Simulator Kenderaan dengan Sokongan J1939 CAN

Gambaran Keseluruhan

Simulator Kenderaan ( gva-vehicle-sim ) ialah alat pengujian dan pembangunan yang komprehensif untuk platform GVA (Senibina Kenderaan Generik). Ia menyediakan simulasi dinamik kenderaan yang realistik dengan penjanaan mesej bas CAN J1939 bersepadu, membolehkan pengujian perkakasan-dalam-gelung tanpa memerlukan perkakasan fizikal kenderaan.

Manfaat Simulasi J1939 untuk Penjanaan Mesej

🎯 Kelebihan Pembangunan & Pengujian

1. Pembangunan Bebas Perkakasan

   • Membangun dan menguji aplikasi GVA tanpa perkakasan CAN fizikal
   • Tidak perlu ECU kenderaan atau bangku ujian yang mahal
   • Pembangunan selari merentasi pelbagai pasukan

2. Tingkah Laku Kenderaan yang Realistik

   • Menjana Nombor Kumpulan Parameter (PGN) J1939 yang tulen dan Nombor Parameter yang Disyaki (SPN)
   • Mensimulasikan dinamik kenderaan yang realistik (kelajuan, RPM, pertukaran gear, brek)
   • Menyediakan data sensor yang disegerakkan mengikut masa

3. Pengurangan Kos

   • Menghapuskan keperluan untuk kenderaan ujian fizikal dalam pembangunan awal
   • Antara muka CAN Maya ( vcan0 ) membolehkan pengujian pada mana-mana stesen kerja Linux
   • Mengurangkan haus dan lusuh pada perkakasan fizikal

4. Prototaip Pantas

   • Gelung maklum balas segera untuk pembangunan algoritma
   • Penciptaan dan ulangan senario yang mudah
   • Kadar mesej dan corak data yang boleh dikonfigurasikan

5. Pengujian Integrasi

   • Sahkan fungsi gerbang J1939
   • Aliran data ujian daripada topik CAN ke DDS
   • Sahkan tindak balas HMI terhadap parameter kenderaan

6. Ujian Boleh Diulang

   • Tingkah laku kenderaan deterministik
   • Senario ujian yang boleh diulang
   • Garis dasar yang konsisten untuk ujian regresi

📊 Sokongan Mesej J1939

✅ PGN yang Disokong Sepenuhnya (Dilaksanakan dalam Simulator Kenderaan)

Simulator kenderaan secara aktif menjana mesej J1939 berikut melalui CAN dan menerbitkannya kepada DDS melalui gerbang:

Senarai SPN Terperinci (Semua Parameter yang Disokong)

Jumlah: 15 PGN, 33 SPN yang disimulasikan secara aktif

🔲 PGN yang Tidak Disokong (Belum Dilaksanakan)

Mesej J1939 berikut tidak dijana oleh simulator kenderaan pada masa ini . Ini mewakili potensi penambahbaikan masa hadapan:

Mengapa Ini Tidak Dilaksanakan

Jumlah: 22 PGN yang tidak disokong

🛠️ Ciri-ciri Teknikal

• Sokongan Rangkaian Jalan OpenDRIVE : Ikuti geometri jalan yang realistik
• Simulasi Transmisi Automatik : Perubahan gear berdasarkan kelajuan dan pendikit
• Dinamik Berasaskan Fizik : Pecutan, brek, stereng dengan kekangan yang realistik
• Integrasi DDS : Penerbitan terus kepada topik PSM Automotif J1939
• GUI Qt6 : Visualisasi masa nyata dan kawalan manual

Senibina Gerbang J1939 hingga DDS

Gambar rajah jujukan berikut menggambarkan aliran data lengkap daripada mesej bas CAN J1939 melalui pintu masuk kepada pelanggan DDS:

Penjelasan Gambarajah Jujukan

1. Fasa Penjanaan Mesej

• Simulator Kenderaan mengira parameter kenderaan yang realistik berdasarkan input dan fizik pemandu
• Mengekod parameter ke dalam bingkai CAN J1939 dengan struktur PGN/SPN yang betul
• Menghantar ke antara muka CAN maya (vcan0)

2. Fasa Penerimaan CAN

• Utas Qt SocketCanReader membaca secara berterusan daripada antara muka CAN
• Mengesahkan format bingkai CAN (ID lanjutan 29-bit)
• Memancarkan isyarat Qt dengan data bingkai mentah

3. Fasa Dekod J1939

• J1939Decoder mengekstrak maklumat protokol daripada CAN ID:
  • PGN : Nombor Kumpulan Parameter (mengenal pasti jenis mesej)
  • Alamat Sumber : Pengecam ECU (0-253)
  • Keutamaan : Kecemasan mesej (0=tertinggi, 7=terendah)
• Menyahkod muatan data ke dalam SPN individu menggunakan konfigurasi:
  • Kedudukan dan panjang bit
  • Faktor skala dan ofset
  • Unit kejuruteraan

4. Fasa Penerbitan DDS

• Gateway menerbitkan C_Parameter_Group_Definition (metadata PGN) pada kejadian pertama
• Untuk setiap SPN dalam mesej:
  • Mencipta mesej C_Parameter dengan nilai dan status
  • Menambah cap waktu dan pengenalpastian sumber
  • Menerbitkan ke topik DDS
• Kemas kini status berkala (1 Hz) menerbitkan kesihatan gerbang

5. Fasa Penggunaan

• Aplikasi GVA (HMI, LDMX) melanggan topik J1939 DDS
• Terima kemas kini parameter melalui perisian tengah DDS
• Kemas kini elemen UI (speedometer, takometer, paparan gear)

Butiran Protokol

Struktur ID CAN J1939 (29-bit)

 Bits 28-26: Priority (0-7)
Bit  25:    Reserved
Bit  24:    Data Page (DP)
Bits 23-16: PDU Format (PF)
Bits 15-8:  PDU Specific (PS) - group extension or destination
Bits 7-0:   Source Address (SA)

PGN = (DP << 16) | (PF << 8) | (PS if PF >= 240 else 0)

Contoh Penyahkodan Bingkai CAN

 CAN ID: 0x18F00400
Binary: 00011000111100000000010000000000

Priority:  0x6 (bits 28-26) = 6 (normal priority)
Reserved:  0   (bit 25)
DP:        0   (bit 24)
PF:        0xF0 (bits 23-16) = 240 (broadcast)
PS:        0x04 (bits 15-8)  = 4 (group extension)
SA:        0x00 (bits 7-0)   = 0 (engine controller)

PGN = (0 << 16) | (240 << 8) | 4 = 61444 (EEC1 - Engine Controller 1)

Mula Pantas

1. Bina Simulator Kenderaan

 cd build
cmake ..
make gva-vehicle-sim

2. Sediakan CAN Maya

 sudo scripts/test/j1939/setup-vcan.sh

3. Mulakan Simulator Kenderaan

 # GUI mode with OpenDRIVE track
./build/bin/gva-vehicle-sim \
  --domain=0 \
  --opendrive=data/opendrive/ZalaZONE_full.xodr \
  --can-interface=vcan0

# Headless mode with J1939 only
./build/bin/gva-vehicle-sim \
  --domain=0 \
  --can-interface=vcan0 \
  --headless

4. Mulakan Gerbang J1939

 ./build/bin/gva-j1939-gateway \
  --domain=0 \
  --interface=vcan0 \
  --config=/etc/gva/j1939-config.json

5. Pantau dengan LDMX

 ./build/bin/ldmx
# Navigate to J1939 tab to see live parameters

Konfigurasi

Konfigurasi Simulator Kenderaan

Cipta vehicle-sim-config.json :

 {
  "j1939": {
    "enabled": true,
    "sourceAddress": 0,
    "gatewayResourceId": 1000,
    "updateRateHz": 10
  },
  "vehicle": {
    "maxSpeed": 120.0,
    "maxRpm": 6000,
    "gearRatios": [3.5, 2.5, 1.8, 1.3, 1.0, 0.8],
    "engineIdleRpm": 800
  }
}

Konfigurasi Gerbang J1939

Lihat /etc/gva/j1939-config.json untuk definisi PGN/SPN dan parameter penskalaan.

Kes Penggunaan

1. Pembangunan HMI

• Membangunkan papan pemuka kenderaan tanpa kenderaan fizikal
• Uji pemaparan dan animasi kluster instrumen
• Sahkan ambang amaran/penggera

2. Pengujian Algoritma

• Uji algoritma pemanduan eko dengan penggunaan bahan api simulasi
• Sahkan logik penyelenggaraan ramalan
• Uji proses membuat keputusan pemanduan autonomi

3. Pengujian Integrasi

• Sahkan aliran data hujung ke hujung: CAN → DDS → Aplikasi
• Prestasi gerbang ujian di bawah beban
• Sahkan penyegerakan data merentasi subsistem

4. Latihan & Demonstrasi

• Persekitaran selamat untuk latihan pengendali
• Demonstrasi pelanggan tanpa kenderaan
• Alat pendidikan untuk seni bina GVA

Ciri-ciri Prestasi

Perbandingan: Fizikal vs. Simulasi

Penyelesaian masalah

Isu-isu Biasa

Antara Muka CAN Tidak Ditemui

 # Verify vcan0 exists
ip link show vcan0

# Recreate if needed
sudo scripts/test/j1939/setup-vcan.sh

Tiada Mesej DDS

 # Check gateway is running
pgrep -a gva-j1939-gateway

# Verify domain ID matches
./build/bin/gva-j1939-gateway --domain=0
./build/bin/gva-vehicle-sim --domain=0

Gerbang Tidak Menyahkod Mesej

 # Check CAN frames are being sent
candump vcan0

# Verify configuration file
cat /etc/gva/j1939-config.json

Minta demonstrasi hari ini.