HackerBoxes 0013: Автоспорт: 12 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:05

АВТОСПОРТ: Энэ сард HackerBox хакерууд автомашины электроникийн талаар судалж байна. Энэхүү зааварчилгаа нь HackerBoxes #0013 -тэй ажиллах мэдээллийг агуулдаг. Хэрэв та ийм шуудангийн хайрцгийг сар бүр хүлээн авахыг хүсч байвал HackerBoxes.com дээр бүртгүүлж, хувьсгалд нэгдэх цаг болжээ!

Энэхүү HackerBox -ийн сэдэв ба сургалтын зорилго:

• NodeMCU -ийг Arduino -д тохируулах
• 2WD машины иж бүрдэл угсрах
• 2WD машины иж бүрдлийг удирдахын тулд NodeMCU -ийг холбож байна
• Blynk ашиглан NodeMCU -ийг WiFi -ээр хянах
• Автономит навигацийн мэдрэгчийг ашиглах
• Автомашины оношлогоо (OBD) -тэй ажиллах

HackerBoxes бол DIY цахилгаан хэрэгсэл, компьютерийн технологийн захиалгын хайрцагны үйлчилгээ юм. Бид бол хоббичид, бүтээгчид, туршигчид юм. Гарагийг хакердах!

Алхам 1: HackerBoxes 0013: Хайрцагны агуулга

• HackerBoxes #0013 цуглуулах лавлах карт
• 2WD автомашины явах эд анги
• NodeMCU WiFi процессорын модуль
• NodeMCU -ийн мотор бамбай
• Мотор бамбайнд зориулсан холбогч блок
• Зайны хайрцаг (4 x AA)
• HC-SR04 хэт авианы хүрээ мэдрэгч
• TCRT5000 IR цацруулагч мэдрэгч
• DuPont эмэгтэй, эмэгтэй үсэрч 10 см
• Улаан лазерын хоёр модуль
• Mini-ELM327 самбар дээрх оношлогоо (OBD)
• Онцгой HackerBoxes Racing Decal

Ашиг тустай бусад зүйлүүд:

• Дөрвөн АА батерей
• Хоёр талт хөөс соронзон хальс эсвэл тууз
• microUSB кабель
• Ухаалаг утас эсвэл таблет
• Arduino IDE бүхий компьютер

Хамгийн гол нь танд адал явдал, DIY сүнс, хакеруудын сониуч зан хэрэгтэй болно. Хардкор хоббичин электроник нь үргэлж амар байдаггүй, гэхдээ та адал явдалд дуртай байж, тэвчээртэй байж, төслүүдээ ажил хэрэг болгосноор маш их сэтгэл ханамжийг олж авах болно. Алхам бүрийг аажмаар хийж, нарийн ширийн зүйлийг анхаарч, тусламж хүсэхээс бүү эргэлзээрэй.

Алхам 2: Автомашины электроник ба өөрөө жолооддог машинууд

Автомашины электроник бол замын тээврийн хэрэгсэлд ашигладаг аливаа электрон систем юм. Үүнд карпутер, телематик, машин доторх зугаа цэнгэлийн систем гэх мэт орно. Автомашины цахилгаан хэрэгсэл нь хөдөлгүүрийг хянах шаардлагаас үүдэлтэй юм. Эхнийх нь хөдөлгүүрийн үйл ажиллагааг хянахад ашиглагддаг байсан бөгөөд хөдөлгүүрийн хяналтын нэгж (ECU) гэж нэрлэгддэг байв. Цахим хяналтыг автомашины хэрэглээнд ашиглах болсон тул ECU гэсэн товчлол нь "электрон удирдлагын нэгж" гэсэн ерөнхий утгыг авч, дараа нь тодорхой ECU -ийг боловсруулсан болно. Одоо ECU нь модульчлагдсан байна. Хөдөлгүүрийн хяналтын модуль (ECM) эсвэл дамжуулах хяналтын модуль (TCM) гэсэн хоёр төрөл багтдаг. Орчин үеийн машин нь 100 хүртэлх ECU -тай байж болно.

Радио удирдлагатай автомашин (R/C машин) нь тусгай дамжуулагч эсвэл алсын удирдлага ашиглан алсаас удирдах боломжтой автомашин эсвэл ачааны машин юм. "R/C" гэсэн нэр томъёог "алсын удирдлагатай" ба "радио удирдлагатай" гэсэн хоёр утгаар ашигладаг байсан боловч өнөө үед "R/C" -ийг ихэвчлэн ашигладаг нь радио давтамжийн холболтоор удирддаг тээврийн хэрэгслийг хэлдэг.

Автономит машин (жолоочгүй машин, өөрөө жолооддог машин, робот машин) нь хүрээлэн буй орчноо мэдэрч, хүний оролцоогүйгээр жолоодох чадвартай тээврийн хэрэгсэл юм. Автономит машинууд радар, лидар, GPS, odometry, компьютерийн алсын хараа гэх мэт төрөл бүрийн техник ашиглан хүрээлэн буй орчныг илрүүлж чаддаг. Дэвшилтэт хяналтын системүүд нь мэдрэхүйн мэдээллийг тайлбарлаж, навигацийн зохих зам, саад бэрхшээл, холбогдох тэмдэглэгээг тодорхойлдог. Автономит автомашинууд мэдрэхүйн өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийх чадвартай бөгөөд зам дээрх өөр өөр машинуудыг ялгах чадвартай байдаг бөгөөд энэ нь хүссэн газар хүрэх замыг төлөвлөхөд маш их хэрэгтэй байдаг.

Алхам 3: NodeMCU -д зориулсан Arduino

NodeMCU бол нээлттэй эх сурвалжтай IoT платформ юм. Үүнд Espressif системээс ESP8266 Wi-Fi SoC дээр ажилладаг програм хангамж, ESP-12 модульд суурилсан техник хангамж багтсан болно.

Arduino IDE -ийг NodeMCU модулийг бусад Arduino хөгжүүлэлтийн платформ шиг програмчлах зорилгоор хялбархан өргөтгөх боломжтой.

Эхлэхийн тулд та Arduino IDE (www.arduino.cc), мөн ашиглаж буй NodeMCU модуль дээрх тохирох Serial-USB чипийн драйверуудыг суулгасан эсэхээ шалгаарай. Одоогийн байдлаар ихэнх NodeMCU модулиуд нь CH340 Serial-USB чипийг агуулдаг. CH340 чипс үйлдвэрлэгч (WCH.cn) нь бүх алдартай үйлдлийн системд зориулсан драйверуудтай байдаг. Тэдний сайтын Google орчуулгын хуудсыг үзээрэй.

Ardino IDE -г ажиллуулаад тохиргоо руу ороод "Нэмэлт зөвлөлийн менежерийн URL" оруулах талбарыг олоорой.

Энэ URL дээр буулгах:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

ESP8266 -ийн ТУЗ -ийн менежерийг суулгах.

Суулгасны дараа IDE -г хааж, дараа нь дахин эхлүүлнэ үү.

NodeMCU модулийг microUSB кабель ашиглан компьютерт холбоно уу (ихэнх гар утас, таблетуудад ашигладаг).

Arduino IDE доторх самбарын төрлийг NodeMCU 1.0 болгон сонгоно уу

Бүх зүйл зөв ажиллаж байгаа гэдэгт итгэлтэй байхын тулд бид шинэ Arduino самбар дээр анивчих демо програмыг үргэлж ачаалж турших дуртай байдаг. NodeMCU нь үл хамаарах зүйл биш боловч та эмхэтгэх, байршуулахаасаа өмнө LED pin -ийг pin13 -аас pin16 болгон өөрчлөх хэрэгтэй. Arduino NodeMCU -тай илүү төвөгтэй зүйл рүү шилжихээс өмнө энэхүү хурдан тест зөв ажиллаж байгаа эсэхийг шалгаарай.

Энд өөр өөр програмын жишээнүүдээр Arduino NodeMCU -ийн тохиргооны явцыг зааж өгсөн заавар байна. Энд байгаа зорилтоос жаахан төөрөлдсөн боловч гацчихвал өөр өнцгөөс харах нь зүйтэй болов уу.

Алхам 4: 2WD автомашины явах эд анги

2WD автомашины явах эд ангийн иж бүрдэл:

• Хөнгөн цагаан явах эд анги (өнгө өөр өөр)
• Хоёр FM90 DC мотор
• Резин дугуйтай хоёр дугуй
• Чөлөөт дугуйны кастер
• Тоног төхөөрөмжийн угсралт
• Тоног төхөөрөмжийг суурилуулах

FM90 DC мотор нь FS90, FS90R, SG92R гэх мэт ердийн бичил servo -той ижил хуванцар орон сууцанд баригдсан тул бичил servo шиг харагддаг. Гэсэн хэдий ч FM90 нь servo биш юм. FM90 бол хуванцар араа галт тэрэгтэй тогтмол гүйдлийн хөдөлгүүр юм.

FM90 хөдөлгүүрийн хурдыг цахилгаан дамжуулагчийн импульсийн өргөний модуляцаар удирддаг. Чиглэлийг ямар ч сойзтой DC хөдөлгүүртэй адил цахилгаан туйлыг сольж хянадаг. FM90 нь 4-6 вольтын тогтмол гүйдэл дээр ажиллах боломжтой. Жижиг хэмжээтэй боловч энэ нь хангалттай гүйдэл авдаг тул микроконтроллерийн зүүгээр шууд хөдөлгөж болохгүй. Мотор жолооч эсвэл H-гүүр ашиглах ёстой.

FM90 DC моторын техникийн үзүүлэлтүүд:

• Хэмжээ: 32.3mm x 12.3mm x 29.9mm / 1.3 "x 0.49" x 1.2"
• Spline тоо: 21
• Жин: 8.4 гр
• Ачааллын хурд байхгүй: 110 эрг / мин (4.8 в) / 130 эрг / мин (6 в)
• Ажиллаж буй гүйдэл (ачаалалгүй): 100mA (4.8v) / 120mA (6v)
• Оргил зогсоолын эргэлт (4.8v): 1.3 кг/см/18.09 унц/инч
• Оргил зогсоолын эргэлт (6v): 1.5 кг/см/20.86 унц/инч
• Тасалгааны гүйдэл: 550mA (4.8v) / 650mA (6v)

Алхам 5: Машины явах эд анги: Механик угсралт

Энэхүү схемийн дагуу машины явах эд ангиудыг хялбархан угсарч болно.

Хоёр жижиг уут тоног төхөөрөмж байгаа гэдгийг анхаарна уу. Нэг нь 5мм-М3 хэмжээтэй 6 ширхэг гуулин бэхэлгээний тоног төхөөрөмжийг холбох шураг, самар зэргийг багтаасан болно. Энэхүү бэхэлгээний тоног төхөөрөмж нь хянагч, мэдрэгч болон бусад эд ангиудыг явах эд анги руу холбох дараагийн үе шатанд ашигтай байж болох юм.

Энэ алхамд бид угсралтын тоног төхөөрөмжийг ашиглах бөгөөд үүнд дараахь зүйлс орно.

• Хөдөлгүүрийг бэхлэх зориулалттай дөрвөн ширхэг нимгэн M2x8 боолт, тохирох жижиг самар
• Дөрвөн зузаантай M3x10 боолт ба том хэмжээтэй тохирох самар
• Дугуйг моторт бэхлэх зориулалттай бүдүүн утас бүхий PB2.0x8 хэмжээтэй хоёр эрэг

FM90 моторууд нь утаснуудыг угсарсан явах эд ангиудын ар талаас сунгахаар чиглэсэн болохыг анхаарна уу.

Алхам 6: Машины явах эд анги: Цахилгаан багц ба хянагч нэмнэ үү

ESP-12E хөдөлгүүрийн бамбай хавтан нь NodeMCU модулийг шууд залгахыг дэмждэг. Хөдөлгүүрийн бамбай нь L293DD түлхэх хөдөлгүүрийн жолоочийн чип (өгөгдлийн хуудас) агуулдаг. Хөдөлгүүрийн утсан холболтыг хөдөлгүүрийн бамбай дээрх A+/A- ба B+/B- шураг терминалуудад залгах ёстой (холбогчийг салгасны дараа). Зайны залгуурыг батерейны оролтын шураг терминал руу залгах ёстой.

Хэрэв дугуйны аль нэг нь буруу тийш эргэвэл харгалзах моторын утсыг шураг хавчаараар сольж эсвэл чиглэлийн битийг кодоор нь эргүүлж болно (дараагийн алхам).

Зайны оролтын хангамжийг идэвхжүүлэхийн тулд моторын бамбай дээр хуванцар цахилгаан товч байдаг. Холбогчийг хөдөлгүүрийн бамбайгаас NodeMCU руу дамжуулахад ашиглаж болно. Холбогчийг суулгаагүй бол NodeMCU нь USB кабелиар өөрийгөө тэжээх боломжтой. Холбогч блок суурилуулсан (зурагт үзүүлсэн шиг), батерейны хүч нь моторыг хангаж, мөн NodeMCU модуль руу хөтөлдөг.

Хөдөлгүүрийн бамбай болон батерейны багцыг хөнгөн цагаан явах эд ангиудад байгаа нүхтэй шурагны нүхийг доторлосноор явах эд анги руу холбож болно. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийг хоёр талт хөөс соронзон хальс эсвэл наалдамхай хилэн тууз ашиглан явах эд анги дээр бэхлэх нь илүү хялбар болно.

Алхам 7: Машины явах эд анги: Програмчлал ба Wi-Fi хяналт

Blynk бол Arduino, Raspberry Pi болон бусад техник хангамжийг интернетээр удирдах iOS болон Android програмтай платформ юм. Энэ бол дижитал хяналтын самбар бөгөөд та виджетээ чирж, буулгах замаар төслийнхөө график интерфэйсийг бий болгож чадна. Бүх зүйлийг тохируулах нь үнэхээр энгийн бөгөөд та тэр даруй тонгорч эхэлнэ. Блинк таныг онлайнаар олж авах бөгөөд таны эд зүйлсийн интернетэд бэлэн байх болно.

Энд оруулсан HBcar.ino Arduino скрипт нь 2WD машины явах эд анги дээрх моторыг удирдахын тулд Blynk төслийн дөрвөн товчлуурыг (урагш, урвуу, баруун, зүүн) хэрхэн холбохыг харуулж байна.

Эмхэтгэхээс өмнө програмын гурван мөрийг өөрчлөх шаардлагатай.

• Wi-Fi SSID (таны Wi-Fi хандалтын цэгийн хувьд)
• Wi-Fi нууц үг (таны Wi-Fi хандалтын цэгийн хувьд)
• Blynk Зөвшөөрлийн Токен (таны Blynk төслөөс)

Жишээ кодоос хөдөлгүүрийн бамбай дээрх L293DD чипийг дараах байдлаар холбосон болохыг анхаарна уу.

• Моторын хурдны хувьд GPIO pin 5
• А хөдөлгүүрийн чиглэлийн GPIO зүү 0
• Моторын B хурдны GPIO pin 4
• Б хөдөлгүүрийн чиглэлийн GPIO зүү 2

Алхам 8: Автономит навигацийн мэдрэгч: Хэт авианы хүрээ хайгч

HC-SR04 хэт авианы хүрээ хайгч (өгөгдлийн хуудас) нь 2см-ээс 400см хүртэлх хэмжээсийг 3мм хүртэл нарийвчлалтайгаар хангаж чаддаг. HC-SR04 модуль нь хэт авианы дамжуулагч, хүлээн авагч, хяналтын хэлхээг агуулдаг.

HC-SR04-ийн тээглүүрт дөрвөн эмэгтэй эмэгтэй холбогчийг холбосны дараа зарим соронзон хальсыг боож боох нь холболтыг хөнгөн цагаан явах эд анги руу богиносгохоос хамгаалж, урд талын үүрэнд бэхлэх уян хатан массыг өгөх болно. явах эд анги.

Энэ жишээнд HC-SR04 дээрх дөрвөн тээглүүрийг моторын бамбай руу холбож болно.

• VCC (HC-SR04 дээр) VIN-ээс (мотор бамбай дээр)
• Гох (HC-SR04 дээр) D6 хүртэл (мотор бамбай дээр)
• Цуурай (HC-SR04 дээр) D7 хүртэл (мотор бамбай дээр)
• GND (HC-SR04 дээр)-GND (мотор бамбай дээр)

VIN нь зөвхөн 5V шаардлагатай HC-SR04-т ойролцоогоор 6VDC нийлүүлэх болно. Гэсэн хэдий ч энэ нь сайн ажиллаж байгаа бололтой. Бусад боломжтой цахилгаан төмөр зам (3.3V) нь HC-SR04 модулийг тэжээхэд хангалттай байдаг (үүнийг туршаад үзээрэй), гэхдээ заримдаа хүчдэл хангалтгүй байдаг.

Үүнийг холбосны дараа HC-SR04-ийн ажиллагааг шалгахын тулд NodeMCUping.ino жишээ кодыг туршиж үзээрэй. Мэдрэгчээс аливаа объект хүртэлх зайг цуваа дэлгэц дээр (9600 самбар) сантиметрээр хэвлэнэ. Манай захирагчийг аваад үнэн зөв эсэхийг шалгаарай. Гайхалтай биш гэж үү?

Одоо танд ийм сануулга байгаа бол мөргөлдөхөөс зайлсхийж, бие даасан тээврийн хэрэгслийг туршиж үзээрэй.

1. <10см зай хүртэлх урагш
2. зогсоох
3. бага зайг урвуулах (заавал биш)
4. санамсаргүй өнцөг эргүүлэх (цаг)
5. 1 -р алхам руу хүрнэ үү

Ерөнхий мэдээлэл авахын тулд HC-SR04 модулийг ашиглах дэлгэрэнгүй мэдээллийг агуулсан видео бичлэгийг энд оруулав.

Алхам 9: Автономит навигацийн мэдрэгч: Хэт улаан туяаны (IR) тусгал

IR Reflective Sensor модуль нь өнгө, зайг илрүүлэхийн тулд TCRT5000 (мэдээллийн хуудас) ашигладаг. Модуль нь IR гэрлийг ялгаруулж, дараа нь тусгал хүлээн авсан эсэхийг илрүүлдэг. Гадаргуу нь цагаан эсвэл хар өнгөтэй болохыг мэдрэх чадварын ачаар энэ мэдрэгчийг робот, мэдээллийн тоолуур дээр автоматаар бүртгэх үед ашигладаг.

Хэмжих зай нь 1 мм -ээс 8 мм -ийн хооронд, төв цэг нь ойролцоогоор 2.5 мм байна. Мэдрэмжийг тохируулах самбар дээрх потенциометр байдаг. IR диод нь модулийг цахилгаан тэжээлд холбоход тасралтгүй IR гэрэл ялгаруулдаг. Хэт улаан туяаны гэрлийг тусгаагүй тохиолдолд триод унтраалттай байх бөгөөд дижитал (D0) гаралт нь LOW логикийг харуулна.

Алхам 10: Лазер туяа

Эдгээр нийт 5 мВт 5Вт лазер модулиудыг 5В хүч чадалтай бараг бүх зүйлд улаан лазер туяа нэмэхэд ашиглаж болно.

Эдгээр модулиуд амархан гэмтэх боломжтой тул HackerBox #0013 нь нөөцлөлт хийх хосуудыг агуулдаг. Лазер модулиуддаа анхаарал тавь!

Алхам 11: Автомашины самбар дээрх оношлогоо (OBD)

Онгоцны оношлогоо (OBD) нь автомашины нэр томъёо бөгөөд тээврийн хэрэгслийн өөрийгөө оношлох, мэдээлэх чадварыг илэрхийлдэг. OBD систем нь тээврийн хэрэгслийн эзэмшигч эсвэл засварын техникчдэд янз бүрийн тээврийн хэрэгслийн дэд системийн статусыг олж авах боломжийг олгодог. OBD-ээр дамжуулан олж болох оношлогооны мэдээллийн хэмжээ 1980-аад оны эхээр тээврийн хэрэгслийн компьютерын хувилбарыг нэвтрүүлснээс хойш маш олон янз байдаг. OBD -ийн анхны хувилбарууд нь асуудал илэрсэн тохиолдолд эвдрэлийн заагч гэрлийг асаах боловч асуудлын мөн чанарын талаар ямар ч мэдээлэл өгөхгүй болно. Орчин үеийн OBD-ийн хэрэгжилтүүд нь стандарт тоон холбооны портыг ашиглан бодит цагийн мэдээллээр хангадаг бөгөөд оношлогооны алдааны код эсвэл DTC-ээс гадна автомашины эвдрэлийг хурдан олж тогтоох боломжийг олгодог.

OBD-II бол чадвар, стандартчиллын аль алиных нь сайжруулалт юм. OBD-II стандарт нь оношлогооны холбогч ба түүний холболт, цахилгаан дохионы протокол, мессежийн форматыг тодорхойлдог. Түүнчлэн, тус бүрийн өгөгдлийг хэрхэн кодлох талаар хянах автомашины параметрүүдийн нэр дэвшигчдийн жагсаалтыг өгдөг. Тээврийн хэрэгслийн батерейнаас скан хийх хэрэгслийг тэжээлээр хангадаг холбогч дээр зүү байдаг бөгөөд энэ нь скан хийх хэрэгслийг тэжээлийн эх үүсвэрт тусад нь холбох шаардлагагүй болно. OBD-II оношлогооны алдааны кодууд нь 4 оронтой бөгөөд урд нь үсгээр бичигдсэн болно: хөдөлгүүр ба дамжуулалт (цахилгаан дамжуулах хэсэг) P, их бие B, явах эд анги C, сүлжээний хувьд U. Үйлдвэрлэгчид OBD-II-ийн бодит хэрэгжилтэд өгөгдлийн параметрүүдийг нэмж оруулах боломжтой бөгөөд үүнд бодит цагийн өгөгдлийн хүсэлт, алдааны код зэрэг орно.

ELM327 бол орчин үеийн ихэнх автомашинд байдаг самбар дээрх оношлогоо (OBD) интерфэйстэй харилцах програмчлагдсан микроконтроллер юм. ELM327 командын протокол нь PC-OBD интерфэйсийн хамгийн алдартай стандартуудын нэг бөгөөд бусад үйлдвэрлэгчид хэрэгжүүлдэг. Анхны ELM327 нь Microchip Technology -ийн PIC18F2480 микроконтроллер дээр хэрэгждэг. ELM327 нь доод түвшний протоколыг хураангуйлдаг бөгөөд UART-ээр дуудах боломжтой энгийн интерфэйсийг ихэвчлэн гар оношлогооны хэрэгсэл эсвэл USB, RS-232, Bluetooth эсвэл Wi-Fi-ээр холбогдсон компьютерийн програмаар хангадаг. Ийм програм хангамжийн функц нь тээврийн хэрэгслийн нэмэлт хэрэгсэл, алдааны кодыг мэдээлэх, алдааны кодыг цэвэрлэх зэрэг байж болно.

Torque нь хамгийн алдартай боловч ELM327 -т ашиглах боломжтой олон програмууд байдаг.

Алхам 12: Гарагийг хакердах

Автомашины электроникийн талаархи адал явдлыг хуваалцсанд баярлалаа. Хэрэв танд энэхүү заавар таалагдсан бөгөөд ийм электроникийн төслүүдийг сар бүр шууд шуудангийн хайрцагт хүргэхийг хүсч байвал ЭНД ДАРЖ бүртгүүлнэ үү.

Доорх сэтгэгдлүүд болон/эсвэл HackerBoxes фэйсбүүк хуудсан дээр гарч амжилтаа хуваалцаарай. Хэрэв танд ямар нэгэн асуулт байвал эсвэл ямар нэгэн зүйлд тусламж хэрэгтэй байгаа бол бидэнд мэдэгдээрэй. HackerBoxes -ийн нэг хэсэг болсонд баярлалаа. Та бүхний санал, сэтгэгдлийг байнга авч байгаарай. HackerBoxes бол таны хайрцгууд юм. Гайхамшигтай зүйл хийцгээе!