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[elmcan.git] / readme.rst
1 .. SPDX-License-Identifier: (GPL-2.0-only OR BSD-3-Clause)
2
3 ELM327 driver for Linux SocketCAN
4 ==================================
5
6 Out-of-tree version
7 --------------------
8
9 This is the non-upstreamed version of the elmcan driver.
10 Please see out-of-tree.rst for compilation/usage hints.
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14 Authors
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17 Max Staudt <max-linux@enpas.org>
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21 Motivation
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24 This driver aims to lower the initial cost for hackers interested in
25 working with CAN buses.
26
27 CAN adapters are expensive, few, and far between.
28 ELM327 interfaces are cheap and plentiful.
29 Let's use ELM327s as CAN adapters.
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33 Introduction
34 -------------
35
36 This driver is an effort to turn abundant ELM327 based OBD interfaces
37 into full fledged (as far as possible) CAN interfaces.
38
39 Since the ELM327 was never meant to be a stand alone CAN controller,
40 the driver has to switch between its modes as quickly as possible in
41 order to fake full-duplex operation.
42
43 As such, elmcan is a best effort driver. However, this is more than
44 enough to implement simple request-response protocols (such as OBD II),
45 and to monitor broadcast messages on a bus (such as in a vehicle).
46
47 Most ELM327s come as nondescript serial devices, attached via USB or
48 Bluetooth. The driver cannot recognize them by itself, and as such it
49 is up to the user to attach it in form of a TTY line discipline
50 (similar to PPP, SLIP, slcan, ...).
51
52 This driver is meant for ELM327 versions 1.4b and up, see below for
53 known limitations in older controllers and clones.
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57 Data sheet
58 -----------
59
60 The official data sheets can be found at ELM electronics' home page:
61
62   https://www.elmelectronics.com/
63
64
65
66 How to check the controller version
67 ------------------------------------
68
69 Use a terminal program to attach to the controller.
70 The default settings are 38400 baud/s, 8 data bits, no parity, 1 stopbit.
71
72 After issuing the "``AT WS``" command, the controller will respond with
73 its version::
74
75     >AT WS
76
77
78     ELM327 v1.4b
79
80     >
81
82 Note that clones may claim to be any version they like.
83 It is not indicative of their actual feature set.
84
85
86
87 How to attach the line discipline
88 ----------------------------------
89
90 Every ELM327 chip is factory programmed to operate at a serial setting
91 of 38400 baud/s, 8 data bits, no parity, 1 stopbit.
92
93 The line discipline can be attached on a command prompt as follows::
94
95     sudo ldattach \
96            --debug \
97            --speed 38400 \
98            --eightbits \
99            --noparity \
100            --onestopbit \
101            --iflag -ICRNL,INLCR,-IXOFF \
102            29 \
103            /dev/ttyUSB0
104
105 To change the ELM327's serial settings, please refer to its data
106 sheet. This needs to be done before attaching the line discipline.
107
108 Once the ldisc is attached, the CAN interface starts out unconfigured.
109 Set the speed before starting it:
110
111     # The interface needs to be down to change parameters
112     sudo ip link set can0 down
113     sudo ip link set can0 type can bitrate 500000
114     sudo ip link set can0 up
115
116 500000 bit/s is a common rate for OBD-II diagnostics.
117 If you're connecting straight to a car's OBD port, this is the speed
118 that most cars (but not all!) expect.
119
120 After this, you can set out as usual with candump, cansniffer, etc.
121
122
123
124 Known limitations of the controller
125 ------------------------------------
126
127 - Clone devices ("v1.5" and others)
128
129   Sending RTR frames is not supported and will be dropped silently.
130
131   Receiving RTR with DLC 8 will appear to be a regular frame with
132   the last received frame's DLC and payload.
133
134   "``AT CSM``" not supported, thus no ACK-ing frames while listening:
135   "``AT MA``" will always be silent. However, immediately after
136   sending a frame, the ELM327 will be in "receive reply" mode, in
137   which it *does* ACK any received frames. Once the bus goes silent
138   or an error occurs (such as BUFFER FULL), the ELM327 will end reply
139   reception mode on its own and elmcan will fall back to "``AT MA``"
140   in order to keep monitoring the bus.
141
142
143 - All versions
144
145   No full duplex operation is supported. The driver will switch
146   between input/output mode as quickly as possible.
147
148   The length of outgoing RTR frames cannot be set. In fact, some
149   clones (tested with one identifying as "``v1.5``") are unable to
150   send RTR frames at all.
151
152   We don't have a way to get real-time notifications on CAN errors.
153   While there is a command (``AT CS``) to retrieve some basic stats,
154   we don't poll it as it would force us to interrupt reception mode.
155
156
157 - Versions prior to 1.4b
158
159   These versions do not send CAN ACKs when in monitoring mode (AT MA).
160   However, they do send ACKs while waiting for a reply immediately
161   after sending a frame. The driver maximizes this time to make the
162   controller as useful as possible.
163
164   Starting with version 1.4b, the ELM327 supports the "``AT CSM``"
165   command, and the "listen-only" CAN option will take effect.
166
167
168 - Versions prior to 1.4
169
170   These chips do not support the "``AT PB``" command, and thus cannot
171   change bitrate or SFF/EFF mode on-the-fly. This will have to be
172   programmed by the user before attaching the line discipline. See the
173   data sheet for details.
174
175
176 - Versions prior to 1.3
177
178   These chips cannot be used at all with elmcan. They do not support
179   the "``AT D1``" command, which is necessary to avoid parsing conflicts
180   on incoming data, as well as distinction of RTR frame lengths.
181
182   Specifically, this allows for easy distinction of SFF and EFF
183   frames, and to check whether frames are complete. While it is possible
184   to deduce the type and length from the length of the line the ELM327
185   sends us, this method fails when the ELM327's UART output buffer
186   overruns. It may abort sending in the middle of the line, which will
187   then be mistaken for something else.
188
189
190
191 Known limitations of the driver
192 --------------------------------
193
194 - No 8/7 timing.
195
196   ELM327 can only set CAN bitrates that are of the form 500000/n, where
197   n is an integer divisor.
198   However there is an exception: With a separate flag, it may set the
199   speed to be 8/7 of the speed indicated by the divisor.
200   This mode is not currently implemented.
201
202 - No evaluation of command responses.
203
204   The ELM327 will reply with OK when a command is understood, and with ?
205   when it is not. The driver does not currently check this, and simply
206   assumes that the chip understands every command.
207   The driver is built such that functionality degrades gracefully
208   nevertheless. See the section on known limitations of the controller.
209
210 - No use of hardware CAN ID filtering
211
212   An ELM327's UART sending buffer will easily overflow on heavy CAN bus
213   load, resulting in the "``BUFFER FULL``" message. Using the hardware
214   filters available through "``AT CF xxx``" and "``AT CM xxx``" would be
215   helpful here, however SocketCAN does not currently provide a facility
216   to make use of such hardware features.
217
218
219
220 Communication example
221 ----------------------
222
223 This is a short and incomplete introduction on how to talk to an ELM327.
224
225
226 The ELM327 has two modes:
227
228 - Command mode
229 - Reception mode
230
231 In command mode, it expects one command per line, terminated by CR.
232 By default, the prompt is a "``>``", after which a command can be
233 entered::
234
235     >ATE1
236     OK
237     >
238
239 The init script in the driver switches off several configuration options
240 that are only meaningful in the original OBD scenario the chip is meant
241 for, and are actually a hindrance for elmcan.
242
243
244 When a command is not recognized, such as by an older version of the
245 ELM327, a question mark is printed as a response instead of OK::
246
247     >ATUNKNOWN
248     ?
249     >
250
251 At present, elmcan does not evaluate this response and silently assumes
252 that all commands are recognized. It is structured such that it will
253 degrade gracefully when a command is unknown. See the sections above on
254 known limitations for details.
255
256
257 When a CAN frame is to be sent, the target address is configured, after
258 which the frame is sent as a command that consists of the data's hex
259 dump::
260
261     >ATSH123
262     OK
263     >DEADBEEF12345678
264     OK
265     >
266
267 The above interaction sends the frame "``DE AD BE EF 12 34 56 78``" with
268 the 11 bit CAN ID ``0x123``.
269 For this to function, the controller must be configured for 11 bit CAN
270 ID sending mode (using "``AT PB``", see code or datasheet).
271
272
273 Once a frame has been sent and wait-for-reply mode is on (``ATR1``,
274 configured on ``listen-only=off``), or when the reply timeout expires and
275 the driver sets the controller into monitoring mode (``ATMA``), the ELM327
276 will send one line for each received CAN frame, consisting of CAN ID,
277 DLC, and data::
278
279     123 8 DEADBEEF12345678
280
281 For 29 bit CAN frames, the address format is slightly different, which
282 elmcan uses to tell the two apart::
283
284     12 34 56 78 8 DEADBEEF12345678
285
286 The ELM327 will receive both 11 and 29 bit frames - the current CAN
287 config (``ATPB``) does not matter.
288
289
290 If the ELM327's internal UART sending buffer runs full, it will abort
291 the monitoring mode, print "BUFFER FULL" and drop back into command
292 mode. Note that in this case, unlike with other error messages, the
293 error message may appear on the same line as the last (usually
294 incomplete) data frame::
295
296     12 34 56 78 8 DEADBEEF123 BUFFER FULL
297
298
299
300 Rationale behind the chosen configuration
301 ------------------------------------------
302
303 ``AT E1``
304   Echo on
305
306   We need this to be able to get a prompt reliably.
307
308 ``AT S1``
309   Spaces on
310
311   We need this to distinguish 11/29 bit CAN addresses received.
312
313   Note:
314   We can usually do this using the line length (odd/even),
315   but this fails if the line is not transmitted fully to
316   the host (BUFFER FULL).
317
318 ``AT D1``
319   DLC on
320
321   We need this to tell the "length" of RTR frames.
322
323
324
325 A note on CAN bus termination
326 ------------------------------
327
328 Your adapter may have resistors soldered in which are meant to terminate
329 the bus. This is correct when it is plugged into a OBD-II socket, but
330 not helpful when trying to tap into the middle of an existing CAN bus.
331
332 If communications don't work with the adapter connected, check for the
333 termination resistors on its PCB and try removing them.