미니프로그램에서 CAN 신호와 시스템 변수 다루기

시작하기 전에 

미니프로그램을 작성하다보면 CAN 신호와 시스템 변수를 다루게 된다. 아래의 경우들이 있다.

 

 

1. 미니프로그램에서 CAN 신호를 읽어서 연산에 사용한다.
2. 미니프로그램에서 연산한 결과를 CAN 메시지의 신호로 전송한다.
   • 신호를 TSMaster의 그래픽, 트레이스, 판넬 창 등에서 사용할 수 있다.
   • 메시지는 blf 파일에 저장할 수 있다. (blf 파일을 csv, mat, csv 등으로 변환하여 다른 프로그램에서 읽을 수 있다.)
3. 미니프로그램에서 시스템 변수를 읽어서 연산에 사용한다.
4. 미니프로그램에서 연산한 결과를 시스템 변수에 저장한다.
   • 시스템 변수를 TSMaster의 그래픽, 트레이스, 판넬 창 등에서 사용할 수 있다.
   • 시스템 변수를 blf 파일에 저장할 수 있다. (2025-01-10 현재, 시스템 변수를 TSMaster 이외의 프로그램에서 읽을 수는 없다.)  

위 방법들을 설명한다.

 

1. 미니프로그램에서 CAN 신호를 읽는 방법

• Python 미니프로그램: 코드에서 CAN 메시지의 신호를 읽는 방법 :: hsl's tsmaster 사용기

 

2. 미니프로그램에서 연산한 결과를 CAN 메시지의 신호로 전송하는 방법

개요

• 아래 순서로 작동하는 미니프로그램을 예제로 설명한다.
• 미니프로그램에서 ESP12 메시지의 YAW_RATE 신호를 읽어서 yaw_rate라는 지역 변수에 저장한다. 
• dbc에 yaw_rate를 실어 보낼 메시지와 신호를 만든다.
  • 메시지 이름을 calc라고 한다.
  • 신호 이름을 yaw_rate_m이라고 한다.
  • (변환을 설명하기 위해) yaw_rate_m의 factor와 offset을 YAW_RATE와 다르게 설정한다.
• 미니프로그램에서 yaw_rate_m에 yaw_rate를 저장하고 calc 메시지를 전송한다.

미니프로그램에서 ESP12 메시지의 YAW_RATE 신호를 읽어서 yaw_rate이라는 지역 변수에 저정하기

•  1. Python 미니프로그램: 코드에서 CAN 메시지의 신호를 읽는 방법 :: hsl's tsmaster 사용기 대로 한다.

dbc에 yaw_rate을 실어 보낼 메시지와 신호를 만들기

• 메인 메뉴/ Analysis/ Database 버튼을 클릭한 후 드롭다운 메뉴에서 Show CAN Database를 클릭하여 CAN Database 창을 연다. 편집할 데이터베이스를 선택한 후, CAN Database 창에서 edit the current selected database를 클릭한다. CANdb++ Editor 창이 열린다. 

CAN Database 창에서 편집할 dbc를 선택한 후 dbc 편집 버튼을 클릭한다.

• 미니프로그램의 지역 변수 yaw_rate를 담을 새 신호 yaw_rate_m를 만든다. CANdb++ Editor 창의 왼쪽 영역에서 Signal을 마우스 우클릭한 후 New...을 클릭한다.

CANdb++ Editor 창의 왼쪽 영역에서 Signal을 마우스 우클릭한 후 New...을 클릭한다.

• 아래 그림과 같이 새 CAN 신호 yaw_rate_m을 정의한다.

yaw_rate_m 신호를 정의한다.

• 참고로 ESP12 메시지의 YAW_RATE 신호의 정의는 아래와 같다. YAW_RATE에 비해 yaw_rate_m은 아래의 차이점들이 있다.
  • length: 13 bit vs. 10 bit
    • CAN 신호 YAW_RATE와 미니프로그램의 변수 yaw_rate와 CAN 신호 yaw_rate_m는 해상도와 범위가 서로 다르다. 해상도와 범위가 서로 다른 변수들 사이에서 동일한 값이 어떻게 변환되는 지를 데모하기 위한 목적으로 length를 다르게 설정한다. 
    • 미니프로그램의 변수인 yaw_rate는 floating point (double) 타입이다.
    • CAN 신호 YAW_RATE와 yaw_rate_m은 fixed point 타입이다.
    • yaw_rate는 YAW_RATE와 yaw_rate_m에 비해 비해 해상도도 높고 범위도 넓다.
    • 임베디드 시스템은 메모리와 컴퓨팅 파워를 아끼기 위해서 fixed point 형을 많이 사용한다.
    • floating 포인트를 fixed 포인트로 바꾸는 변환 작업이 필요하다. (이 작업을 TSMaster가 한다.) 
  • factor: 0.01 vs. 0.1
  • offset: -40.95 vs -51.15
    • 변경된 factor에 따라 offset을 조정하였다.
  • Minimun & Maximum:
    • [중요] yaw_rate_m의 구간이 YAW_RATE의 구간 보다 크게 설정하였다.
    • 그렇지 않으면 yaw_rate_m의 신호가 maximum을 벗어날 때 갑자기 minimum으로 점프하는 현상이 발생한다. minimum을 벗어날 때는 maximum으로 점프한다.  

ESP12 메시지 YAW_RATE 신호의 정의. 타입이 다른 변수들 사이의 변환을 보기 위해 yaw_rate_m의 Length, Factor를 YAW_RATE와 다르게 하였다.

• yaw_rate_m 신호를 담을 새 메시지 calc를 만들기 위해서, Message를 마우스 우클릭한 후 New...을 클릭하여 새 메시지 정의창을 띄운다. 이 메시지에 yaw_rate_m 신호를 담을 것이다. 이 메시지를 제어기 (Network node/ ESC)에 연결할 것이다.

Message에서 마우스 우클릭 후 New ...를 클릭하여 새 메시지 창을 연다.

• 아래 그림과 같이 새 메시지를 정의한다.
  • ID는 다른 메시지들이 사용하지 않는 아이디인 0x222로 임의로 정했다. 
  • DLC는 8 바이트로 했다. (모든 설정을 완료한 후에 윈도를 캡쳐해서 Transmitter에 ESC가 표시되어 있다.) 

yaw_rate_m 신호를 담을 calc 메시지를 정의한다.

• 메시지 정의 창에서 Signals 탭을 선택한다. 아래쪽에 있는 Add... 버튼을 클릭하여 위에서 정의한 yaw_rate_m 신호를 선택한다.  

calc 메시지의 Signals 탭에서 Add... 버튼을 클릭하여 yaw_rate_m 신호를 추가한다.

• 메시지 정의 창에서 Layout 탭을 선택한다. 아래 그림처럼 yaw_rate_m 신호가 전체 64 bit 중에서 상위 10 bit를 차지하는 것을 볼 수 있다. 신호의 위치를 변경하고 싶으면 신호를 드래그&드롭할 수 있다. 

Layout 탭을 보면 데이터 영역에서 yaw_rate_m 신호가 차지하는 부분을 볼 수 있다.

• 메시지를 제어기와 연결한다. 메시지 정의 창에서 Transmitters 탭을 선택한다. 아래쪽에 있는 Add... 버튼을 클릭하여 ESC를 선택한다. 이 메시지를 ESC가 보내는 것으로 가정했다.   
  

  

  calc 메시지를 ESC 노드에 연결한다.

• File/ Save 메뉴를 클릭하여 변경 내용을 저장한다. File/ Exit 메뉴를 클릭하여 CAN db++ Editor를 닫는다. 이 절차를 지키는 것이 중요하다. 이렇게 해야 제대로, TSMaster의 CAN Database에 calc 메시지가 추가되어 있다. 

TSMaster Database에서 dbc에 새로 정의한 calc 메시지와 그 아래 yaw_rate_m 신호를 볼 수 있다.

 

미니프로그램에서 yaw_rate_m에 yaw_rate를 저장하고 calc 메시지를 전송하기

• ESP12 메시지를 수신할 때마다 calc 메시지를 전송하는 것으로 한다.
• 미니프로그램에서 ESP12와 calc 메시지를 사용하기 위해 Global Definition에서 두 메시지를 담을 변수를 정의한다.

Global Definition에서 ESP12_1과 calc_1 메시지를 읽을 수 있는 오브젝트를 정의한다.

•   ESP12 메시지를 수신할 때마다 calc 메시지를 전송하기 위해 On CAN Rx에 ESP12 메시지 수신 이벤트를 추가한다.

On CAN Rx에서 마우스 우클릭한 후 Add On Rx를 선택하여 이벤트 추가 창을 연다

• Id 드롭다운 메뉴에서 ESP12 메시지를 선택한다. Name에 원하는 이름을 넣은다. 나는 메시지 이름을 주로 사용한다. 

이벤트를 발생시킬 메시지를 선택하고, Name을 정한다.

 

• On CAN Rx ESP12 이벤트에 on_can_rx_ESP12(ACAN: RawCAN) 함수를 정의한다.

On CAN Rx ESP12 이벤트가 발생할 때 수행할 코드를 입력한다.

• 코드는 아래와 같다. 코멘트가 해설로 충분하리라 생각한다.
• calc 메시지를 전송하는 코드는 com.transmit_can_sync(calc_1.FRawCAN, 5) 한 줄이다.
  • 5
    • timeout 시간이다. 5msec 안에 메시지를 보낸다. 실패하면 전송을 포기한다.
    • timeout 시간을 길게 잡으면, 예를 들어 메시지 전송 주기의 수 배로 잡으면, 메시지가 전송되지 않은 대기 상태에서 새 메시지 전송 이벤트가 발생하고, 새 메시지 전송에 대한 대기 상태가 겹치게 된다. 이런 전송 이벤트 발생과 대기 상태의 겹침이 반복되면서 메시지 전송이 안 이뤄진다.
    • com.transmit_can_async(calc_1.FRawCAN)을 이용하여 메시지를 전송할 수 있다. sync와 async의 차이는 아래와 같다.
      • sync: 메시지 전송까지 다음 코드를 실행하지 않는다. 이벤트 발생 시점에서 timeout 시간 안에 메시지가 전송되거나 아예 전송되지 않는다. 
      • async: 메시지 전송 코드 실행 후 곧바로 다음 코드를 실행한다. 이벤트 발생 시점에 버퍼에 들어간 메시지는 나중에 전송된다. timeout 설정이 필요없다.  
• CAN 신호를 변수에 저장할 때 fixed 포인트를 floating 포인트로 해상도와 범위 변환은 "yaw_rate = ESP12_1.YAW_RATE" 처럼 "변수 = CAN 신호"로 하면 TSMaster가 알아서 변환을 한다.
• 변수를 CAN 신호에 저장할 때 floating 포인트를 fixed 포인트로 해상도와 범위 변환은 "calc_1.yaw_rate_m = yaw_rate" 처럼 "CAN 신호 = 변수"로 하면  TSMaster가 알아서 변환을 한다. TSMaster가 메시지 데이터 영역 내에 yaw_rate_m의 위치까지 맞춰준다.

    # Global Definition에서 정의한 calc_1과 ESP12_1 메시지를 
    # 사용할 수 있도록 global 변수 선언을 한다. 
    # 로컬 변수와 이름이 겹치지 않으면 선언을 하지 않아도 된다.
    global calc_1 
    global ESP12_1
    
    # copy ESP12 message into ESP12_1
    ESP12_1.FRawCAN = ACAN
    
    # 변환 작동을 보기 위해 yaw_rate라는 로컬 변수를 만든다.
    # set yaw_rate to ESP12_1. YAW_RATE
    yaw_rate = ESP12_1.YAW_RATE

    # 로컬 변수 yaw_rate를 그래픽 창에서 보기 위해 
    # 시스템 변수 calc.yaw_rate에 복사한다.     
    # update system variable calc.yaw_rate with local variable yaw_rate    
    app.set_system_var_double('calc.yaw_rate', yaw_rate)
        
    # calc_1 메시지의 yaw_rate_m 신호에 yaw_rate를 복사한다.
    calc_1.yaw_rate_m = yaw_rate    

    # tx calc_1    
    com.transmit_can_sync(calc_1.FRawCAN, 5)

    # 확인을 위한 print
    app.log_text('-----', lvlOK)
    app.log_text(f'CAN signal {ESP12_1.YAW_RATE = }', lvlOK)    
    app.log_text(f'local var {yaw_rate = }', lvlOK)
    app.log_text(f'CAN signal {calc_1.yaw_rate_m = }', lvlOK)
    app.log_text(f'{ESP12_1.FRawCAN = }', lvlOK)
    app.log_text(f'{calc_1.FRawCAN = }', lvlOK)

 

• ESP12 메시지의 YAW_RATE 신호, 시스템 변수 calc.yaw_rate, calc 메시지의 yaw_rate_m을 한 그래프에 그리면 아래 그림과 같다. 기대한 대로 세 곡선이 해상도가 달라서 생기는 차이만큼을 고려하면 완전히 겹친다.  

ESP12 메시지의 YAW_RATE, 로컬 변수 yaw_rate, calc 메시지의 yaw_rate_m 신호 모두 해상도 차이에 따른 오차를 제외하자면 세 곡선이 완전히 겹친다.

 

• 값을 출력해보면 아래와 같다.
  • calc_1.yaw_rate_m는 ESP12_1.YAW_RATE와 매우 비슷하나 해상도가 달라 정확히 일치하지 않는다. 
  • yaw_rate와 ESP12_1.YAW_RATE는 화면에 출력되는 자리수까지는 동일하다. 이는 yaw_rate의 해상도가 YAW_RATE의 해상도 보다 훨씬 높다. 

16:10:43.396 CAN signal ESP12_1.YAW_RATE = 1.019999999999996
16:10:43.396 local var yaw_rate = 1.019999999999996
16:10:43.396 CAN signal calc_1.yaw_rate_m = 1.0500000000000043
16:10:43.396 ESP12_1.FRawCAN = {1,0x80,8,0,0x220,128298608,{0x12, 0x24, 0x8C, 0x0, 0x0, 0x65, 0x10, 0xCE}}
16:10:43.396 calc_1.FRawCAN = {0,0x80,8,0,0x222,0,{0xA, 0x2, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0}}
16:10:43.405 -----
16:10:43.405 CAN signal ESP12_1.YAW_RATE = 0.9899999999999949
16:10:43.405 local var yaw_rate = 0.9899999999999949
16:10:43.405 CAN signal calc_1.yaw_rate_m = 0.9500000000000028
16:10:43.405 ESP12_1.FRawCAN = {1,0x80,8,0,0x220,128308485,{0xC, 0x24, 0x8C, 0x0, 0x0, 0x62, 0x10, 0xD7}}
16:10:43.405 calc_1.FRawCAN = {0,0x80,8,0,0x222,0,{0x9, 0x2, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0}}
16:10:43.416 -----
16:10:43.416 CAN signal ESP12_1.YAW_RATE = 0.9600000000000009
16:10:43.416 local var yaw_rate = 0.9600000000000009
16:10:43.416 CAN signal calc_1.yaw_rate_m = 0.9500000000000028
16:10:43.416 ESP12_1.FRawCAN = {1,0x80,8,0,0x220,128318631,{0x6, 0x44, 0x8C, 0x0, 0x0, 0x5F, 0x10, 0xEC}}
16:10:43.416 calc_1.FRawCAN = {0,0x80,8,0,0x222,0,{0x9, 0x2, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0}}
16:10:43.426 -----
16:10:43.426 CAN signal ESP12_1.YAW_RATE = 0.9499999999999957
16:10:43.426 local var yaw_rate = 0.9499999999999957
16:10:43.426 CAN signal calc_1.yaw_rate_m = 0.9500000000000028
16:10:43.426 ESP12_1.FRawCAN = {1,0x80,8,0,0x220,128329404,{0x5, 0x84, 0x8C, 0x0, 0x0, 0x5E, 0x10, 0xFA}}
16:10:43.426 calc_1.FRawCAN = {0,0x80,8,0,0x222,0,{0x9, 0x2, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0}}
16:10:43.435 -----
16:10:43.435 CAN signal ESP12_1.YAW_RATE = 0.9699999999999989
16:10:43.435 local var yaw_rate = 0.9699999999999989
16:10:43.435 CAN signal calc_1.yaw_rate_m = 0.9500000000000028
16:10:43.435 ESP12_1.FRawCAN = {1,0x80,8,0,0x220,128338211,{0xD, 0xC4, 0x8C, 0x0, 0x0, 0x60, 0x10, 0x4}}
16:10:43.435 calc_1.FRawCAN = {0,0x80,8,0,0x222,0,{0x9, 0x2, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0}}

 

 

 

3. 미니프로그램에서 시스템 변수를 읽는 방법

• 메인 메뉴/ Simulation/ System Variables 버튼을 클릭하여 System Variable Management 창을 연다.

System Variable Management 창 Create User Variable 버튼을 클릭하여 시스템 변수를 정의한다.

• 시스템 변수를 정의한다.

시스템 변수를 정의한다.

• 미니프로그램에서 시스템 변수 calc.yaw_rate_ws를 읽어 x라는 변수에 저장하려면, 아래 코드와 같이 한다.

i, x_str = app.get_system_var_generic('calc.yaw_rate_ws')
# 위 함수는 [i, x_str] 형식의 리스트를 반환한다.
#     i는 인덱스로 보인다. 무엇의 인덱스인지는 모르겠다. 
#     x_str은 calc.yaw_rate_ws의 문자열(str) 값이다. 
#     calc.yaw_rate_ws가 3.14라면 x_str는 '3.14'이다.

# calc.yaw_rate_ws를 실수(double) 형식으로 정의했다. 
#     x를 구하려면 x_str를 str에서 float로 변환한다.
x = float(x_str)
# x는 3.14가 된다.

 

 

4. 미니프로그램에서 연산한 결과를 시스템 변수에 저장하는 방법

• 위의 방법으로 시스템 변수를 정의했다고 가정한다.
• 시스템 변수 calc.yaw_rate_ws에 x를 저장하려면, 아래 코드와 같이 한다.

# x를 시스템 변수 calc.yaw_rate_ws에 저장한다. 
app.set_system_var_double("calc.yaw_rate_ws", x)