Kain が 2024年10月31日11時36分37秒 に編集
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# 概要 車速、エンジンの回転数、そのほかの車両の詳細情報を OBD2 診断機から取得し、それをRaspberry Pi のディスプレイに表示する。表示内容は左右反転させ、フロントガラスへ投影させることで**疑似的なヘッドアップディスプレイ(HUD）を表現**する。 超音波距離センサを車両後方に取り付け、センサから算出した障害物との距離を表示させ、距離が近づくと、音を再生させて聴覚的に危険を知らせる。 フロントガラスへ投影することで、視界の移動軽減や死角となる後方の障害物との距離の把握が容易になる。 主な動作概要を視覚化するとこの通りとなる。  ++動作概要に関する追記: 画像内では超音波距離センサのデータをBluetoothで送信するような表記になっているが、実際は超音波距離センサは配線を通してRaspberry Piのピンに接続するものとする。++ # アイデア詳細 今回制作していくシステムの基本機能は以下の通り - OBD2 診断機から車両情報を取得 → ディスプレイに表示 - 超音波距離センサから距離を算出 → ディスプレイに表示 - ディスプレイ表示内容を反転 → フロントガラスへ投影 - アラートサウンドを再生 → 車両の AUX 端子に接続、車内スピーカーから再生。 ソナー機能に関しては、ディスプレイ上に障害物との距離を表示して視覚化、障害物に近づくにつれて画面表示やアラートサウンドを再生してドライバーへ接近していることを知らせる。スピーカーに関しては、車両を AUX で接続し、車内スピーカーから音を再生させる。 また、Raspberry Pi の駆動電源に関しては、車の 12V アクセサリーソケットにアダプタを接続してあるので、そこから USB-A to C ケーブルをRaspberry Pi本体に接続する。 # 使用パーツ 今回の制作にあたり、以下のパーツおよびラズパイを使用する。 - Raspberry Pi 4 - 超音波距離センサ - 7インチディスプレイ - OBD2診断機(ELM327) - 各種ケーブル（AUX、USB-A to C、ジャンパ線など） # GUIレイアウト作成
まずは仮ではあるが、Figmaで仮レイアウトを作成した。 今回はこの仮レイアウトをベースに、GUI面は仕上げていく予定。
まずは仮ではあるが、デザインツールで仮レイアウトを作成した。 今回はこの仮レイアウトをベースに、GUI面は仕上げていく。
 ## 実際にPythonで再現 先ほど作ったGUIレイアウトをもとに、Pythonで再現した。
現状はリバース表示のレイアウトがまとまっておらず、仮として右左のセンサ算出距離を表示してある（センサはすでに動作できるようにしてあるため、リアルタイムで値は変化する）
 # OBD診断機を接続
PythonでのGUIレイアウト制作も終え、OBD2と接続した場合に対するプログラムの準備はできたので、次は実際にELM327とラズパイをBluetoothで接続する。
Python（Pygame）でのGUIレイアウト制作も終え、OBD2と接続した場合に対するプログラムの準備はできたので、次は実際にELM327とラズパイをBluetoothで接続する。
今回は、以下の車両のOBDコネクタに診断機を接続していく。 |メーカー| トヨタ | |:---:|:---|
| 車種 | 30系プリウス (ZVW30) - 2009年モデル |
| 車種 | 30系プリウス 前期(ZVW30) - 2009年モデル |
| 燃料タイプ | ガソリンハイブリッド |
OBD2ソケットへELM327を差し込み、ラズパイのbluetoothctlでペアリングとデバイスの信頼を行う。 ペアリングと信頼が問題なくでき次第、次は接続したデバイスをrfcommにてパラレル通信として扱いようにする。
OBD2ソケットへELM327を差し込み、ラズパイのターミナル上でbluetoothctlコマンドを使用してペアリングとデバイスの信頼を行う。 bluetoothctl上で以下のコマンドを実行する。 ```:bluetoothcrlコマンド power on //Bluetoothの有効化 scan on //付近のデバイスを探す ``` これを実行後、周辺のデバイスと、デバイスのMACアドレスが表示される。 ```:デバイス表示例 [NEW] Device AA:BB:CC:11:22:33 OBDII ``` ここで表示されたOBDIIのMACアドレスを使用してペアリングする。 ```:ペアリング pair AA:BB:CC:11:22:33 ``` ここで、PINコードの要求がある（ないこともあるかもしれない）ので、コードを入力してペアリングする。（私の場合は1234） 接続成功後、もう一度pairコマンドを実行しておく。 ペアリング後、デバイスを信頼する。 ```:デバイスの信頼 trust AA:BB:CC:11:22:33 ``` ペアリングと信頼が問題なくでき次第、次は接続したデバイスをrfcommコマンドにてパラレル通信として扱いようにする。 今回は、rfcomm0ポートに割り当てることにする。 ```:rfcommポート割り当て sudo rfcomm bind /dev/rfcomm0 AA:BB:CC:11:22:33 ```
sudo rfcomm -i showで確認したところ、実際にrfcomm0に割り当てられていた。
設定後、sudo rfcomm -i showで確認したところ、実際にrfcomm0に割り当てられていた。
全体の通信準備はこれで整ったので、後は実際にパラレル通信で値を取得できるかどうか検証していく。
今回はscreenコマンドを使用して、通信できるかの検証を行う。（screenコマンドは別途インストールが必要） ```:screenコマンド screen /dev/rfcomm0 ``` コマンド実行後ATIと入力して送信（Enter）後、ELM327のバージョン情報が返ってきたら通信成功となる。 ここからは、Pythonで実際に車速などを取得していく。
#Pythonで情報取得 Pythonで、以下のプログラムを実行すると車速やエンジン回転数を取得できる。 ```Python:OBDIIから情報を取得するPythonプログラム import obd import time connection = obd.OBD("/dev/rfcomm0") # Bluetooth接続のポート cmd_speed = obd.commands.SPEED # 車速 cmd_rpm = obd.commands.RPM # エンジン回転数 while True: # 速度を取得して表示 response_speed = connection.query(cmd_speed) print("車速: {} km/h".format(response_speed)) # エンジン回転数を取得して表示 response_rpm = connection.query(cmd_rpm) o = response_rpm.value.magnitude print(o) print("エンジン回転数: {} RPM".format(response_rpm.value)) time.sleep(1) # 1秒ごとに更新 ``` このプログラムで取得に成功したことが確認できたので、先ほど作ったGUIプログラムでこの数値を表示させるようプログラムを修正した。
# ELM327との相性問題
今回使用するELM327は、メーカーなどによって**当たり外れの個体差が激しく**、相性の問題もよくあるようだ。 実際、今回私が使用したELM327でも同様に、**ラズパイとの通信で問題**が起きている。AndroidのOBDアプリでは通信できているが、もしかするとラズパイとの相性の問題があるのかもしれない（記事内で動作したとの記載のあったものを購入したが、ラズパイとの相性にも個体差が存在する可能性がある） 現状は、OBD診断機とRaspberryPiではBluetoothのペアリングとパラレル通信の設定まではできているようだが、コマンドを送信してもELM327からの応答がなくエラーとなり、正しく通信できていない。（Pythonのobdライブラリでは、通信はできているが返答がないというエラーが表示される） Bluetoothで接続する方法は他にもあり、試してみたがそれでもなお同様の症状であった。ELM327の相性問題も可能性としてあるため、ほかの記事で動作が確認されていた他メーカーのELM327を急遽購入しなおした。まだ届いていないため、届き次第早急に検証する予定である。（可能性としてはあまり期待はできない）
ELM327には、メーカーなどによって**当たり外れの個体差が激しく**、相性の問題もよくあるようだ。 私が最初に購入、使用したELM327でも**ラズパイとの通信で問題**が起きた。AndroidのOBDアプリでは通信できているが、もしかするとラズパイとの相性の問題があるのかもしれない。（記事内で動作したとの記載のあったものを購入したが、ラズパイとの相性にも個体差が存在する可能性がある） OBD診断機とRaspberryPiではBluetoothのペアリングとパラレル通信の設定まではできているようだが、コマンドを送信してもELM327からの応答がなくエラーとなり、正しく通信できていない。 Bluetoothで接続する方法は他にもあり、試してみたがそれでもなお同様の症状であった。
## 別メーカー品で検証 ELM327の相性問題も可能性としてあるため、ほかの記事で動作が確認されていた他メーカーのELM327を急遽購入した。 以下、今回購入したELM327のリンク↓ https://www.amazon.co.jp/dp/B07RNHZS44?ref=cm_sw_r_apin_dp_ABRRMEHQ499K0EYKZ57Z&ref_=cm_sw_r_apin_dp_ABRRMEHQ499K0EYKZ57Z&social_share=cm_sw_r_apin_dp_ABRRMEHQ499K0EYKZ57Z&starsLeft=1&skipTwisterOG=1 結果として、Bluetoothペアリング、パラレル通信の設定から、**実際の通信まで行うことができた**。前回のものと異なり、コマンドを実行後に応答があり、車速やエンジン回転数を取得することが可能となった。 ++注意: 今回私の方ではこの製品で通信することができたが、先述の通りELM327は個体差が激しいようなので、あくまで参考程度で。++ # 実際の動作画面 全ての工程を終え、実際にプログラムを動作させた。    ※シフト情報を取得して画面切り替えをしたかったが、シフト情報はCAN通信が必要となり、シフト情報に関するアドレスがわからなかったため、今回はトグルスイッチを押して切り替えするようにした。  ※スマホを固定したうえで自動撮影
# 参考文献 - ラズベリーパイで超音波距離センサーの使い方 https://raspi-school.com/ultrasonic-sensor/ - RaspberryPi+OBD2 で取得した車両情報を解析してみる https://qiita.com/nomunomu0504/items/8876f34fb33d8bf24fcb