Машина умнее владельца, или Не бойтесь подключать к своему авто OBD-II адаптер

Телеграм Научный +

Моя прошлая статья "Правильный "Китай"? Как купить качественный и недорогой адаптер OBD-II для диагностики авто", опубликованная ранее вызвала достаточно активное обсуждение на форуме портала ABW и порадовала активной обратной связью с читателями. Поэтому я решил написать своеобразное послесловие и ответить на некоторые вопросы, которые могли возникнуть или уже возникли у читателей. "Прошу под кат", как говорят на Хабре, - на этот раз вы узнаете, какая связь между китайскими obd-брелоками и новомодным "интернетом вещей". Хотелось сделать статью разъяснительную, а получилась скорее футурологическая. Но обо всем по порядку... 

После публикации первого материала читатели разделились на три категории: те, кто "не будет совать в машину что-то китайское, а лучше погонит ее на сервис"; те, кто периодически для своих нужд ELM327 использует; те, кто начинает исходить пеной, как только слышит "ELM327 за 5$", просто потому, что зарабатывает бешеные деньги на неосведомленности большинства автолюбителей, продавая услуги бесплатной компьютерной диагностики, просто распечатывая логи адаптера. И я понял, что поспешил. Первым делом стоило расставить все точки над i и разъяснить принципиальную разницу между различными сканерами. Но что сделано, то сделано. Недочеты нужно исправлять.

Думаю, многим известно, не важно - из фильмов или интернета, что каждый автомобиль тестируется после выхода с конвейера. Близким к конвейерному способом тестируют автомобили и в дилерских автосервисах. Производится эта процедура с помощью устройства, называемого мотортестер. Им измеряются реальные физические параметры, характеризующие работу двигателя (токи, напряжения, осциллограммы сигналов системы зажигания, баланс цилиндров, угол замкнутого состояния контактов, обороты двигателя, анализ состава выхлопных газов, если в состав измерительного комплекса входит газоанализатор, и т. п.). На картинке показан простой (!) мотортестер. Можно представить, что будет представлять собой сложный!

Когда-то давно один из основателей компании Intel Гордон Мур (тот самый, что сформулировал "закон Мура") заметил: "Если бы автомобилестроение развивалось со скоростью эволюции полупроводниковой промышленности, то сегодня "Роллс-Ройс" мог бы проехать полмиллиона миль на одном галлоне бензина, и было бы дешевле его выбросить, чем платить за парковку". 

Автопром таких успехов пока не достиг, тем не менее, внедрив датчики куда только можно и привязав их к бортовому компьютеру или электронному блоку управления (ЭБУ), стало возможным измерение многих параметров проводить без мотортестера, анализируя встроенным контроллером собранную от датчиков информацию. Для получения данных от ЭБУ используются диагностические сканеры. Правда, сканеры в отличие от мотортестера не показывают истинное состояние дел - они показывают ситуацию так, как ее видит бортовой компьютер. Это следует учитывать, чтобы не возникали ситуации вроде "ездил на диагностику, тот датчик проверили, тот проверили - без результата, а потом дед-механик сказал проверить бензонасос - и машина заработала". Здесь работает правило "чем больше "глаз" (датчиков) у ЭБУ, тем более объективно он оценивает ситуацию". Но объективность оценки укладывается в ограниченное число алгоритмов, заложенных программистами. Часто этих алгоритмов бывает недостаточно, чтобы заменить опыт хорошего автомеханика.

Кстати, позволю себе небольшое лирическое отступление. Почему я пишу ЭБУ, а не "мозги". Специально обратился за советом к знакомым филологам. Ответили они примерно следующее: "Мозг - это думающий орган человека. Мозги - кулинарное блюдо из мозга животного (или человека, если речь о каннибалах). То есть, говоря, например, "шевели мозгами", мы имеем в виду, что мозг нашего собеседника больше напоминает мозги:)".

Часто приходится получать комментарии, в том числе и к прошлой статье, от "спецов", которые в домашних условиях занимаются халтурами с бортовыми компьютерами. Таких можно узнать по часто проскакивающему слову "мозги". Он "прошивал "мозги", "китайские адаптеры спалят "мозги", "после ELM327 только сервис сможет спасти "мозги" и т.п. Зная серьезных инженеров-электронщиков, очень редко от них слышу это слово в применении к микроконтроллеру или бортовой системе. Так что при обращении к такому специалисту, который вчера асинхронный двигатель к магнитному пускателю прикручивал, а сегодня возомнил себя "компьютерным автодиагностом", советую быть осторожными. Это гораздо более серьезная опасность для автомобиля, нежели любой китайский ELM327-адаптер. 

Возвращаясь к теме автосканеров, можно сказать, что в простейшем случае любой автосканер снимает показания с ЭБУ и передает их человеку в доступной к расшифровке форме. Так что его возможности зависят в основном от установленного бортового компьютера и только совсем немного от производителя самого сканера. Поэтому в большинстве случаев некорректные результаты чаще всего возникают по вине бортового компьютера, а не устройства, с помощью которого его сканируют. 

Все сканеры условно можно разделить на три категории: дилерские, марочные и мультимарочные. 

К дилерским сканерам относятся приборы, рекомендуемые производителями для определенной марки автомобиля (как правило, одной). В качестве примеров можно привести OPS для BMW, Star для Mercedes, CAN Clip для Renault и т.д. Подобные устройства отличаются очень узкой специализацией и очень широким функционалом, в том числе и по программной коррекции встроенного ПО бортового компьютера. Все это, естественно, сказывается на стоимости, которая может доходить до пары-тройки тысяч долларов и выше. 

К марочным сканерам относятся устройства профессионального или полупрофессионального уровня, чаще всего используемые в рамках различных автомастерских и СТО. Функционал близок к профессиональным сканерам, зачастую присутствуют небольшие ограничения. Фактически это дешевые аппаратные "клоны" дилерских сканеров, использующие пиратские копии фирменных программ (с этим связана и их узкая специализация на одной-двух марках машин). Распространены в основном на постсоветском пространстве, так как в развитых странах пиратству дан бой на всех уровнях. Из плюсов можно отметить цену в пределах тысячи долларов. В качестве примера можно упомянуть VAG-COM для автомобилей концерна VAG, OP-COM для автомобилей Opel, Mongoose (MFC) для Toyota и т.д.

Наконец, самая распространенная и самая дешевая (с чем и связана популярность) группа сканеров - мультимарочные. Часто обладают очень сильно урезанным функционалом относительно двух остальных групп, но при этом универсальны и способны работать с большим количеством автомобилей от разных производителей. Урезанный функционал, являясь главным недостатком, одновременно является и главным гарантом безопасности бортового компьютера, физические защищая его от повреждения руками неопытного пользователя. Доступен только минимальный набор функций, в основном диагностические. Лучшим примером мультимарочного сканера является ELM327. Дополнительно можно вспомнить Autocom, ELS27, Launch EasyDiag, "Сканматик" и т.д.

Абсолютное большинство мультимарочных сканеров оперирует возможностями, предоставляемыми стандартом OBD-II. Эти возможности кардинально отличаются от возможностей, предоставляемых дилерскими или марочными сканерами. Но пусть возможностей меньше, зато протоколы обмена данными универсальны для всех автомобилей, адреса датчиков универсальны, параметры универсальны. Перечень доступных параметров сообщает ЭБУ автомобиля. Правда, последнее время все больше производителей включает возможность доступа к "дилерским" функциям через OBD-II. Основная проблема в том, что информация о расположении таких функций и их функционале скрыта за семью печатями производителя. И документация, описывающая эти функции, стоит денег, за которые спокойно можно приобрести не один дилерский или марочный автосканер.

Но народ наш силен своими Кулибиными, и нет-нет да и появляются энтузиасты, которым удалось методом проб и ошибок расшифровать закрытые протоколы и добавить дешевым адаптерам функционал дорогостоящих фирменных приборов. Примером таких разработок может служить широко известный пакет скриптов Pyren [2] для автомобилей Renault, когда с помощью китайского ELM327 и ноутбука с установленным Perl автолюбитель получает функционал дилерского Renault Can Clip, а также программа Deep OBD [3], позволяющая проделывать любые операции с автомобилями BMW/VAG, аналогичные функционалу дилерских INPA или Tool32. С каждым днем количество подобных разработок растет (тем самым лишая официальные сервисные центры порядочной доли прибыли).

Из всего сказанного выше вытекает следующее: владельцам фирменных, а уж тем более дилерских приборов совершенно не стоит бояться засилья дешевых китайских ELM327-брелоков и вообще любых низкобюджетных мультимарочных "клонов". Просто потому, что очень уж мала вероятность того, что кому-то из пользователей хватит терпения, знаний и умений для того, чтобы повторить путь, пройденный авторами Pyren и Deep OBD. А данные, которые можно получить от прибора, абсолютно стандартны. Сам по себе адаптер ничего испортить не может, но вот неискушенному пользователю вполне по силам поменять несколько непонятных параметров и тем самым машину обездвижить. Других вариантов нет.

Наши китайские братья, которые впереди планеты всей, уже даже умудрились выпустить и успешно продавать на интернет-аукционах магнитолы (2 DIN), которые работают на базе Android и берут данные CAN-шины, чтобы заменять бортовой компьютер (в колодке магнитолы имеются два контакта can rx на прием данных и can tx на передачу) и приложение Vehicle копирует функционал связки Torque + ELM327.

В данном случае отрицание технологии никак не влияет на распространение технологии. А то, что распространение существует, отрицать нельзя. Поэтому сейчас мы плавно переходим к основной сути повествования, которая заложена в эпиграфе.

В то время, когда абсолютное большинство консервативных пользователей боится "воткнуть что-то в OBD-II разъем", по миру победно шествует понятие "подключенного автомобиля", или connected car [4]. Не стоит думать, что развитие компьютеров и смартфонов обошло стороной автопром. Итак, по определению из Википедии подключенный автомобиль - это транспортное средство, которое обменивается данными с другими автомобилями и устройствами, находящимися в дома, в офисе и т.п. Поэтому многие эксперты не без основания считают, что подключенный автомобиль - это элемент интернета вещей (IoT). Об последнем сегодня если не знают, то слышали наверняка многие. Хотя бы потому, что в 2017 году Velcom массово запустил в Минске первую в стране узкополосную сеть NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) для интернета вещей. Интернет вещей (Internet of Things - IoT) включает в себя сразу несколько явлений. Это сами устройства, которые имеют выход в Сеть и взаимодействуют между собой. Это и способ подключения - от машины к машине, без участия человека. Это и огромный объем всевозможных данных (т.н. Big Data), которые собирают и генерируют устройства. Эти данные можно (и нужно) собирать, анализировать и в дальнейшем использовать для повышения комфорта или принятия различных решений. На картинке ниже схематически изображены области жизни современного человек, которые могут изменится с повальным внедрением IoT.

Ожидаемо, многие скажут: "Где тот интернет вещей, а где мы, это все на Западе". И будут не правы. Приведу всего несколько примеров. К ЧМ-2014 по хоккею в Минске была запущена система отслеживания конкретных единиц автобусов и троллейбусов на маршруте - это интернет вещей. Повсеместно по стране внедряются "умные" счетчики электричества, воды и тепла, которые сами фиксируют показания и передают их в расчетные центры, - это тоже интернет вещей. Датчики влажности почвы в теплицах "продвинутых" хозяйств, автономно оценивающие количество влаги и самостоятельно включающие полив, - это тоже интернет вещей. Тысячи маленьких незаметных применений - это легион, имя которому IoT. Интернет вещей проникает в нашу жизнь незаметно, но неотвратимо.

Что касается IoT в применении к автомобилям, то здесь в основе лежит головной модуль, который собирает данные о техническом состоянии и "общается" с различными компонентами транспортного средства. Это может быть встроенный телематический блок управления ТБУ (TCU - Telematic Control Unit) либо подключаемый к разъему OBD-II компактный прибор-брелок. То есть мы имеем пусть и сложное, но еще одно устройство, которое самостоятельно передает и принимает данные. 

Например, когда-то давно электронным "сердцем" автомобиля был блок управления двигателем ЭБУ (ECU - Electronic Control Unit), который управлял различными исполнительными механизмами и к которому стекалась информация от различных датчиков. Но вскоре появилась шина CAN (Controller Area Network) и понятие интеллектуального датчика и интеллектуальных исполнительных систем. То есть датчик стал представлять собой не только чувствительный элемент и устройство согласования, но и микроконтроллер, который мог быть запрограммирован на работу как автономно, так и в составе сети контроллеров. Это же можно сказать и об исполнительных устройствах. Фактически с появлением множества электронных устройств на автомобиле само транспортное средство стало платформой для специализированной и очень надежной распределенной сети микроконтроллеров.

Многие новые автомобили сегодня уже поставляются с установленными IoT-опциями. Но в топ-10 наиболее перспективных задач автомобильной электроники входит адаптация миллионов старых, уже существующих автомобилей под новые реалии. Сегодня обработанные данные на уровне ЭБУ, которые доступны на интерфейсе OBD-II и могут быть считаны любым, даже самым китайским, сканером, уже вполне соответствуют идее IoT и так и просятся, чтобы их начали использовать.

Как сказал генеральный директор Harman Dinesh Paliwal, "когда вы думаете о том, как быстро развивается автомобильная отрасль, речь идет не о традиционных инструментах, о развлекательных программах или о базовом усилении и динамиках... Сегодня основное внимание уделяется персонализации автомобиля, связанной с этим кибербезопасности и т.д., то есть не просто об автомобиле, а о масштабируемой сквозной сервисной платформе" [6]. Эксперты предсказывают, что автовладельцы в довольно близкой перспективе откажутся от анонимности и боязни новых технологий в пользу умных ассистентов, персонализации и других прелестей подключенных автомобилей. И это движение уже необратимо.

Доказывает правоту этого утверждения и то, что на рынке появилось огромное количество игроков (как начинающих стартапов, так и серьезных компаний). Первооткрывателем направления автомобильного IoT можно считать платформу Open Connected Car компании Mojio [7].

Эта платформа предоставляет возможность использования своих облачных сервисов для подключенных автомобилей. К примеру, в сотрудничестве с американским телекоммуникационным гигантом Т-Mobile предоставлен сервис SyncUP DRIVE. С использованием фирменного "брелока", который втыкается в стандартный разъем OBD-II, становится возможным выполнение непрерывного мониторинга параметров своего автомобиля, в том числе оценка стиля вождения, предупреждение о возможных неполадках и фиксация текущего местоположения. Кроме того, силами устройства в автомобиле разворачивается автономная точка Wi-Fi (доступ в интернет организован через LTE от провайдера). Стоит такая штука около 150 долларов вместе с абонементом на послепродажное обслуживание.

Как уже неоднократно говорилось, несмотря на стандартизированность OBD-II разъема, в нем поддерживается сразу несколько протоколов различных систем управления двигателем (физически используются разные контакты на разъеме), которые должен "знать" коммуникационный модуль IoT. Соответственно в разных марках автомобилей могут быть разные внутренние шины получения данных диагностики с блока управления двигателя (ECU - Electronic control unit). В этом плане очень выигрышно смотрятся решения на базе ELM327. Но то ли ввиду патентных ограничений, то ли по другим причинам, в Mojo OBD используется модуль VM6200S

А поскольку партнерами Mojio являются проекты Amazon Alexa, сервис IFTTT и другие, то для разработчиков и интеграторов решений открываются все перспективы вплоть до создания социального IoT на основе подключенного автомобиля, как составляющей такой инфраструктуры. Перспективность данного направления подтверждается и тем, что даже компания Samsung выпустила комплекс для IoT-изации автомобилей. Называется все это Samsung Connect Аuto Device [8]. 

Решение от Samsung использует мобильную сеть поколения 4G LTE и разворачивает внутри автомобиля точку доступа Wi-Fi: 802.11 a/b/g/n. Connect auto device поддерживает подключение Bluetooth v4.1, содержит GPS-приемник, датчик ускорений, гироскоп и базируется на 4-ядерном процессоре с частотой 1.2 GHz и операционной системе Tizen. 

Но в отличие от открытой платформы Mojo, Samsung предлагает вместе с OBD-II приставкой использовать собственное приложение Samsung Knox с защитой доступа к данным пользователя на уровне защиты предприятия. Правда, никто не застрахован от уязвимости внутри системы Android.

Как я уже упоминал, кроме крупных игроков на рынке подключенных автомобилей существует масса маленьких компаний. По сути, они предлагают то же, чего вполне можно добиться комбинацией ELM327 и программы Torque, но за большую стоимость. В среднем цена "брелока" и приложения колеблется около 100$. Ну и данные ваши хранятся неизвестно где и неизвестно у кого, а так вполне себе вариант.

Реализация взаимодействия микроконтроллера и бортовой шины CAN - это совсем другая задача. Нужно понимать, что внутренние высокоуровневые протоколы этой шины не документируются автопроизводителями, а с другой стороны - не следует внедрятся во внутреннее устройство автомобильной электроники, чтобы никоим образом не снизить безопасность эксплуатации транспортных средств. Если говорить о CAN в общем, то для разработки своих устройств на базе этой шины вполне можно использовать высокоуровневый открытый протокол CANopen [9]. 

Отмечу, что все эти игры с "подключением" имеют место в основном для автомобилей с ДВС. Потому что каждый электромобиль уже имеет на борту довольно мощный контроллер, допускающий работу в режиме connected car. И игроки на рынке контроллеров не просто серьезные, а очень серьезные. Так что нечего удивляться, если под капотом электромобиля вместо привычного Bosch будет установлено железо от NVIDIA. А с недавних пор компании Volvo Cars решила в свои автомобили устанавливать ЭБУ от NVIDIA [10]. Так что скоро заниматься майнингом биткоинов можно будет, не выходя из любимого тягача:).

Что в итоге? Если вы считаете: "Я водитель, на компьютеры мне наплевать, машина не компьютер", то вы глубоко ошибаетесь... Сегодня большинство автопроизводителей очень четко видит влияние новых технологий на конкурентоспособность и без устали работает над усовершенствованием старых и внедрением новых технологий. На рынке будут появляться совершенно различные продукты, основанные на концепции подключенных авто. Уже смело можно констатировать факт, что независимо от того, желают этого беларуские автолюбители или нет, мировой автопром движется по пути все большей "социализации" автомобиля. И высока вероятность того, что, осваивая сегодня китайский адаптер ELM327 и пытаясь использовать его совместно со смартфоном, завтра ты не останешься на обочине мира, потому что не знаешь, где находится замок зажигания у умной машины.

Сергей БЕСАРАБ aka stean

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. https://www.abw.by/novosti/automarket/206699/
2. ttps://www.drive2.ru/l/9214434/
3. https://4pda.ru/forum/index.php?showtopic=882199
4. https://en.wikipedia.org/wiki/Connected_car
5. https://habr.com/post/259243/
6. https://www.rcrwireless.com/connected-cars-2/top-trends-in-connected-car-market-tag6-tag99
7. https://www.forbes.com/sites/stevebanker/2017/08/07/logistics-solutions-are-becoming-high-powered-commerce-platforms/#2121612c3390
8. https://mobilesyrup.com/2016/02/25/samsung-to-launch-its-connect-auto-device-and-service-in-north-america/
9. https://habr.com/post/223949/
10. http://www.pvsm.ru/gadzhety-i-ustrojstva-dlya-gikov/295458