Merge remote-tracking branch 'origin/latest-nanopb' into passthrough-command
[apps/low-level-can-service.git] / README.md
index 13622d6..feb40c4 100644 (file)
--- a/README.md
+++ b/README.md
@@ -1,23 +1,56 @@
 # OpenXC Message Format Specification
 
+Version: v0.4-dev
+
 This specification is a part of the [OpenXC platform][OpenXC].
 
 An OpenXC vehicle interface sends generic vehicle data over one or more output
-interfaces (e.g. USB or Bluetooth) as JSON objects, separated by newlines.
+interfaces (e.g. USB or Bluetooth) as JSON or Protocol Buffers (protobuf).
+
+## Binary (Protocol Buffers)
+
+The binary format is encoded using [Google Protocol
+Buffers](https://code.google.com/p/protobuf/). The format is specified in the
+file `openxc.proto`. Those are published using the standard length-delimited
+method (any protobuf library should support this).
+
+The binary format is best if you need to maximize the amount of data that can be
+sent from the VI, trading off flexibility for efficiency.
+
+## JSON
+
+This document describes the JSON format and includes a high level description of
+each type and field. Each JSON message published by a VI is delimited with a
+`\0 ` character.
 
-There are two valid message types - single valued and evented.
+The JSON format is best for most developers, as it is fairly efficient and very
+flexible.
+
+### Extra Values
+
+Any of the following JSON objects may optionally include an `extras`
+field. The value may be any valid JSON object or array. The client libraries
+will do their best to parse this information into a generic format and pass it
+to your application. For example:
+
+    {"name": "steering_wheel_angle",
+        "value": 45,
+        "extras": {
+            "calibrated": false
+        }
+    }
+
+### Single Valued
 
 There may not be a 1:1 relationship between input and output signals - i.e. raw
 engine timing CAN signals may be summarized in an "engine performance" metric on
 the abstract side of the interface.
 
-## Single Valued
-
 The expected format of a single valued message is:
 
     {"name": "steering_wheel_angle", "value": 45}
 
-## Evented
+### Evented
 
 The expected format of an event message is:
 
@@ -26,54 +59,379 @@ The expected format of an event message is:
 This format is good for something like a button event, where there are two
 discrete pieces of information in the measurement.
 
+### Raw CAN Message format
+
+The format for a raw CAN message:
+
+    {"bus": 1, "id": 1234, "data": "0x12345678"}
+
+**bus** - the numerical identifier of the CAN bus where this message originated,
+  most likely 1 or 2 (for a vehicle interface with 2 CAN controllers).
+
+**id** - the CAN message ID
+
+**data** - up to 8 bytes of data from the CAN message's payload, represented as
+  a hexidecimal number in a string. Many JSON parser cannot handle 64-bit
+  integers, which is why we are not using a numerical data type. Each byte in
+  the string *must* be represented with 2 characters, e.g. `0x1` is `0x01` - the
+  complete string must have an even number of characters. The `0x` prefix is
+  optional.
+
+### Diagnostic Messages
+
+#### Requests
+
+A diagnostic request is added or cancelled with a JSON object like this example:
+
+    { "command": "diagnostic_request",
+      "action": "add",
+      "request": {
+          "bus": 1,
+          "id": 1234,
+          "mode": 1,
+          "pid": 5,
+          "payload": "0x1234",
+          "multiple_responses": false,
+          "frequency": 1,
+          "name": "my_pid"
+        }
+      }
+    }
+
+* The `command` must be `diagnostic_request.`
+* The `action` must be included, and must be one of:
+    * `add` - create a new one-off or recurring diagnostic request.
+    * `cancel` - cancel an existing request.
+* The details of the request must be included in the `request` field, using
+  the sub-fields defined below.
+
+A diagnostic request's `bus`, `id`, `mode` and `pid` (or lack of a `pid`)
+combine to create a unique key to identify a request. These four fields will be
+referred to as the key of the diagnostic request. For example, to create a
+simple one-time diagnostic request:
+
+    { "command": "diagnostic_request",
+      "action": "add",
+      "request": {
+          "bus": 1,
+          "id": 1234,
+          "mode": 1,
+          "pid": 5
+        }
+      }
+    }
+
+Requests are completed after any responses are received (unless
+`multiple_responses` is set), or the request has timed out after a certain
+number of seconds. After a request is completed, you can re-`create` the same
+key to make another request.
+
+Requests with a `frequency` are added as *recurring* requests, e.g. to add the
+previous example as a recurring request at 1Hz:
+
+    { "command": "diagnostic_request",
+      "action": "add",
+      "request": {
+          "bus": 1,
+          "id": 1234,
+          "mode": 1,
+          "pid": 5,
+          "frequency": 1
+        }
+      }
+    }
+
+To cancel a recurring request, send a `cancel` action with the same key, e.g.:
+
+    { "command": "diagnostic_request",
+      "action": "cancel",
+      "request": {
+          "bus": 1,
+          "id": 1234,
+          "mode": 1,
+          "pid": 5
+        }
+      }
+    }
+
+Simultaneous recurring requests for the same key at different rates (e.g. 1Hz
+*and* 2Hz) is not supported. However, non-recurring ("one-off") requests may
+exist in parallel with a recurring request for the same key.
+
+**bus** - the numerical identifier of the CAN bus where this request should be
+    sent, most likely 1 or 2 (for a vehicle interface with 2 CAN controllers).
+
+**id** - the CAN arbitration ID for the request.
+
+**mode** - the OBD-II mode of the request - 0x1 through 0xff (1 through 9 are the
+    standardized modes and 0x22 is a common proprietary mode).
+
+**pid** - (optional) the PID for the request, if applicable.
+
+**payload** - (optional) up to 7 bytes of data for the request's payload
+    represented as a hexadecimal number in a string. Many JSON parser cannot
+    handle 64-bit integers, which is why we are not using a numerical data type.
+    Each byte in the string *must* be represented with 2 characters, e.g. `0x1`
+    is `0x01` - the complete string must have an even number of characters. The
+    `0x` prefix is optional.
+
+**name** - (optional, defaults to nothing) A human readable, string name for
+  this request. If provided, the response will have a `name` field (much like a
+  normal translated message) with this value in place of `bus`, `id`, `mode` and
+  `pid`.
+
+**multiple_responses** - (optional, false by default) if true, request will stay
+  active for a full 100ms, even after receiving a diagnostic response message.
+  This is useful for requests to the functional broadcast arbitration ID
+  (`0x7df`) when you need to get responses from multiple modules. It's possible
+  to set this to `true` for non-broadcast requests, but in practice you won't
+  see any additional responses after the first and it will just take up memory
+  in the VI for longer.
+
+**frequency** - (optional) Make this request a recurring request, at a this
+  frequency in Hz. To send a single non-recurring request, leave this field out.
+
+**decoded_type** - (optional, defaults to "obd2" if the request is a recognized
+OBD-II mode 1 request, otherwise "none") If specified, the valid values are
+`"none"` and `"obd2"`. If `obd2`, the payload will be decoded according to the
+OBD-II specification and returned in the `value` field. Set this to `none` to
+manually override the OBD-II decoding feature for a known PID.
+
+#### Responses
+
+The response to a successful request:
+
+    {"bus": 1,
+      "id": 1234,
+      "mode": 1,
+      "pid": 5,
+      "success": true,
+      "payload": "0x1234",
+      "value": 4660}
+
+and to an unsuccessful request, with the `negative_response_code` and no `pid`
+echo:
+
+    {"bus": 1,
+      "id": 1234,
+      "mode": 1,
+      "success": false,
+      "negative_response_code": 17}
+
+**bus** - the numerical identifier of the CAN bus where this response was
+    received.
+
+**id** - the CAN arbitration ID for this response.
+
+**mode** - the OBD-II mode of the original diagnostic request.
+
+**pid** - (optional) the PID for the request, if applicable.
+
+**success** -  true if the response received was a positive response. If this
+  field is false, the remote node returned an error and the
+  `negative_response_code` field should be populated.
+
+**negative_response_code** - (optional)  If requested node returned an error,
+    `success` will be `false` and this field will contain the negative response
+    code (NRC).
+
+Finally, the `payload` and `value` fields are mutually exclusive:
+
+**payload** - (optional) up to 7 bytes of data returned in the response,
+    represented as a hexadecimal number in a string. Many JSON parser cannot
+    handle 64-bit integers, which is why we are not using a numerical data type.
+
+**value** - (optional) if the response had a payload, this may be the
+    payload interpreted as an integer.
+
+The response to a simple PID request would look like this:
+
+    {"success": true, "bus": 1, "id": 1234, "mode": 1, "pid": 5, "payload": "0x2"}
+
+### Commands
+
+In addition to the `diagnostic_request` command described earlier, there are
+other possible values for the `command` field.
+
+#### Version Query
+
+The `version` command triggers the VI to inject a firmware version identifier
+response into the outgoing data stream.
+
+**Request**
+
+    { "command": "version"}
+
+**Response**
+
+    { "command_response": "version", "message": "v6.0-dev (default)"}
+
+#### Device ID Query
+
+The `device_id` command triggers the VI to inject a unique device ID (e.g. the
+MAC address of an included Bluetooth module) into into the outgoing data stream.
+
+**Request**
+
+    { "command": "device_id"}
+
+**Response**
+
+    { "command_response": "device_id", "message": "0012345678"}
+
+#### Passthrough CAN Mode
+
+The `passthrough` command controls the passthrough mode for each of the CAN
+buses. There are three passthrough modes:
+
+* `off` - Only the specified simple vehicle messages are processed and output
+  from the VI.
+* `filtered` - If the CAN acceptance filter is not otherwise disabled, only the
+  pre-defined CAN messages (i.e. those compiled with the firmware) will be
+  output in the low-level CAN format from VI.
+* `unfiltered` - All received CAN messages will be passed through from the bus
+  to the VI's output.
+
+**Request**
+
+    { "command": "passthrough"
+      "bus": 1,
+      "mode":
+    }
+
+**Response**
+
+If the bus and mode in the request were recognized, the `status` field in the
+response will be `true`. If `false`, the passthrough mode was not changed.
+
+    { "command_response": "passthrough", "status": true}
+
+### Trace File Format
+
+An OpenXC vehicle trace file is a plaintext file that contains JSON objects,
+separated by newlines (which may be either `\r\n` or `\n`, depending on the
+platform the trace file was recorded).
+
+The first line may be a metadata object, although this is optional:
+
+```
+{"metadata": {
+    "version": "v3.0",
+    "vehicle_interface_id": "7ABF",
+    "vehicle": {
+        "make": "Ford",
+        "model": "Mustang",
+        "trim": "V6 Premium",
+        "year": 2013
+    },
+    "description": "highway drive to work",
+    "driver_name": "TJ Giuli",
+    "vehicle_id": "17N1039247929"
+}
+```
+
+The following lines are OpenXC messages with a `timestamp` field added, e.g.:
+
+    {"timestamp": 1385133351.285525, "name": "steering_wheel_angle", "value": 45}
+
+The timestamp is in [UNIX time](http://en.wikipedia.org/wiki/Unix_time)
+(i.e. seconds since the UNIX epoch, 00:00:00 UTC, 1/1/1970).
+
 ## Official Signals
 
 These signal names are a part of the OpenXC specification, although some
 manufacturers may support custom message names.
 
 * steering_wheel_angle
-    * numerical, degrees
+    * numerical, -600 to +600 degrees
+    * 10Hz
 * torque_at_transmission
-    * numerical, Nm
+    * numerical, -500 to 1500 Nm
+    * 10Hz
 * engine_speed
-    * numerical, RPM
-* vehicle_speed, numerical, Kph
+    * numerical, 0 to 16382 RPM
+    * 10Hz
+* vehicle_speed
+    * numerical, 0 to 655 km/h (this will be positive even if going in reverse
+      as it's not a velocity, although you can use the gear status to figure out
+      direction)
+    * 10Hz
 * accelerator_pedal_position
     * percentage
+    * 10Hz
 * parking_brake_status
     * boolean, (true == brake engaged)
+    * 1Hz, but sent immediately on change
 * brake_pedal_status
     * boolean (True == pedal pressed)
+    * 1Hz, but sent immediately on change
 * transmission_gear_position
     * states: first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth,
-      reverse, neutral
+      ninth, tenth, reverse, neutral
+    * 1Hz, but sent immediately on change
+* gear_lever_position
+    * states: neutral, park, reverse, drive, sport, low, first, second, third,
+      fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth
+    * 1Hz, but sent immediately on change
 * odometer
     * Numerical, km
+        0 to 16777214.000 km, with about .2m resolution
+    * 10Hz
 * ignition_status
     * states: off, accessory, run, start
+    * 1Hz, but sent immediately on change
 * fuel_level
     * percentage
+    * 2Hz
 * fuel_consumed_since_restart
-    * numerical, liters (goes to 0 every time the
-  vehicle interfaces power cycles)
+    * numerical, 0 - 4294967295.0 L (this goes to 0 every time the vehicle
+      restarts, like a trip meter)
+    * 10Hz
 * door_status
     * Value is State: driver, passenger, rear_left, rear_right.
     * Event is boolean: true == ajar
+    * 1Hz, but sent immediately on change
 * headlamp_status
     * boolean, true is on
+    * 1Hz, but sent immediately on change
 * high_beam_status
     * boolean, true is on
+    * 1Hz, but sent immediately on change
 * windshield_wiper_status
     * boolean, true is on
+    * 1Hz, but sent immediately on change
 * latitude
-    * numerical
+    * numerical, -89.0 to 89.0 degrees with standard GPS accuracy
+    * 1Hz
 * longitude
-    * numerical
+    * numerical, -179.0 to 179.0 degrees with standard GPS accuracy
+    * 1Hz
+
+### Signals from Diagnostics Messages
+
+This set of signals is often retreived from OBD-II requests. The units can be
+found in the [OBD-II standard](http://en.wikipedia.org/wiki/OBD-II_PIDs#Mode_01).
+
+* engine_load
+* engine_coolant_temperature
+* barometric_pressure
+* commanded_throttle_position
+* throttle_position
+* fuel_level
+* intake_air_temperature
+* intake_manifold_pressure
+* running_time
+* fuel_pressure
+* mass_airflow
+* accelerator_pedal_position
+* ethanol_fuel_percentage
+* engine_oil_temperature
+* engine_torque
 
 License
 =======
 
-Copyright (c) 2012-2013 Ford Motor Company
+Copyright (c) 2012-2014 Ford Motor Company
 
 Licensed under the BSD license.