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[apps/agl-service-can-low-level.git] / README.md
1 # Low level CAN signaling binder
2
3 ## Abstract
4
5 Low level CAN bus binder, based upon OpenXC vi-firmware project.
6
7 Purpose of this project is to offer a low level binding to an AGL platform, idea remains the same than OpenXC project.
8
9 It's meant to generate from a JSON file describing CAN messages and diagnostic message (OBD2 for now), a cpp file to integrate with the project.
10
11 Once generated binding is built with it and result will be a widget file to install on an AGL target system.
12
13 ![OpenXC_to_AGL][OpenXC_to_AGL]
14
15 ## AGL CAN binding architecture proposal
16
17 Bring CAN management into the AGL project is more than allowing decode and print CAN messages, lot of tools can do that (Wireshark, CAN-utils, ...).
18
19 The goal is to provide a common API and abstraction to the CAN bus then you can bring some more high level functionnalities to the system.
20
21 CAN binding will be separated in two parts:
22
23 ![CAN_mapping][CAN_mapping]
24
25 - High level: Binding from which others applications will connect to.
26 It will provides valuable access to the CAN bus by aggregate signals or providing new signals from several originals. For example, a signal exposing whether or not a door is open, no matter which one it is. Also, we can imagine an application which supervise if there is no one in the car but moving (1m, 2m ?) to alert the owner of an unexpected behavior. The high level binding will sends a single event representing that behavior to the application which in turn will send a phone message to.
27
28 - Low level: Decode messages that transit and send event through **Application Framework** to the subscribers with human readable message. It provides some basic access to the bus + some basic mathematical, statistical features (last_values, min, max, timestamps, averaging) as well as basic filter to get discerning signal only (This part are not implemented yet in the low level).
29
30
31 ![Binding_architecture][CAN_bindings_communication]
32
33 Last be not least, the low level binding can be shipped as binary only using OpenXC inspired [generator][generator].
34
35 # Prerequirements
36
37 - Make sure you already have set up the AGL SDK before using the following [guide][SDK_instructions].
38
39 - This repo make use of git submodule, make sure to execute the following commands from the repository once cloned :
40
41 ```bash
42 $ git submodule init
43 $ git submodule update
44 ```
45
46 - An [USB CAN adapter][USB_CAN] connected to OBD2 connector through the [right cable][OBD2_cable].
47
48 - Make sure you have installed the AGL generator else you aren't able to generate custom low-level CAN binding. Generator can be found [here][generator] with the attached instruction to install and run it. It will produce a *configuration-generated.cpp* file to paste in the source, *src/*, directory.
49
50 # Getting started
51
52 ## Compile and install the binding
53
54 With an AGL SDK environment correctly set, I encourage you to set the TARGET variable in the root CMakeLists.txt file if you have an AGL target already running in your network.
55
56 Then you can directly build and install the binding and source directory on your target system.
57
58 Execute commands to get your binding compile :
59
60 ```bash
61 $ mkdir build
62 $ cd build
63 $ cmake ..
64 $ make
65 ```
66
67 And if you have set TARGET variable, you can install it on your AGL system :
68
69 ```bash
70 $ make install
71 [ 16%] Built target bitfield
72 [ 27%] Built target isotp
73 [ 40%] Built target openxc
74 [ 48%] Built target uds
75 [ 97%] Built target low-can-binding
76 [100%] Built target widget
77 Install the project...
78 -- Install configuration: ""
79 true
80 { "added": "low-can-binding@0.1" }
81 ```
82
83 It's possible that you'll see the following message :
84
85 ```bash
86 Error org.freedesktop.DBus.Error.Failed: "system error"
87 ```
88 It's because installation remove the binding before installing it.
89
90 If it is the first time that you make the installation then you'll have this message in place of ***true***.
91
92 To install it manually, you need to copy the *low-can-binding.wgt* file on your target, then from it execute the following commands :
93
94 On your host, to copy over the network :
95 ```bash
96 $ scp low-can-binding.wgt root@<target_IP>:~
97 ```
98
99 On the target, assuming ***wgt*** file is in the root home directory :
100
101 ```bash
102 ~# afm-util install low-can-binding.wgt
103 { "added": "low-can-binding@0.1" } 
104 ```
105 ## Install AFB Websocket CLI client to test the binding.
106
107 You can test it using afb-client-demo CLI tool provided by the RPM package *libafbwsc-dev*.
108
109 You can find this package in your build environment, using docker SDK recommended setup the file is */xdt/build/tmp/deploy/rpm/<your-target-arch>/*. 
110
111 Using Renesas RCar Gen2, Porter board, you have to copy the file like this if your board is connected to your network and you know its IP address:
112
113 ```bash
114 $ scp /xdt/build/tmp/deploy/rpm/cortex15hf_neon/libafbwsc-dev-1.0-r0.cortexa15hf_neon.rpm root@<target_IP>:~
115 ```
116
117 Else, you have to copy into the SDcard with the AGL image installed on it.
118
119 From the docker image copy RPM to the shared directory between docker image and your host:
120
121 ```bash
122 $ cp /xdt/build/tmp/deploy/rpm/cortex15hf_neon/libafbwsc-dev-1.0-r0.cortexa15hf_neon.rpm ~/share
123 ```
124
125 Then plugin you SDcard in your Linux host (Windows can't read ext4 filesystem AGL runs on) and copy RPM file on it.
126
127 From you host, identify SDcard block device node here it is **sdc** with the correct capacity automounted by the desktop manager:
128
129 ```bash
130 $ lsblk
131 loop1                                                                                     7:1    0     2G  0 loop 
132 └─docker-253:0-3146365-pool                                                             253:3    0   100G  0 dm   
133   └─docker-253:0-3146365-e9f80849a2681e18549d3a4238cbf031e44052e36cd88a0abf041804b799b61c
134     253:4    0    10G  0 dm   /var/lib/docker/devicemapper/mnt/e9f80849a2681e18549d3a4238cbf031e44052e36cd88a0abf041804b799b61c
135 sdb                                                                                       8:16   0 238.5G  0 disk 
136 ├─sdb2                                                                                    8:18   0   238G  0 part 
137 │ └─Shamash-agl                                                                         253:1    0   238G  0 lvm  /home/claneys/Workspace/agl-docker
138 └─sdb1                                                                                    8:17   0   500M  0 part /boot
139 sr0                                                                                      11:0    1  1024M  0 rom  
140 loop0                                                                                     7:0    0   100G  0 loop 
141 └─docker-253:0-3146365-pool                                                             253:3    0   100G  0 dm   
142   └─docker-253:0-3146365-e9f80849a2681e18549d3a4238cbf031e44052e36cd88a0abf041804b799b61c
143     253:4    0    10G  0 dm   /var/lib/docker/devicemapper/mnt/e9f80849a2681e18549d3a4238cbf031e44052e36cd88a0abf041804b799b61c
144 sdc                                                                                       8:32   1  14.9G  0 disk 
145 └─sdc1                                                                                    8:33   1     2G  0 part /run/media/claneys/97f418a5-612f-44e9-b968-a19505695151
146 sda                                                                                       8:0    0 931.5G  0 disk 
147 ├─sda2                                                                                    8:2    0   500G  0 part 
148 │ ├─Shamash-home                                                                        253:2    0   150G  0 lvm  /home
149 │ └─Shamash-root                                                                        253:0    0    50G  0 lvm  /
150 └─sda1                                                                                    8:1    0    16G  0 part [SWAP]
151 ```
152
153 Copy, still from your host:
154
155 **Careful : Make sure to sync IO with sync command before unplug your SDcard. It could be corrupted if removed before all pending IO aren't done.**
156
157 ```bash
158 $ sudo cp ~/devel/docker/share/libafbwsc-dev-1.0-r0.cortexa15hf_neon.rpm /run/media/claneys/97f418a5-612f-44e9-b968-a19505695151/home/root
159 $ sync
160 ```
161
162 Insert the modified SDcard in your Porter board and boot from it. Your are ready to go.
163
164 ## Configure the AGL system
165
166 ### Virtual CAN device
167
168  Connected to the target, here is how to load the virtual CAN device driver and set up a new vcan device :
169
170 ```bash
171  ~# modprobe vcan
172  ~# ip link add vcan0 type vcan
173  ~# ip link set vcan0 up
174  ```
175
176 ### CAN device using the USB CAN adapter
177
178 Using real connection to CAN bus of your car using the USB CAN adapter connected to the OBD2 connector. (This instruction assuming a speed of 500000kbps for your device, you can try supported bitrate like 125000, 250000 if 500000 doesn't work) :
179
180 ```bash
181 ~# modprobe can
182 ~# ip link set can0 type can bitrate 500000
183 ~# ip link set can0 up
184 ~# ip link show can0
185   can0: <NOARP,UP,LOWER_UP,ECHO> mtu 16 qdisc pfifo_fast state UNKNOWN qlen 10
186     link/can 
187     can state ERROR-ACTIVE (berr-counter tx 0 rx 0) restart-ms 0 
188     bitrate 500000 sample-point 0.875 
189     tq 125 prop-seg 6 phase-seg1 7 phase-seg2 2 sjw 1
190     sja1000: tseg1 1..16 tseg2 1..8 sjw 1..4 brp 1..64 brp-inc 1
191     clock 16000000
192 ```
193
194 ## Configure the binding
195
196 Configure the binding specifying in the JSON configuration file the CAN device(s) that it will to connect to. Edit file */var/lib/afm/applications/low-can-binding/0.1/can_buses.json* and change the CAN device name to the one you have :
197
198 ```json
199 {
200         "canbus":  "can0"
201 }
202 ```
203
204 If you have several specify CAN bus devices using an array:
205
206 ```json
207 {
208         "canbus": [ "vcan0", "can0" ]
209 }
210 ```
211
212 ## Run it, test it, use it !
213
214 You can run the binding using **afm-util** tool, here is the classic way to go :
215
216 ```bash
217 ~# afm-util run low-can-binding@0.1
218 1
219 ```
220
221 You can find instructions to use afm-util tool [here][afm-util], as well as documentation about Application Framework.
222
223 But you can't control nor interact with it because you don't know security token that **Application Framework** gave it at launch.
224
225 So, to test it, it is better to launch the binding manually. In the following example, we will use port **1234** and left empty security token for testing purpose :
226
227 ```bash
228 ~#  afb-daemon --ldpaths=/usr/lib/afb:/var/lib/afm/applications/low-can-binding/0.1/libs/ --rootdir=/var/lib/afm/applications/low-can-binding/0.1/ --port=1234 --token=
229 NOTICE: binding [/usr/lib/afb/afb-dbus-binding.so] calling registering function afbBindingV1Register
230 NOTICE: binding /usr/lib/afb/afb-dbus-binding.so loaded with API prefix dbus
231 NOTICE: binding [/usr/lib/afb/authLogin.so] calling registering function afbBindingV1Register
232 NOTICE: binding /usr/lib/afb/authLogin.so loaded with API prefix auth
233 NOTICE: binding [/var/lib/afm/applications/low-can-binding/0.1/libs//low-can-binding.so] calling registering function afbBindingV1Register
234 NOTICE: binding /var/lib/afm/applications/low-can-binding/0.1/libs//low-can-binding.so loaded with API prefix low-can
235 NOTICE: Waiting port=1234 rootdir=/var/lib/afm/applications/low-can-binding/0.1/
236 NOTICE: Browser URL= http:/*localhost:1234
237 NOTICE: vcan0 device opened and reading {binding low-can}
238 NOTICE: Initialized 1/1 can bus device(s) {binding low-can}
239 ```
240
241 Then connect to the binding using previously installed ***AFB Websocket CLI*** tool :
242
243 ```bash
244 ~# afb-client-demo ws://localhost:1234/api?token=
245 ```
246
247 You will be on an interactive session where you can pass ask directly to the binding API.
248
249 Binding provide at this moment 2 verbs, subscribe and unsubscribe, which can take argument by a JSON **event** object.
250
251 The argument value is the CAN message name as described in the JSON file used to generate cpp file for the binding.
252
253 To use the ***AFB Websocket CLI*** tool, a command line will be like the following :
254
255 ```
256 <api> <verb> <arguments>
257 ```
258
259 Where API will be : ***low-can***.
260 Verb : ***subscribe*** or ***unsubscribe***
261 Arguments : ***{ "event": "driver.doors.open" }***
262
263 ### Subscription and unsubscription
264
265 You can ask to subscribe to chosen CAN event with a call to *subscribe* API verb with the CAN messages name as JSON argument.
266
267 For example from a websocket session:
268
269 ```bash
270 low-can subscribe { "event": "doors.driver.open" }
271 ON-REPLY 1:low-can/subscribe: {"jtype":"afb-reply","request":{"status":"success","uuid":"a18fd375-b6fa-4c0e-a1d4-9d3955975ae8"}}
272 ```
273
274 Subscription and unsubscription can take wildcard in their *event* value. 
275
276 To reveive all doors events :
277
278 ```bash
279 low-can subscribe { "event" : "doors*" }
280 ON-REPLY 1:low-can/subscribe: {"jtype":"afb-reply","request":{"status":"success","uuid":"511c872e-d7f3-4f3b-89c2-aa9a3e9fbbdb"}}
281 ```
282
283 Then you will receive an event each time a CAN message is decoded for the event named *doors.driver.open*
284
285 ```
286 ON-EVENT low-can/messages.doors.driver.open({"event":"low-can\/messages.doors.driver.open","data":{"name":"messages.doors.driver.open","value":true},"jtype":"afb-event"})
287 ```
288
289 Notice that event shows you that the CAN event is named *messages.doors.driver.open* but you ask for event about *doors.driver.open*.
290
291 This is because all CAN messages or diagnostic messages are prefixed by the JSON parent node name, **messages** for CAN messages and **diagnostic_messages** for diagnostic messages like OBD2.
292
293 This will let you subscribe or unsubcribe to all signals at once, not recommended, and better make filter on subscribe operation based upon their type. Examples:
294
295 ```
296 low-can subscribe { "event" : "*speed*" } --> will subscribe to all messages with speed in their name. Search will be make without prefix for it.
297 low-can subscribe { "event" : "speed*" } --> will subscribe to all messages begin by speed in their name. Search will be make without prefix for it.
298 low-can subscribe { "event" : "messages*speed*" } --> will subscribe to all CAN messages with speed in their name. Search will be on prefixed messages here.
299 low-can subscribe { "event" : "messages*speed" } --> will subscribe to all CAN messages ending with speed in their name. Search will be on prefixed messages here.
300 low-can subscribe { "event" : "diagnostic*speed*" } --> will subscribe to all diagnostic messages with speed in their name. Search will be on prefixed messages here.
301 low-can subscribe { "event" : "diagnostic*speed" } --> will subscribe to all diagnostic messages ending with speed in their name. Search will be on prefixed messages here.
302 ```
303
304 You can stop receiving event from it by unsubscribe the signal the same way you did for subscribe
305
306 ```bash
307 low-can unsubscribe { "event": "doors.driver.open" }
308 ON-REPLY 2:low-can/unsubscribe: {"jtype":"afb-reply","request":{"status":"success"}}
309 low-can unsubscribe { "event" : "doors*" }
310 ON-REPLY 3:low-can/unsubscribe: {"jtype":"afb-reply","request":{"status":"success"}}
311 ```
312
313 [OpenXC_to_AGL]: images/OpenXC_to_AGL.png "From OpenXC firmware to AGL binding"
314 [CAN_bindings_communication]: images/CAN_bindings_communication.png "Communication between CAN bindings and third applications"
315 [CAN_mapping]: images/CAN_level_mapping.png "CAN low and high level bindings mapping"
316
317 [USB_CAN]: http://reference.com/ "USB CAN adapter recommended"
318 [OBD2_cable]: http://foo.bar/ "OBD2<->DB9 recommended cable"
319 [SDK_instructions]: http://docs.iot.bzh/docs/getting_started/en/dev/reference/setup-sdk-environment.html "Setup SDK environment"
320 [generator]: http://github.com/iotbzh/can-config-generator "AGL low level CAN binding Generator"
321 [afm-util]: http://docs.iot.bzh/docs/apis_services/en/dev/reference/af-main/afm-daemons.html#using-afm-util "afm-util usage"