ y k´od pro konverzi bin´arn´ıch dat do form´atu *.asc • Adres´aˇr Link File 1 1: Obsahuje zdrojov´ y k´od pro sluˇcov´an´ı bin´arn´ıch soubor˚ u • Adres´aˇr CAPL prog 1 2: Obsahuje zdrojov´e k´ody pro vizualizaˇcn´ı software y k´od softwaru pro grafick´e zobrazen´ı • Adres´aˇr Mefuse Graph 1 3: Obsahuje zdrojov´ namˇeˇren´ ych dat • Adres´aˇr Diplomova prace : Obsahuje diplomovou pr´aci v elektronick´e podobˇe ve form´atu pdf
XVII
