7facff87f1ce155b0cd822c3ef434cb2df46649d
[elmcan.git] / readme.rst
1 Linux SocketCAN driver for ELM327
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 Module parameters
116 ------------------
117
118 - ``accept_flaky_uart`` - Try to live with a bad controller or UART line
119
120         Some adapters and/or their connection are unreliable. Enable this
121         option to try and work around the situation. This is a best-effort
122         workaround, so undefined behavior will likely occur sooner or later.
123         Without this option, the driver will bail on the first unrecognized
124         character it receives from the TTY.
125
126         LOAD TIME::
127
128                 module/kernel parameter: accept_flaky_uart=[0|1]
129
130
131
132 Known limitations of the controller
133 ------------------------------------
134
135 - Clone devices ("v1.5" and others)
136
137   Sending RTR frames is not supported and will be dropped silently.
138
139   Receiving RTR with DLC 8 will appear to be a regular frame with
140   the last received frame's DLC and payload.
141
142   "``AT CSM``" not supported, thus no ACK-ing frames while listening:
143   "``AT MA``" will always be silent. However, immediately after
144   sending a frame, the ELM327 will be in "receive reply" mode, in
145   which it *does* ACK any received frames. Once the bus goes silent
146   or an error occurs (such as BUFFER FULL), the ELM327 will end reply
147   reception mode on its own and elmcan will fall back to "``AT MA``"
148   in order to keep monitoring the bus.
149
150
151 - All versions
152
153   No full duplex operation is supported. The driver will switch
154   between input/output mode as quickly as possible.
155
156   The length of outgoing RTR frames cannot be set. In fact, some
157   clones (tested with one identifying as "``v1.5``") are unable to
158   send RTR frames at all.
159
160   We don't have a way to get real-time notifications on CAN errors.
161   While there is a command (``AT CS``) to retrieve some basic stats,
162   we don't poll it as it would force us to interrupt reception mode.
163
164
165 - Versions prior to 1.4b
166
167   These versions do not send CAN ACKs when in monitoring mode (AT MA).
168   However, they do send ACKs while waiting for a reply immediately
169   after sending a frame. The driver maximizes this time to make the
170   controller as useful as possible.
171
172   Starting with version 1.4b, the ELM327 supports the "``AT CSM``"
173   command, and the "listen-only" CAN option will take effect.
174
175
176 - Versions prior to 1.4
177
178   These chips do not support the "``AT PB``" command, and thus cannot
179   change bitrate or SFF/EFF mode on-the-fly. This will have to be
180   programmed by the user before attaching the line discipline. See the
181   data sheet for details.
182
183
184 - Versions prior to 1.3
185
186   These chips cannot be used at all with elmcan. They do not support
187   the "``AT D1``", which is necessary to avoid parsing conflicts on
188   incoming data, as well as distinction of RTR frame lengths.
189
190   Specifically, this allows for easy distinction of SFF and EFF
191   frames, and to check whether frames are complete. While it is possible
192   to deduce the type and length from the length of the line the ELM327
193   sends us, this method fails when the ELM327's UART output buffer
194   overruns. It may abort sending in the middle of the line, which will
195   then be mistaken for something else.
196
197
198
199 Known limitations of the driver
200 --------------------------------
201
202 - No 8/7 timing.
203
204   ELM327 can only set CAN bitrates that are of the form 500000/n, where
205   n is an integer divisor.
206   However there is an exception: With a separate flag, it may set the
207   speed to be 8/7 of the speed indicated by the divisor.
208   This mode is not currently implemented.
209
210 - No evaluation of command responses.
211
212   The ELM327 will reply with OK when a command is understood, and with ?
213   when it is not. The driver does not currently check this, and simply
214   assumes that the chip understands every command.
215   The driver is built such that functionality degrades gracefully
216   nevertheless. See the section on known limitations of the controller.
217
218 - No use of hardware CAN ID filtering
219
220   An ELM327's UART sending buffer will easily overflow on heavy CAN bus
221   load, resulting in the "``BUFFER FULL``" message. Using the hardware
222   filters available through "``AT CF xxx``" and "``AT CM xxx``" would be
223   helpful here, however SocketCAN does not currently provide a facility
224   to make use of such hardware features.
225
226
227
228 Communication example
229 ----------------------
230
231 This is a short and incomplete introduction on how to talk to an ELM327.
232
233
234 The ELM327 has two modes:
235
236 - Command mode
237 - Reception mode
238
239 In command mode, it expects one command per line, terminated by CR.
240 By default, the prompt is a "``>``", after which a command can be
241 entered::
242
243     >ATE1
244     OK
245     >
246
247 The init script in the driver switches off several configuration options
248 that are only meaningful in the original OBD scenario the chip is meant
249 for, and are actually a hindrance for elmcan.
250
251
252 When a command is not recognized, such as by an older version of the
253 ELM327, a question mark is printed as a response instead of OK::
254
255     >ATUNKNOWN
256     ?
257     >
258
259 At present, elmcan does not evaluate this response and silently assumes
260 that all commands are recognized. It is structured such that it will
261 degrade gracefully when a command is unknown. See the sections above on
262 known limitations for details.
263
264
265 When a CAN frame is to be sent, the target address is configured, after
266 which the frame is sent as a command that consists of the data's hex
267 dump::
268
269     >ATSH123
270     OK
271     >DEADBEEF12345678
272     OK
273     >
274
275 The above interaction sends the frame "``DE AD BE EF 12 34 56 78``" with
276 the 11 bit CAN ID ``0x123``.
277 For this to function, the controller must be configured for 11 bit CAN
278 ID sending mode (using "``AT PB``", see code or datasheet).
279
280
281 Once a frame has been sent and wait-for-reply mode is on (``ATR1``,
282 configured on ``listen-only=off``), or when the reply timeout expires and
283 the driver sets the controller into monitoring mode (``ATMA``), the ELM327
284 will send one line for each received CAN frame, consisting of CAN ID,
285 DLC, and data::
286
287     123 8 DEADBEEF12345678
288
289 For 29 bit CAN frames, the address format is slightly different, which
290 elmcan uses to tell the two apart::
291
292     12 34 56 78 8 DEADBEEF12345678
293
294 The ELM327 will receive both 11 and 29 bit frames - the current CAN
295 config (``ATPB``) does not matter.
296
297
298 If the ELM327's internal UART sending buffer runs full, it will abort
299 the monitoring mode, print "BUFFER FULL" and drop back into command
300 mode. Note that in this case, unlike with other error messages, the
301 error message may appear on the same line as the last (usually
302 incomplete) data frame::
303
304     12 34 56 78 8 DEADBEEF123 BUFFER FULL
305
306
307
308 Rationale behind the chosen configuration
309 ------------------------------------------
310
311 ``AT E1``
312   Echo on
313
314   We need this to be able to get a prompt reliably.
315
316 ``AT S1``
317   Spaces on
318
319   We need this to distinguish 11/29 bit CAN addresses received.
320
321   Note:
322   We can usually do this using the line length (odd/even),
323   but this fails if the line is not transmitted fully to
324   the host (BUFFER FULL).
325
326 ``AT D1``
327   DLC on
328
329   We need this to tell the "length" of RTR frames.
330
331
332
333 A note on CAN bus termination
334 ------------------------------
335
336 Your adapter may have resistors soldered in which are meant to terminate
337 the bus. This is correct when it is plugged into a OBD-II socket, but
338 not helpful when trying to tap into the middle of an existing CAN bus.
339
340 If communications don't work with the adapter connected, check for the
341 termination resistors on its PCB and try removing them.
342
343
344
345 Thanks
346 -------
347
348 Thanks go out to Oliver Neukum for his early reviews and suggestions.
349
350 Several more people have encouraged me to finish this - thank you all.
351
352
353
354 To Do list for future development
355 ----------------------------------
356
357 - None currently