CAN-BUS Shield V2.0

note

この文書は AI によって翻訳されています。内容に不正確な点や改善すべき点がございましたら、文書下部のコメント欄または以下の Issue ページにてご報告ください。
https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

CAN-BUSは、長距離通信、適度な通信速度、高い信頼性を持つため、一般的な産業用バスです。自動車診断バスなど、現代の工作機械でよく見られます。

このCAN-BUS Shieldは、MCP2515 CAN Busコントローラー（SPIインターフェース付き）とMCP2551 CANトランシーバーを採用しており、Arduino/SeeeduinoにCAN-BUS機能を提供します。OBD-II変換ケーブルを追加し、OBD-IIライブラリをインポートすることで、車載診断デバイスやデータロガーを構築する準備が整います。

バージョン

このドキュメントは以下の製品バージョンに適用されます：

バージョン	リリース日	購入方法
CAN BUS Shield V1.0	2012年10月14日
CAN BUS Shield V1.1	2013年8月10日
CAN BUS Shield V1.2	2015年1月5日
CAN BUS Shield V2.0	2017年8月1日

代替選択肢

もしプロジェクトがスペース制限を受けており、CAN-BUS以外の機能が不要な場合、Arduino互換でよりコンパクトかつコスト効率の高いGrove CAN-BUSモジュールがあります。詳細はこちらをご覧ください。

このシールドを車に接続したい場合

車のデータを読み取ったり制御したい場合、OBD>DB9ケーブルが利用可能です。このケーブルを使用すると、OBDコネクタとDB9コネクタへの接続が簡単になります。このケーブルはOBDコネクタを備えたすべてのデバイスで動作します。電源スイッチを追加すると、満足のいくクリック感が得られます。

USB-CANアナライザー

CAN BusをデバッグするためのCAN Busアナライザーが必要な場合は、このUSB-CANアナライザーをお勧めします。

特徴

CAN V2.0Bを実装し、速度は最大1 Mb/sに対応
SPIインターフェースの速度は最大10 MHzに対応
標準（11ビット）および拡張（29ビット）データおよびリモートフレーム
優先順位付きメッセージストレージを備えた2つの受信バッファ
工業規格のDB-9コネクタ
LEDインジケータ

note

CAN BUS Shieldは、Arduino UNO（ATmega328）、Arduino Mega（ATmega1280/2560）、Arduino Leonardo（ATmega32U4）で正常に動作します。

ハードウェア概要

pir

DB9インターフェース - DBG-OBDケーブルを介してOBDIIインターフェースに接続します。
V_OBD - OBDIIインターフェース（DB9から）から電力を供給します。
LEDインジケータ:
- PWR: 電源
- TX: データ送信時に点滅
- RX: データ受信時に点滅
- INT: データ割り込み
端子 - CAN_HおよびCAN_L
Arduino UNOピンアウト
シリアルGroveコネクタ
I2C Groveコネクタ
ICSPピン
IC - MCP2551、高速CANトランシーバー（データシート）
IC - MCP2515、SPIインターフェースを備えたスタンドアロンCANコントローラー（データシート）

danger

1つのネットワークで2つ以上のCAN Bus Shieldを使用する場合は、インピーダンスを考慮する必要があります。PCB上のP1をナイフで切断するか、PCB上のR3を取り外してください。

ピンマップ

pir

note

FREEピンは他の用途に使用可能です。

DB9&OBDiiインターフェース

pir

CSピン

caution

新しいバッチのCAN-BUS Shield V2を製造する際、背面パッドの配線がPCB内部に埋め込まれました。外部からはパッド間の配線が見えなくなっていますが、内部ではまだ接続されています。パッドの配線を変更したい場合は、まずPCB内の配線を切断する必要があります。

V1.2のSPI_CSピンはデフォルトでD9に接続されています。D10に変更したい場合は、以下の手順に従ってください。

ステップ1: PCBAの裏側を確認すると、CSという名前のパッドが見つかります。

pir

ステップ2: パッド9と中央パッドの間の配線を切断します。

pir

ステップ3: 中央パッドとパッド10をはんだ付けします。

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danger

カッターナイフを使用する際は注意してください。自分やPCBAを傷つける可能性があります。

SPIピン

SPIピン（SCK、MISO、MOSI）はデフォルトでICSPピンにルーティングされています。ただし、一部のボードではSPIピンがD11〜D13に配置されています。この場合、PCBAに変更を加える必要があります。PCBAの裏側を確認すると、MOSI、MISO、SCKという3つのパッドがあり、デフォルトではAに接続されています。必要に応じてBに変更できます。

note

Arduino UNO、Arduino Mega、Arduino Leonardo、その他のAVRベースのArduinoボードでは、デフォルト設定で正常に動作します。

danger

SPIピンを変更する際は注意してください。自分やPCBAを傷つける可能性があります。

はじめに

CAN-BUS Shield の動作を示す簡単な例を以下に示します。この例では、CAN-BUS Shield を 2 つと Arduino または Seeeduino が必要です。

note

この例は Arduino IDE バージョン 1.6.9 を使用して構築されています。

STEP1: 必要なもの

名前	機能	数量	リンク
CAN-BUS Shield	CAN バス通信	2	リンク
Seeeduino V4.2	コントローラー	2	リンク

STEP2: ハードウェア接続

各 CAN-BUS Shield を Seeeduino V4.2 に挿入し、2 本のジャンパー線で 2 つの CAN-BUS Shield を接続します。以下の画像のように接続してください。

pir

note

CAN_H を CAN_H に、CAN_L を CAN_L に接続してください。

STEP3: ソフトウェア

Arduino ライブラリのインストール方法の手順に従って、CAN BUS Shield ライブラリをインストールしてください。

Seeed_Arduino_CAN Arduino ライブラリをこちらからダウンロードしてください。

ダウンロードしたライブラリを Arduino IDE にインストールします。

ノードのうち 1 つ（ノードとは Seeeduino + CAN_BUS Shield を指します）がマスターとして動作し、もう 1 つがスレーブとして動作します。マスターはスレーブにデータを継続的に送信します。

note

コードをアップロードする前は、各ノードがマスターとして動作可能です。

send の例 (ファイル > Examples > Seeed_Arduino_CAN > send) を開き、マスターにアップロードしてください。

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または以下のコードを Arduino IDE にコピーしてアップロードしてください：

#include <SPI.h>
#include "mcp2515_can.h"

/*SAMD core*/
#ifdef ARDUINO_SAMD_VARIANT_COMPLIANCE
    #define SERIAL SerialUSB
#else
    #define SERIAL Serial
#endif

const int SPI_CS_PIN = 9;
mcp2515_can CAN(SPI_CS_PIN); // CS ピンを設定

void setup() {
    SERIAL.begin(115200);
    while(!Serial){};

    while (CAN_OK != CAN.begin(CAN_500KBPS)) {             // CAN バスを初期化 : ボーレート = 500k
        SERIAL.println("CAN BUS Shield 初期化失敗");
        SERIAL.println("CAN BUS Shield を再初期化します");
        delay(100);
    }
    SERIAL.println("CAN BUS Shield 初期化成功!");
}

unsigned char stmp[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
void loop() {
    // データ送信: ID = 0x00, 標準フレーム, データ長 = 8, stmp: データバッファ
    stmp[7] = stmp[7] + 1;
    if (stmp[7] == 100) {
        stmp[7] = 0;
        stmp[6] = stmp[6] + 1;

        if (stmp[6] == 100) {
            stmp[6] = 0;
            stmp[5] = stmp[6] + 1;
        }
    }

    CAN.sendMsgBuf(0x00, 0, 8, stmp);
    delay(100);                       // 100ms ごとにデータを送信
    SERIAL.println("CAN BUS sendMsgBuf 成功!");
}

STEP4: 結果を確認

Arduino IDE のシリアルモニターを開きます (スレーブ)。マスターから送信されたデータを確認できます。

pir

API

1. ボーレートの設定

この関数は、CANバスシステムのボーレートを初期化するために使用されます。

利用可能なボーレートは以下の通りです：

#define CAN_5KBPS    1
#define CAN_10KBPS   2
#define CAN_20KBPS   3
#define CAN_25KBPS   4
#define CAN_31K25BPS 5
#define CAN_33KBPS   6
#define CAN_40KBPS   7
#define CAN_50KBPS   8
#define CAN_80KBPS   9
#define CAN_83K3BPS  10
#define CAN_95KBPS   11
#define CAN_100KBPS  12
#define CAN_125KBPS  13
#define CAN_200KBPS  14
#define CAN_250KBPS  15
#define CAN_500KBPS  16
#define CAN_666kbps  17
#define CAN_1000KBPS 18

2. 受信マスクとフィルタの設定

コントローラチップには、2つの受信マスクレジスタと5つのフィルタレジスタがあり、ターゲットデバイスからデータを取得することを保証します。これらは、複数のノードからなる大規模なネットワークで特に有用です。

これらのマスクとフィルタレジスタを利用するために、以下の2つの関数を提供しています：

マスク:

init_Mask(unsigned char num, unsigned char ext, unsigned char ulData);

フィルタ:

init_Filt(unsigned char num, unsigned char ext, unsigned char ulData);

num は使用するレジスタを表します。マスクの場合は0または1、フィルタの場合は0から5を指定できます。
ext はフレームの状態を表します。0は標準フレーム用のマスクまたはフィルタ、1は拡張フレーム用を意味します。
ulData はマスクまたはフィルタの内容を表します。

3. 受信確認

MCP2515は、ソフトウェアが受信フレームを確認するポーリングモード、または追加のピンを使用してフレーム受信や送信完了を通知するモードで動作できます。

以下の関数を使用して、受信フレームをポーリングします。

INT8U MCP_CAN::checkReceive(void);

この関数は、フレームが到着した場合は1を返し、何も到着しない場合は0を返します。

4. CAN IDの取得

データが到着した場合、以下の関数を使用して「送信」ノードのCAN IDを取得できます。

INT32U MCP_CAN::getCanId(void)

5. データ送信

CAN.sendMsgBuf(INT8U id, INT8U ext, INT8U len, data_buf);

この関数は、バス上にデータを送信するためのものです。以下の引数を使用します：

id はデータの送信元を表します。
ext はフレームの状態を表します。'0'は標準フレーム、'1'は拡張フレームを意味します。
len はこのフレームの長さを表します。
data_buf はこのメッセージの内容です。

例えば、「送信」例では以下のようになります：

unsigned char stmp[8] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
CAN.sendMsgBuf(0x00, 0, 8, stmp); // メッセージ 'stmp' をバスに送信し、他のデバイスに対してこれは0x00からの標準フレームであることを通知します。

6. データ受信

以下の関数は、「受信」ノードでデータを受信するために使用されます：

CAN.readMsgBuf(unsigned char len, unsigned char buf);

マスクとフィルタが設定されている場合、この関数はマスクとフィルタの条件を満たすフレームのみを取得できます。

len はデータの長さを表します。
buf はデータを格納する場所です。

7. init_CS

Arduinoで2つのCAN-BUSシールドを使用する場合に非常に便利です。CS_CANピンを選択するための機能を提供しています。CS_CANピンの使用方法がわからない場合は、CS_CANピンをご覧ください。

void MCP_CAN::init_CS(byte _CS)

_CS は選択するピンを表します。(9または10)

新しいボーレートを生成する

以下に示すように、よく使用されるボーレートを多数提供しています：

#define CAN_5KBPS    1
#define CAN_10KBPS   2
#define CAN_20KBPS   3
#define CAN_25KBPS   4
#define CAN_31KBPS   5
#define CAN_33KBPS   6
#define CAN_40KBPS   7
#define CAN_50KBPS   8
#define CAN_80KBPS   9
#define CAN_83KBPS   10
#define CAN_95KBPS   11
#define CAN_100KBPS  12
#define CAN_125KBPS  13
#define CAN_200KBPS  14
#define CAN_250KBPS  15
#define CAN_500KBPS  16
#define CAN_666KBPS  17
#define CAN_1000KBPS 18

しかし、必要なボーレートが見つからない場合もあります。そのため、必要なボーレートを計算するためのソフトウェアを提供しています。

こちらをクリックしてソフトウェアをダウンロードしてください。このソフトウェアは中国語ですが、使い方は簡単なので問題ありません。

pir

ソフトウェアを開き、必要なボーレートを設定し、簡単な設定を行った後、計算をクリックしてください。

すると、cfg1、cfg2、cfg3のデータが得られます。

次に、ライブラリにコードを追加する必要があります。

mcp_can_dfs.hを開き、約272行目に以下のコードを追加してください：

#define MCP_16MHz_xxxkBPS_CFG1 (cfg1)    // xxxは必要なボーレート
#define MCP_16MHz_xxxkBPS_CFG2 (cfg2)
#define MCP_16MHz_xxxkBPS_CFG3 (cfg3)

次に、約390行目に以下のコードを追加してください：

#define CAN_xxxKBPS NUM       // xxxは必要なボーレート、NUMは他のボーレートと異なる番号を指定してください。

mcp_can.cppを開き、関数mcp2515_configRate（約190行目）に以下のコードを追加してください：

case (CAN_xxxKBPS):
    cfg1 = MCP_16MHz_xxxkBPS_CFG1;
    cfg2 = MCP_16MHz_xxxkBPS_CFG2;
    cfg3 = MCP_16MHz_xxxkBPS_CFG3;
    break;

これで必要なボーレートを使用できるようになります。また、新しいボーレートを使用した場合は、GitHubでプルリクエストを送信してください。他のユーザーのためにライブラリに追加します。

プロジェクト

CAN-BUSシールドを使用して素晴らしいプロジェクトを作りたい場合、以下のプロジェクトを参考にしてください。

Volkswagen CAN BUS Gaming

pir

PCでリアルなダッシュボードを使って車やトラックのシミュレーターをプレイしたいと思ったことはありませんか？私もです！Arduino UnoとSeeed CAN Bus Shieldを使用して、VW Polo 6RのダッシュボードをCAN Bus経由で制御しようとしています。Silas Parkerにインスパイアされました。SeppとIs0-Mickの素晴らしいサポートに感謝します！

車両のCAN-BUSをハックする

pir

現代の車両はすべてCAN-BUSコントローラーエリアネットワークを搭載しています。車内のさまざまなデバイスからバッテリーへの無数の配線を使用する代わりに、より賢いシステムを利用しています。

すべての電子機能はTIPM（完全統合型パワーモジュール）に接続されています。例えば、ドアをロックするソレノイドや窓を巻き上げるミニモーターなどです。

各ノード（例：窓や電動ドアロックを制御するスイッチポッド）からメッセージがCANに送信されます。TIPMが有効なメッセージを検出すると、ドアをロックしたり、ライトを点灯したりといった動作を行います。

FAQ

Q1: 他のCANデバイスからデータを取得できません。

接続が正しいか確認してください。
ボーレートの設定が正しいか確認してください。

Q2: シリアルモニターに「Init Fail」と表示されます。

CSピンの設定がコードと一致しているか確認してください。CAN Bus Shield V1.1/1.2の場合、CSピンはD9に接続されています。それ以外の場合はD10に接続されています。

オンライン回路図ビューア

リソース

技術サポートと製品ディスカッション

弊社製品をお選びいただきありがとうございます！製品の使用体験がスムーズになるよう、さまざまなサポートを提供しています。お客様の好みやニーズに応じた複数のコミュニケーションチャネルをご用意しています。

バージョン

リリース日

購入方法

CAN BUS Shield V1.0

2012年10月14日

CAN BUS Shield V1.1

2013年8月10日

CAN BUS Shield V1.2

2015年1月5日

CAN BUS Shield V2.0

2017年8月1日

特徴​

ハードウェア概要​

はじめに​

名前

機能

数量

リンク

CAN-BUS Shield

CAN バス通信

2

Seeeduino V4.2

コントローラー

2

API​

1. ボーレートの設定​

2. 受信マスクとフィルタの設定​

3. 受信確認​

4. CAN IDの取得​

5. データ送信​

6. データ受信​

7. init_CS​

新しいボーレートを生成する​

プロジェクト​

Volkswagen CAN BUS Gaming​

車両のCAN-BUSをハックする​

FAQ​

オンライン回路図ビューア​

リソース​

技術サポートと製品ディスカッション​

特徴

ハードウェア概要

はじめに

API

1. ボーレートの設定

2. 受信マスクとフィルタの設定

3. 受信確認

4. CAN IDの取得

5. データ送信

6. データ受信

7. init_CS

新しいボーレートを生成する

プロジェクト

Volkswagen CAN BUS Gaming

車両のCAN-BUSをハックする

FAQ

オンライン回路図ビューア

リソース

技術サポートと製品ディスカッション