5fb0e5e6e83e245980f2714860506719143e8388
[elmcan.git] / readme.rst
1 ELM327 driver for Linux SocketCAN
2 ==================================
3
4 Authors
5 --------
6
7 Max Staudt <max-linux@enpas.org>
8
9
10
11 Motivation
12 -----------
13
14 This driver aims to lower the initial cost for hackers interested in
15 working with CAN buses.
16
17 CAN adapters are expensive, few, and far between.
18 ELM327 interfaces are cheap and plentiful.
19 Let's use ELM327s as CAN adapters.
20
21
22
23 Introduction
24 -------------
25
26 This driver is an effort to turn abundant ELM327 based OBD interfaces
27 into full fledged (as far as possible) CAN interfaces.
28
29 Since the ELM327 was never meant to be a stand alone CAN controller,
30 the driver has to switch between its modes as quickly as possible in
31 order to fake full-duplex operation.
32
33 As such, elmcan is a best effort driver. However, this is more than
34 enough to implement simple request-response protocols (such as OBD II),
35 and to monitor broadcast messages on a bus (such as in a vehicle).
36
37 Most ELM327s come as nondescript serial devices, attached via USB or
38 Bluetooth. The driver cannot recognize them by itself, and as such it
39 is up to the user to attach it in form of a TTY line discipline
40 (similar to PPP, SLIP, slcan, ...).
41
42 This driver is meant for ELM327 versions 1.4b and up, see below for
43 known limitations in older controllers and clones.
44
45
46
47 Requirements
48 -------------
49
50 This requires Linux 4.11 (for 431af779256c), and has been tested on 4.19.
51
52 Also, elmcan depends on ``can-dev``:
53
54     sudo modprobe can-dev
55
56 Install
57 -------------
58     cd module/
59
60     sudo dkms install .
61
62 Data sheet
63 -----------
64
65 The official data sheets can be found at ELM electronics' home page:
66
67   https://www.elmelectronics.com/
68
69
70
71 How to check the controller version
72 ------------------------------------
73
74 Use a terminal program to attach to the controller.
75 The default settings are 38400 baud/s, 8 data bits, no parity, 1 stopbit.
76
77 After issuing the "``AT WS``" command, the controller will respond with
78 its version::
79
80     >AT WS
81
82
83     ELM327 v1.4b
84
85     >
86
87 Note that clones may claim to be any version they like.
88 It is not indicative of their actual feature set.
89
90
91
92 How to attach the line discipline
93 ----------------------------------
94
95 Every ELM327 chip is factory programmed to operate at a serial setting
96 of 38400 baud/s, 8 data bits, no parity, 1 stopbit.
97
98 The line discipline can be attached on a command prompt as follows::
99
100     sudo ldattach \
101            --debug \
102            --speed 38400 \
103            --eightbits \
104            --noparity \
105            --onestopbit \
106            --iflag -ICRNL,INLCR,-IXOFF \
107            29 \
108            /dev/ttyUSB0
109
110 To change the ELM327's serial settings, please refer to its data
111 sheet. This needs to be done before attaching the line discipline.
112
113
114
115 Known limitations of the controller
116 ------------------------------------
117
118 - Clone devices ("v1.5" and others)
119
120   Sending RTR frames is not supported and will be dropped silently.
121
122   Receiving RTR with DLC 8 will appear to be a regular frame with
123   the last received frame's DLC and payload.
124
125   "``AT CSM``" not supported, thus no ACK-ing frames while listening:
126   "``AT MA``" will always be silent. However, immediately after
127   sending a frame, the ELM327 will be in "receive reply" mode, in
128   which it *does* ACK any received frames. Once the bus goes silent
129   or an error occurs (such as BUFFER FULL), the ELM327 will end reply
130   reception mode on its own and elmcan will fall back to "``AT MA``"
131   in order to keep monitoring the bus.
132
133
134 - All versions
135
136   No full duplex operation is supported. The driver will switch
137   between input/output mode as quickly as possible.
138
139   The length of outgoing RTR frames cannot be set. In fact, some
140   clones (tested with one identifying as "``v1.5``") are unable to
141   send RTR frames at all.
142
143   We don't have a way to get real-time notifications on CAN errors.
144   While there is a command (``AT CS``) to retrieve some basic stats,
145   we don't poll it as it would force us to interrupt reception mode.
146
147
148 - Versions prior to 1.4b
149
150   These versions do not send CAN ACKs when in monitoring mode (AT MA).
151   However, they do send ACKs while waiting for a reply immediately
152   after sending a frame. The driver maximizes this time to make the
153   controller as useful as possible.
154
155   Starting with version 1.4b, the ELM327 supports the "``AT CSM``"
156   command, and the "listen-only" CAN option will take effect.
157
158
159 - Versions prior to 1.4
160
161   These chips do not support the "``AT PB``" command, and thus cannot
162   change bitrate or SFF/EFF mode on-the-fly. This will have to be
163   programmed by the user before attaching the line discipline. See the
164   data sheet for details.
165
166
167 - Versions prior to 1.3
168
169   These chips cannot be used at all with elmcan. They do not support
170   the "``AT D1``", which is necessary to avoid parsing conflicts on
171   incoming data, as well as distinction of RTR frame lengths.
172
173   Specifically, this allows for easy distinction of SFF and EFF
174   frames, and to check whether frames are complete. While it is possible
175   to deduce the type and length from the length of the line the ELM327
176   sends us, this method fails when the ELM327's UART output buffer
177   overruns. It may abort sending in the middle of the line, which will
178   then be mistaken for something else.
179
180
181
182 Known limitations of the driver
183 --------------------------------
184
185 - No 8/7 timing.
186
187   ELM327 can only set CAN bitrates that are of the form 500000/n, where
188   n is an integer divisor.
189   However there is an exception: With a separate flag, it may set the
190   speed to be 8/7 of the speed indicated by the divisor.
191   This mode is not currently implemented.
192
193 - No evaluation of command responses.
194
195   The ELM327 will reply with OK when a command is understood, and with ?
196   when it is not. The driver does not currently check this, and simply
197   assumes that the chip understands every command.
198   The driver is built such that functionality degrades gracefully
199   nevertheless. See the section on known limitations of the controller.
200
201 - No use of hardware CAN ID filtering
202
203   An ELM327's UART sending buffer will easily overflow on heavy CAN bus
204   load, resulting in the "``BUFFER FULL``" message. Using the hardware
205   filters available through "``AT CF xxx``" and "``AT CM xxx``" would be
206   helpful here, however SocketCAN does not currently provide a facility
207   to make use of such hardware features.
208
209
210
211 Communication example
212 ----------------------
213
214 This is a short and incomplete introduction on how to talk to an ELM327.
215
216
217 The ELM327 has two modes:
218
219 - Command mode
220 - Reception mode
221
222 In command mode, it expects one command per line, terminated by CR.
223 By default, the prompt is a "``>``", after which a command can be
224 entered::
225
226     >ATE1
227     OK
228     >
229
230 The init script in the driver switches off several configuration options
231 that are only meaningful in the original OBD scenario the chip is meant
232 for, and are actually a hindrance for elmcan.
233
234
235 When a command is not recognized, such as by an older version of the
236 ELM327, a question mark is printed as a response instead of OK::
237
238     >ATUNKNOWN
239     ?
240     >
241
242 At present, elmcan does not evaluate this response and silently assumes
243 that all commands are recognized. It is structured such that it will
244 degrade gracefully when a command is unknown. See the sections above on
245 known limitations for details.
246
247
248 When a CAN frame is to be sent, the target address is configured, after
249 which the frame is sent as a command that consists of the data's hex
250 dump::
251
252     >ATSH123
253     OK
254     >DEADBEEF12345678
255     OK
256     >
257
258 The above interaction sends the frame "``DE AD BE EF 12 34 56 78``" with
259 the 11 bit CAN ID ``0x123``.
260 For this to function, the controller must be configured for 11 bit CAN
261 ID sending mode (using "``AT PB``", see code or datasheet).
262
263
264 Once a frame has been sent and wait-for-reply mode is on (``ATR1``,
265 configured on ``listen-only=off``), or when the reply timeout expires and
266 the driver sets the controller into monitoring mode (``ATMA``), the ELM327
267 will send one line for each received CAN frame, consisting of CAN ID,
268 DLC, and data::
269
270     123 8 DEADBEEF12345678
271
272 For 29 bit CAN frames, the address format is slightly different, which
273 elmcan uses to tell the two apart::
274
275     12 34 56 78 8 DEADBEEF12345678
276
277 The ELM327 will receive both 11 and 29 bit frames - the current CAN
278 config (``ATPB``) does not matter.
279
280
281 If the ELM327's internal UART sending buffer runs full, it will abort
282 the monitoring mode, print "BUFFER FULL" and drop back into command
283 mode. Note that in this case, unlike with other error messages, the
284 error message may appear on the same line as the last (usually
285 incomplete) data frame::
286
287     12 34 56 78 8 DEADBEEF123 BUFFER FULL
288
289
290
291 Rationale behind the chosen configuration
292 ------------------------------------------
293
294 ``AT E1``
295   Echo on
296
297   We need this to be able to get a prompt reliably.
298
299 ``AT S1``
300   Spaces on
301
302   We need this to distinguish 11/29 bit CAN addresses received.
303
304   Note:
305   We can usually do this using the line length (odd/even),
306   but this fails if the line is not transmitted fully to
307   the host (BUFFER FULL).
308
309 ``AT D1``
310   DLC on
311
312   We need this to tell the "length" of RTR frames.
313
314
315
316 A note on CAN bus termination
317 ------------------------------
318
319 Your adapter may have resistors soldered in which are meant to terminate
320 the bus. This is correct when it is plugged into a OBD-II socket, but
321 not helpful when trying to tap into the middle of an existing CAN bus.
322
323 If communications don't work with the adapter connected, check for the
324 termination resistors on its PCB and try removing them.
325
326
327
328 Thanks
329 -------
330
331 Thanks go out to Oliver Neukum for his early reviews and suggestions.
332
333 Several more people have encouraged me to finish this - thank you all.