Automatický CAN logger

Abstract

Diplomová práce se zabývá návrhem a realizací vestavěného zařízení pro automatický záznam dat z komunikační sběrnice typu CAN (Controller Area Network), která se široce využívá v automobilovém a průmyslovém prostředí. Cílem bylo vytvořit kompaktní a spolehlivý záznamový systém - tzv. CAN logger - který bude schopen autonomně zachytávat zprávy přenášené po sběrnici a ukládat je na externí paměťové médium ve formátu kompatibilním s běžnými nástroji pro následnou analýzu.<br>V teoretické části je popsán vývoj, struktura a principy komunikace na sběrnici CAN včetně rozšíření CAN FD. Podrobně je vysvětlena struktura rámce, způsob arbitráže, detekce chyb, typy rámců a možnosti filtrování zpráv. Dále je věnována pozornost vrstvenému modelu komunikace, fyzické vrstvě sběrnice a vlastnostem řadiče FDCAN integrovaného v mikrokontrolérech STM32. Druhá část teorie se zaměřuje na analýzu dostupných paměťových médií, především SD karet, jejich rozhraní (SPI, SDIO), souborové systémy (FAT, exFAT) a implementaci knihovny FatFs pro zápis dat v prostředí STM32.<br>Praktická část práce popisuje návrh hardwarové části zařízení, které je založeno na mikrokontroléru STM32G474RET6. Jsou zde rozebrány jednotlivé bloky schématu, ochranné a napájecí obvody, zapojení CAN transceiveru, modulu pro správu baterie i připojení SD karty. Součástí je návrh desky plošných spojů (PCB), výběr vhodných součástek a důvody jejich použití. Následuje softwarová implementace v jazyce C s využitím prostředí STM32CubeIDE a HAL knihoven. Kód zajišťuje inicializaci periferií, záznam zpráv do kruhových bufferů v paměti RAM, přepínání bufferů, a následný zápis dat na SD kartu. Implementovány byly i základní funkce pro ovládání zařízení pomocí tlačítek a indikaci stavu pomocí LED.<br>Výsledné zařízení bylo otestováno v reálném provozu a úspěšně zaznamenávalo zprávy z CAN i CAN FD sběrnice. Výstupní datové soubory lze dále zpracovávat v běžných diagnostických nástrojích (např. Vector CANoe). Navržený CAN logger tak představuje nízkonákladové, flexibilní a otevřené řešení vhodné pro vývojové, testovací i monitorovací účely v oblasti embedded systémů.