Search

Tema za završni rad je mjerenje brzine automobila pomoću senzora i CAN Bus komunikacije. Prije samog početka, potrebno je upoznati se sa svim komponentama i njihovim ulogama. Controller Area Network (CAN) je komunikacijski protokol za povezivanje elektroničkih uređaja, a komunikacija se odvija preko sabirnice na kojoj mogu biti dvije razine signala i to CANH i CANL s brzinama do 1Mb/s. Zbog svoje pouzdanosti, učinkovitosti i jednostavnosti postao je standardni protokol za korištenje u indust riji, a pogotovo u automobilskoj. Sklop je upravljan s dva Arduino Nano mikrokontrolera koji obrađuju podatke te primaju i šalju informacije preko CAN Bus kontrolera. Za informaciju se koristila brzina vrtnje koja se na kraju pokazivala na LCD ekranu u kilometrima po satu (km/h)., The subject of this undergraduate thesis is car speed measurement using sensors and CAN bus communication. Before starting, it is necessary to get acquainted with all components and their roles. Controller Area Network (CAN) is a communication protocol for connecting electronic devices, and communication takes place via serial bus on which there can be two signal levels, namely CANH and CANL with speeds up to 1Mb/s. Due to its reliability, efficiency and simplicity, it has become a standard protocol for use in the industry, especially in the automotive industry. The assembly is controlled by two Arduino Nano microcontrollers that process data and receive and send information via the CAN Bus controller. For that information, the rotation speed was used, which was finally displayed on the LCD screen in kilometers per hour (km/h).

U radu su opisane arhitektura i funkcionalnosti mikrokontrolera ESP32. Objašnjeno je od kojih se dijelova sastoji ESP32 mikrokontroler. Opisane su mogućnosti povezivanja mikrokontrolera s okolinom i mikrokontrolera unutar ugradbenog sustava. Objašnjene su i karakteristike protokola i sabirnice CAN. Opisana su polja koja sadržavaju CAN poruke, vrste CAN poruka, način arbitraže CAN poruka, utjecaj prioriteta CAN poruka, upravljanje pogreškama i povezivanje čvorova u sabirnicu. U sklopu rada osmišljen je i razvijen robustan, otvoren i jednostavno nadogradiv sustav nadgledanja i vizualizacije temeljen na sabirnici CAN. Opisano je sklopovlje, programska podrška i arhitektura sustava. Razvijeni sustav moguće je okarakterizirati kao maketu automobila. This thesis describes the architecture and functionalities of the ESP32 microcontroller. The parts that make up the ESP32 microcontroller are explained. The possibilities of connecting the microcontroller with its environment and the microcontroller within embedded systems are described. It explains the characteristics of the CAN bus and protocol. Fields contained in CAN messages, types of CAN messages, how to arbitrate CAN messages, the impact of CAN message priorities, error management, and connecting nodes to the bus are described. As part of this masters thesis, a robust, open and easily upgradable monitoring and visualization system based on the CAN bus was designed and developed. The hardware, software and system architecture are described. The developed system can be characterized as a model car.

Jedan od velikih uspjeha u autoindustriji je razvoj CAN komunikacijskog protokola. CAN je uvelike smanjio korištenje bakrene žice u automobilu, koje ionako ima otprilike oko 1,5 kilometar, dok bi bez CAN protokola ta brojka bila puno veća. Smanjili su se troškovi i unesena je jedna uredna struktura u automobilu gdje svaki modul može komunicirati sa drugim modulom. U ovom radu objasnit će se teorijski dio CAN komunikacije, od fizičkog dijela do dijela prijenosa poruke, te će se raditi na razvijanju prototipa CAN komunikacije između senzorskih čvorova na Buggy vozilu. One of the great successes in the automotive industry is the development of the CAN communication protocol. CAN has greatly reduced the use of copper wire in the car, the wire is about 1.5 kilometers anyway, while without the CAN protocol that number would be much higher. Costs have been reduced and one neat structure has been introduced in the car where each module can communicate with another module. This paper will explain the theoretical part of CAN communication, from the physical part to the part of message transmission, and will work on the development of a prototype of CAN communication between sensor nodes on a Buggy vehicle.

U ovom radu obrađeno je snimanje sabirnice CAN pomoću priključnice EOBD. Opisan je način spajanja na sabirnicu pomoću dva uređaja. Jedan kojim se testirala povezanost i ispravnost priključka i drugi koji koristi kod u programskom jeziku Python za uspostavljanje veze i dohvaćanje podataka. Nakon dobivenih podataka objašnjen je izgled podatka. The thesis explains CAN bus sniffing using EOBD connector. It descibes a way of connecting to the bus with two devices. First device is used for testing the connection and correctness of connector and the second one that uses Python code for establishing connection and data collecting. After getting the recording the data is then analyzed.

U ovom radu razmatraju se tehnologije potrebne za razvoj umreženog vozila u sklopu koncepta Interneta stvari. Na temelju pregleda tehnologija, predlaže se arhitektura sustava za komunikaciju uređaja u umreženom vozilu. Konačno, implementira se predložena arhitektura i cjelokupan sustav za prikupljanje, obradu, spremanje i prikaz telemetrijskih i ostalih dostupnih podataka vozila. This thesis examines technologies behind the concept of a connected vehicle in the Internet of things. Upon that insight, a complete architecture for connected vehicle device communication system is suggested. Finally, the architecture is implemented to provide an end to end solution for gathering, processing, storage and display of vehicle telemetry and other available data.

Ovaj diplomski rad bavi se tematikom pronalaženja grešaka i izguljenih poruka u mreži zasnovanoj na CAN komunikacijskom protokolu. U sklopu zadatka rada kreiran je novi algoritam za filtriranje, klasifikaciju podatkovnog prometa i detekciju pogrešaka i izgubljenih poruka koji obrađuje .asc log i scenarij usmjeravanja poruka u mreži zasnovanoj na CAN protokolu. Kreirano vlastito rješenje u sebi analizira 16 vrsta usmjeravanja u mreži sa 4 čvora. Algoritam služi za otkrivanje izgubljenih poruka i poruka s neispravnim podatkovnim blokom. Kao rezultat algoritma dobije se izvještaj u obliku .xlsx datoteke kako bi se moglo proučiti na kojim kanalima se stvaraju najveću problemi i koje poruke se najviše gube. Na temelju tog izvještaja moguće je analizirati komunikaciju i poduzeti korake prema poboljšanju komunikacije. Algoritam je kreiran u Python skriptom jeziku u PyCharm razvojnom okruženju. Kreirani algoritam ima značajke modularnosti i nadogradivosti jer je kreiran u dijelovima koji mogu biti izmijenjeni neovisno o drugim modulima. Verifikacija je provedena unutar programskog rješenja tako da su se kreirali slučajevi unošenjem anomalija u .asc (ručno promijenjeni podaci) datoteku. Rezultati verifikacije su pozitivni i udovoljavaju zahtjevima postavljenim prije izrade samog rješenja. This thesis deals with the topic of fault finding and lost messages in a network based on CAN communication protocol. As part of the assignment, a new algorithm for filtering, classifying data traffic and detecting errors and lost messages has been created, that processes the .asc log and the message routing scenario in a network based on the CAN protocol. Created own solution analyzes 16 types of routing in a 4 node network. The algorithm serves to detect lost messages and messages with faulty data block. As a result of the algorithm, a report is given in form of .xlsx file so we could find out which channels are biggest problem and which messages are most losing ones. Based on this report, it is possible to analyze communication and take steps to improve communication. The algorithm is created in the Python script language in PyCharm development environment. The created algorithm has features of modularity and upgradability because it is created in parts that can be modified independently of other modules. Verification was carried out within the software solution so that cases were created by entering anomalies into the .asc (manually modified data) file. The results of the verification are positive and correspond to the set requirements before making the solution itself.

Ugradbeni računalni sustavi koji se koriste za praćenje procesa moraju imati značajke koje osiguravaju funkcionalnu sigurnost. U ovom radu implementiran je sustav za slanje i prikaz emuliranih podataka korištenjem heterogene multiprocesorske platforme Zynq UltraScale+. Na višeprocesorskom sustavu neovisno se izvode operacijski sustav Linux i operacijski sustav za rad u stvarnom vremenu (FreeRTOS). Komunikacija između procesorskih jedinica odvija se putem dijeljene memorije. U sklopu rada razvijena je i programska potpora koja omogućuje pristup dijeljenoj memoriji s aplikacijske procesorske jedinice pod operacijskim sustavom Linux. Razvijeno je grafičko korisničko sučelje za vizualizaciju podataka korištenjem razvojnog alata Qt koje se izvodi na aplikacijskoj procesorskoj jedinici. Opisan je razvojni sustav TMS570LC43x i mogućnost povezivanja sa Zynq UltraScale+ platformom putem CAN industrijskog protokola. Embedded systems used for process monitoring should provide features that ensure functional safety. This thesis describes an implementation of a system for sending and displaying emulated data using heterogeneous multiprocessor platform Zynq UltraScale+. Linux operating system and FreeRTOS run independently on the multiprocessor system. Processing units are set to communicate via shared memory. The thesis also implements a device driver used for accessing shared memory from the application processing unit that runs the Linux operating system. A graphical user interface that is performed on the application processing unit has been developed for data visualization, using Qt development tools. The TMS570LC43x Development Kit has been described, along with the ability to connect to Zynq UltraScale+ platform by CAN industrial bus.

Pojava prvih računala u automobilima krajem 20. stoljeća potaknula je inženjere da osmisle kvalitetan sustav za komunikaciju među elektroničkim sklopovima automobila. Izumom CAN sabirnice omogućen je brz protok informacija unutar automobila. Upravljačke informacije automobila mogu se prenijeti i izvan zatvorenog sustava automobila što omogućava upravljanje njegovim funkcionalnostima na daljinu mobilnom aplikacijom. Simuliranjem poruka s CAN sabirnice korisničkom Web aplikacijom i komunikacijom s poslužiteljem putem HTTP i Web Socket protokola razmjenjuju se poruke između automobila i poslužitelja. Mobilna aplikacija spajanjem na poslužitelj prikazuje informacija iz automobila i pruža mogućnost dinamičke promjene temperature klime. Android mobilna aplikacija kao produžetak korisničke interakcije predstavlja korak prema jedinstvenom korisničkom iskustvu povezanosti s automobilom. The emergence of the first computers in cars at the end of the 20th century prompted engineers to come up with a high-quality communication system among electronic car components. The invention of the CAN bus enables a fast flow of information within the car. Car control information can also be transmitted outside of the closed car system, which allows it to manage remote its functionality with mobile application. By simulating messages from the CAN bus using the Web application and communicating with the server via HTTP and the Web Socket protocol, messages are exchanged between the car and the server. The mobile application by connecting to the server displays information from the car and enables dynamic climate temperature value change. Android mobile application as an extension of user interaction is a step towards a unique user experience of car connectivity.

U radu je načinjena rekonstrukcija istraživačkog vatrogasnog robota VIV i uvedena su poboljšanja napajanja i CAN sabirnice, u cilju povećanja pouzdanosti cijelog sustava. Ovako rekonstruirani robot je potpuno funkcionalan što je potvrđeno testiranjem. Nadalje, ugrađeno je novo industrijko računalo na koje je prebačena kompletna programska podrška i prilagođena novom operacijskom sustavu robota. Na kraju je razrađena mogućnost dogradnje autonomnosti robota s posebnim naglaskom na potrebne sklopovske i programske preinake. In this Master thesis, the reconstruction of the firefighting robot VIV is reported. Specifically, the improvement in power supply and in the CAN bus hardware have been implemented, which enabled enhanced system reliability. Operability of reconstructed robot was verified by thorough laboratory testing. In addition, a new embedded computer was incorporated into system, and associated control software was modified accordingly. Finally, a possibility of implementation of robot autonomy is analyzed and all necessary hardware and software changes are proposed.

U ovom radu razvijeno je sklopovlje razvojnog okruženja kojim se ostvaruje lakši i jednostavniji razvoj proizvoda temeljenih na ICDSP modulu proizvođača Končar Institut. Prezentirane su tehničke značajke ICDSP modula i zahtjevi na razvojno okruženje za ICDSP modul. Detaljno su objašnjeni podsustavi za napajanje, sučelja za pristup analognim i digitalnim ulaznim i izlaznim linijama modula, kao i pristup komunikacijskim sučeljima CAN i RS232. U okviru rada realizirana je tiskana pločica, kod koje je posebna pažnja posvećena sigurnosti i otpornosti na smetnje koje se mogu javiti u industrijskom okruženju. In this thesis a development system hardware for ICDSP module (manufactured by Končar Institut) was developed. The technical characteristics of ICDSP module were presented and requirements for ICDSP development system hardware. Details about power supply subsystem, interface for analog and digital inputs and outputs, and communication interfaces CAN and RS232 on ICDSP development system hardware were presented. The printed circuit board of ICDSP development system hardware was designed, with special attention to safety and noise immunity in industrial environment.

Korištenjem jednog od novijih komunikacijskih protokola, CANopenom, te CAN sabirnicom, ostvarena je komunikacija s robotskom rukom Schunk LWA 4P i hvataljkom WSG 50. Glavna ideja CAN-a je omogućiti povezivanje više uređaja na istu sabirnicu, tako da ožičenje i protokol budu što jednostavniji. Opisan je način na koji CANopen komunicira s uređajima, metode kojima kontrolira stanje određenih čvorova, te kako provjerava je li došlo do pogreške u komunikaciji. Cijela komunikacija zasnovana je na ROS-u. CANopen and CAN bus were used to establish a communication with Schunk LWA 4P and WSG 50 gripper. The main idea of ​​CAN is to connect multiple devices to the same bus so that wiring and communication protocols are as simple as possible. This thesis describes the way CANopen communicates with devices, and the methods that control the state of certain nodes. It also shows how CANopen can see if there was a communication error. The whole communication is based on ROS.

CAN (od engl. Controller Area Network) protokol je serijski protokol temeljen na porukama kojeg karakterizira visoka pouzdanost i robusnost. Prvenstveno je namijenjen primjeni u automobilskoj industriji, ali koristi se i u drugim industrijskim granama. Kako bi se omogućio pregled prometa na CAN sabirnici razvijen je viši protokol koji prihvaća CAN poruke i pohranjuje ih u posebnu strukturu pogodnu za slanje preko USB i Bluetooth komunikacijskih protokola. Protokol je napisan u programskom jeziku C, a podatke prema višim protokolima šalje u obliku JSON objekta. Cjelokupan programski kod napisan je programskim jezikom C i razvijen unutar Keil μVision razvojnog okruženja. Kod je prilagođen za izvršavanje na STM32F407 Discovery razvojnoj pločici. Controller Area Network or CAN is serial and message based communication protocol which main features are high reliability and robustness. Primarily, the protocol was designed for application in the automotive industry but it also has wide application in other industries. The main goal of this project was creating and development of a high-level protocol for forwarding CAN data to higher protocols and user applications. Protocol accepts CAN messages in a special structure and sends structure as JSON object via USB and Bluetooth. This protocol is written in C programming language and developed in Keil μVision development environment. The protocol is created for running on STM32F407 Discovery board.

U ovom radu istražena je mogućnost primjene genetičkog algoritma za rješavanje optimizacijskih problema u realnom vremenu. Proveden je veliki broj numeričkih eksperimenata temeljem kojih je utvrđen utjecaj pojedinih parametara na ponašanje GA s ciljem utvrđivanja optimalnih parametara algoritma. U ovom radu predstavljena je metoda određivanja optimalnih parametara mikrogenetičkog algoritma temeljem poznatih optimalnih parametara genetičkog algoritma. Provedena je analiza ponašanja mikrogenetičkog algoritma pomoću Markovljevih lanaca. Temeljem te analize razvijen je operator kontrakcije prostora rješenja koji povećava točnost rješenja genetičkog algoritma. Opisani algoritam primijenjen je za rješavanje problema inverzne kinematike hiperredundantnog robota. Problem inverzne kinematike definiran je kao optimizacijski problem i definiran je vektorski oblik kromosoma pa su i genetički operatori prilagođeni vektorskom obliku kromosoma. Vektorski oblik genetičkog algoritma primijenjen je i za vremensku optimizaciju CAN sabirnice kojom se smanjuje vrijeme kašnjenja poruka kod većih opterećenja sabirnice. Mikrogenetički algoritam za rješavanje problema inverzne kinematike implementiran je na nekoliko računalnih platformi, dok je genetički algoritam za analizu CAN sabirnice testiran na postojećem upravljačkom sustavu vatrogasnog vozila. This paper analyses the possibility of using genetic algorithms to solve real time optimization problems. A large number of experiments are performed to determine the influence of the parameters of the GA with the goal to determine the optimal set of parameters. A method is introduced to determine optimal parameters of microgenetic algorithms based on known parameters of the optimal genetic algorithm. An analysis of the microgenetic algorithm based on Markov chains is shown. The conclusions of this analysis are used to introduce the new solution space contraction parameter which increases the precision of the solution. The described algorithm is used to solve the inverse kinematics problem of a hiperredundant robot. The inverse kinematics problem is defined in form of an optimization problem and the chromosome is defined as a vector. The genetic operators are modified to operate with vector chromosomes. The vector form of the genetic algorithm is used to optimize the CAN bus protocol with the goal to reduce jitter at higher bus loads. The microgenetic algorithm for solving the inverse kinematics problem is implemented on several platforms and the genetic algorithm for CAN bus optimization is tested on an existing decentralized control system of an firefighting vehicle.

Rad opisuje primjenu protokola CAN za nadzor vatrogasnih sustava na vozilima. Osnovni cilj rada bilo je smanjivanje troškova i vremena proizvodnog procesa budući da i današnji centralizirani upravljački sustavi funkcionalno u potpunosti zadovoljavaju. Predložena je dodjela identifikatora poruka vodeći računa o važnosti pojedinih poruka za rad vatrogasnog sustava. Analizom vremenski najkritičnijeg sustava, automatske regulacije tlaka utvrđeni su vremenski zahtjevi koje CAN sabirnica mora ispuniti. Analiza opterećenosti sabirnice pokazuje mogućnost primjene CAN sabirnice okidane događajem. Sa ciljem smanjivanja konflikata poruka koje se šalju periodički predložen je način sinkronizacije čvorova. Napravljena je funkcijska podjela vatrogasnog sustava u podsustave koji se mogu upravljati pojedinim čvorovima uz opis zadataka pojedinih čvorova, pregled signala koje treba obraditi i blok shemu čvora. Kako bi se omogućila verifikacija sustava, izrađem je računalni program za simulaciju podvozja i vatrogasnih elemenata pomoću osobnog računala. Sustav je verificiran pomoću simulacijskog programa i LCD operatorskih panela koji se uspješno koriste u suvremenim vatrogasnim vozilima. In this paper the application of CAN protocol for firefighting vehicle uperstructure control is given. The main goal is to reduce the production cost and time, because the modern central electronic control systems fullfill all functional requirements. By analysing the most critical system, the automatic pressure control system, the timing requirements of the CAN protocol are determined. An analysis of the bus load shows that event triggered CAN protocol can be applied. A sychronisation method is proposed with the goal to reduce the conflicts of periodic sent messages. The firefighting superstructure is divided into functional substructures which can be controlled with CAN bus nodes. For each node the tasks, signal overview and block diagram is given. To enable the verification of the CAN bus control system, a simulation program is written which simulates the chassis and firefighting elements on an personal computer. The described system is tested by using the written simulation program and LCD operator panels which are already used in modern firefighting vehicles.