Citroeen Xsara Android CarPC

[s.m.]

Здесь будет описание проекта моего Android CarPC.

23.06.2013 - Железо было обновлено на более современное. Подробности здесь

29.06.2014 - Добавил обновленную версию Autolauncher c поддержкой интернет-радио

Далее будет описание предыдущей версии железа

Все железо установлено и настроено, теперь период опытной эксплуатации

Предисловие (краткое

После двух предыдущих неудачных попыток поставить в авто CarPC (на базе Windows XP) я пришел к тому, что нужно строить систему на базе Android.
Почему Android?
Невысокие аппаратные требования и, соответственно, низкое энергопотребление, невысокая цена железа.
Также огромным плюсом является пальцеориентированность и устойчивость системы к внезапным отключениям питания. Это позволило отказаться от использования навороченных интеллектуальных источников питания.
Также, так как Android базируется на ядре Линукс и имеет открытые исходники, то есть возможность собрать недостающие модули ядра, что позволяет значительно расширить базовый функционал в сторону поддержки нужной периферии.

Требования к компу:

1. Камера заднего вида с автопереключением.
2. Термометр внутри салона / внешний .
4. Управление 2 подогревами сидений - раздельное включение, регулировка температуры отключения.
5. FM радио.
6. Управление аудио - коммутация источников, громкость, баланс, громкость тыловых каналов, тембр (НЧ/ВЧ).
7. Плеер распространенных форматов (MP3, FLAC, APE)
8. Навигация с GPS
9. Автоматическое включение - выключение от ACC
10. Управление основными функциями с рулевых кнопок.

Камера заднего вида всегда была в приоритете, что повлияло на выбор железа.
За более 1.5 года было сделано несколько попыток реализовать все вышеописанное: сначала был Huawei S7 с резистивным экраном и Андроид 2.1. Для камеры заднего вида планировал оставить уже работавшую к тому времени несколько лет систему из камеры возле подсветки номера и 5.6'' зеркала заднего вида с разрешением 480x234 и двумя видеовходами.
C Huawei S7 не срослось. Хотя уже была рамка для установки вместо климата, оставшаяся от предыдущей установки EEE PC и прекрасно подходившая к планшету, отсутствие обновлений прошивки выше 2.2 и невозможность нормально подключить даже HDD, не говоря уже о более сложных вещах, заставило продать этот в общем-то довольно мощный планшет с встроенным 3G и Bluetooth.
Далее была попытка использовать ТВ-бокс на TCC8902 с композитным выходом на все то же зеркало заднего вида с монитором. Изображение с было ужасным, но буквы в Навителе читались, если использовать скин с увеличенными шрифтами. Но отсутствие обновления на Андроид выше 2.3 и отсутствия тача на зеркале (уж очень не хотелось использовать мышь или тачпад для навигации) заставило посмотреть по сторонам и обнаружить такую замечательную вещь, как зеркало с встроенным 5'' навигатором на WinCe.
Так как WinCe совершенно не катил для моих задач, возникла мысль заменить начинку зеркала на планшет или телефон на Андроид.
Телефон был прикольнее - встроеннные wi-fi, gps, 3g. Но, то, что было в продаже, никак не влезало в отведенное пространство (особенно по длине), стекло пилить не улыбалось (страшно было за судьбу тачча), цены были слегка в неадеквате и что хуже всего - там не было USB-хост, что никуда не годилось. Возникали мысли о wi-fi роутере, через который можно было прицепить недостающее (типа D-link Dir-300, который уже был), но цепочка показалась мне громоздкой и ненадежной и вообще непонятно было, как заставить эту ораву включаться-выключаться корректно от АСС. Опять же были полные непонятки, как же подключить камеру.
Но вот подвернулся подходящий кандидат в виде 5'' Onda VX580W deluxe на уже тогда хорошо изученном проце Allwinner A10. В принципе его Cortex A8 1ГГц вполне хватало для моих задач,
а еще у него был емкостной тач, который 1:1 подходил вместо тача от навигатора в зеркале.

Обрадовавшись этому факту, немедленно заказал этот планшет на Панде




и заказал такое зеркало на таобао (самую дешевую его версию, переплачивать полстоимости за блютуз смысла не было, так как все равно нужен был только корпус)



Не прошло и 2 месяцев, как я все получил и приступил к скрещиванию двух девайсов.

Вот что было внутри изначально:

Вид сверху (кнопка снята, с кнопкой, к сожалению, нет фото)



Вид изнутри



Вид с обратной стороны



Все было почти хорошо, только пришлось немного подпилить крепление матрицы в зеркале, так как емкостной тач планшета оказался на несколько милиметров толще резистивного из зеркала. Длина и ширина были абсолютно одинаковы.

Вот передняя панель



Вот то самое крепление до переделки



Вот результат - передняя панель с матрицей планшета и приклеенной на место кнопкой включения



И с другой стороны



Теперь нужно было сделать небольшой тюнинг задней крышки, так как плата планшета на несколько миллиметров была толще, чем надо. Пришлось пожертвовать одной из пружин крепления (на прочность крепления не влияет, так как вся конструкция весьма легкая).

Было так



Стало так


Теперь пришло время модернизировать железо планшета.

Кнопка включения зеркала была подключена к кнопке включения планшета.

Кнопка MENU планшета была подключена к дополнительной кнопке, приклеенной изнутри корпуса так, чтобы можно было ее нажать взакрытом состоянии. Эта кнопка нужна в режиме CWM Recovery для навигации по списку опций.

Батарея была удалена и вместо нее подключен модуль KIS-3R33S (покупается на ebay по цене около $1 за штуку)



Так как модуль по умолчанию настроен на 3.3В, то нужно слегка модернизировать его, чтобы он выдавал около 4В.
В модуле используется MP2307 (даташит приложен - MP2307_r1.9.zip).

Разбираем модуль и имеем внутри с лицевой стороны



И с обратной стороны



Проводим модернизацию, как показано на картинке - удаляем резисторы из мест, подписанных 1 и 2 и добавляем резистор 4.7К в позицию 2. Там же подписано, как подключаются входы-выходы



После такой модернизации планшет думает, что работает от батареи и показывает уровень заряда около 87%. По даташиту модуль требует конденсаторов на входе и выходе, но у меня уже продолжительное время нормально работает и без них.
У этого решения есть один недостаток - планшет не включается автоматически при подаче питания.

Для устранения этого недостатка была добавлена небольшая схема, выполненная навесным монтажом. Вход +4В схемы подключен к выходу DC-DC преобразователя. Выход схемы - параллельно кнопке питания. Таким образом, при подаче питания кратковременный импульс включает планшет.



Идем дальше. Для нормальной работы периферии нужен полноценный USB-хост. Так как в данном планшете этот порт занят модулем Wi-Fi WM-294 (даташит в аттаче - Wifi+802.11+n+module+WM294+spec), то нужно выпаять его и вывести контактные площадки на разъем USB. Чтобы порт нормально работал, в один из портов хаба, подключенного к этому порту, нужно включить USB Wi-Fi на чипсете RTL8188CUS.
Я использовал EP-8508



Вот плата до этой модификации



А вот после (нужно выпаивать модуль очень аккуратно - велик риск оторвать дорожки в процессе)



Дальше, опытным путем было установлено, что спутники системы GPS лучше всего ловятся, если приемник GPS находится вблизи лобового стекла. Также опытным путем было установлено, что GPS приемник нормально работал, если был подключен только к OTG-порту, находящемуся в режиме Master (то есть Host). В иных случаях на использованной прошивке не удавалось установить требуемую скорость 38400.
Поэтому решено было установить GPS-приемник внутрь зеркала.

Использовался проверенный GPS-приемник Holux M1000B



Этот приемник использует mini-usb разъем для питания и для передачи данных по протоколу RS-232 со скоростью 38400.
Вот распиновка



Приемник был освобожден от корпуса

Лицевая сторона:



Обратная сторона:





Для подключения к USB был использован преобразователь UART-USB на чипе FT232RL, с которого был отпаян mini-usb разъем и штырьки со стороны UART.

Преобразователь до переделки







Дальше все это было подключено: TX в M1000B к RX FT232, +5В в M1000B к +5В FT232б, GND в M1000B к GND FT232, USB от FT232 к mini-usb в режиме Host (4 и 5 контакты вместе), этот USB включен в разъем OTG планшета.

В результате всех вышеперечисленных модификаций получилось вот что:

Внутри



C закрытой крышкой




Перейдем теперь к периферии.

Вся периферия подключена к USB-host планшета кабелем около 2.5м (эта длина оказалась максимально возможной для нормальной работы EasyCap) к хабу D-link DUB-H7 второй ревизии



Питание хаба осуществляется от DC-DC преобразователя 12В-5В на LM2596



Этот преобразователь с управлением включением-выключением, поэтому нужно соединить управляющий сигнал с + питания, чтобы он включился.


К хабу подключены:

1. К мощному порту - EasyCap на STK1160 c одним видеовходом



2. USB Wi-Fi EP-8506



3. USB HDD Toshiba 500 GB - хватило одного порта для нормальной работы

4. USB DAC на PCM2704



5. Teensy 2.0 через FT232, находящаяся внутри магнитолы

6. 3G-Wi-FI роутер (пока не использую из-за морозов - там батарея внутри)



+ модем ZTE MF100



Для него выведен удлинитель в бардачок

7. Мощный порт (до 1А) - выведен удлинитель к ручнику - запасной порт для флэшки, клавиатуры, зарядки телефона и т.д.

Вот блок-схема всей системы - нужна для понимания, как все работает




Для связи с магнитолой и выполнения ряда других функций используется Teensy 2.0 +.
Teensy получает и передает команды по UART через UART-USB модуль на FT232RL.

Выполняемые функции:

1. Управление аудиопроцессором (громкость / баланс / уровень тыловых каналов / тембр НЧ / тембр ВЧ / коммутация радио-плеер) магнитолы (TDA7318) по шине I2C командами с UART
2. Управление синтезатором частоты, подключенным к FM радиотракту в магнитоле, командами с UART
3. Вывод температуры с 4 датчиков DS18B20 (1-wire) - внутренняя / внешняя / левое сиденье / правое сиденье, командами с UART
4. Передача команд с ИК-приемника рулевых кнопок в UART
5. Передача команды включения-выключения камеры заднего вида в UART по сигналу c фонарей заднего хода (+12V Rearview)
6. Двухканальное управление автоматическим подогревом сидений с управлением параметрами подогрева и включения-выключения по UART.

Вот как выглядят платы с Teensy 2.0+, синтезатором частоты LM7001, UART-USB модулем, исполнительными реле ACC и подогрева.

Платы крупно



Платы, подключенные к магнитоле




Принципиальная схема блока с Teensy, синтезатором, силовыми реле подогрева и управления питанием от ACC




Блок-схему и эту схему можно скачать в нормальном размере (schematic-diagrams.zip)

Скетч для Teensy на Processing можно скачать в атаче (teensy_code.zip)

Для удобного оперативного управления всем железом были куплены оригинальные рулевые кнопки от Peugeout.
Кнопки в оригинале были резистивными, но так как мультируль отсутствует в моей комплектации авто, то подключить штатно их было затруднительно. Выход был найден - 2 маленьких пульта дистанционного управления с питанием от CR-2032. Кнопки пультов припаяны к рулевым кнопкам. Оба пульта были RC-5, поэтому в качестве ИК-приемника для них был использован неизвестный интегральный ИК-приемник на 3 вывода и частоту 38 КГц.

Вот фотки одного из них, второй аналогичен, только надписи возле кнопок другие.






Коды кнопок могут быть изменены в настройках оболочки.

Вот так выглядело все железо в сборе перед установкой в авто (на фото другая USB звуковая - сейчас стоит нормальная на PCM2704)



Все фотки находятся в альбоме

[s.m.]

Теперь перейдем к описанию программной части.

На планшет установлен Cyanogenmod 9 от 13.09.2012 (дальше, к сожалению, автор прекратил поддержку этого железа).
Ядро 3.08+
Для реализации задач в него были добавлены недостающие модули для FT232 и EasyCap.

Вот полная инструкция по установке со стоковой прошивки Android ICS 1.0.


0. Скачать файлы

cm9_nightly_20120913.zip
aurora-v1-v2_legacy-compatibility_v1.zip

Misc.zip (смотри вложение):

bootanimation.zip (IVI by tsynik)
quicksshd.2.0.3.apk
gps.sun4i.so
ftdi_sio.ko
easycap_syntek.ko

USB Sound.zip (смотри вложение):

snd-hwdep.ko
snd-rawmidi.ko
snd-usbmidi-lib.ko
snd-usb-audio.ko


1. Установить CWM Recovery

2.Установить через CWM прошивку

cm9_nightly_20120913.zip

3. Установить через CWM патч тачскрина

aurora-v1-v2_legacy-compatibility_v1.zip

4. Подключить клавиатуру
5. Включить Wi-Fi и настроить соединение
6. Включить ADB Over Network (Settings->Developer options)
7. На компе подключиться к планшету, подмонтировать системный раздел на запись:

PHP код:

adb connect IP
adb remount 


IP посмотреть в свойствах соединения в планшете

8. Установить QuickSSHd

PHP код:

adb install pathto_file/quicksshd.2.0.3.apk 


9. Запустить на планшете QuickSSHd и установить пароль

10. Создать соединение в WinSCP c логином root и только что установленным паролем
Протокол выбрать SFTP

11. Сменить плотность экрана на 120:

В WinSCP зайти в папку /system и отредактировать файл build.prop:

PHP код:

ro.sf.lcd_density=160 


заменить на

PHP код:

ro.sf.lcd_density=120 


12. Установить другой bootanimation (опционально)
В WinSCP зайти в папку /data/local/ и положить туда bootanimation.zip

13. Для работы с GPS:

13.1 В WinSCP зайти в папку /system/lib/hw/ и переименовать gps.sun4i.so в gps.sun4i.so.old
Положить в эту папку новый gps.sun4i.so и сменить права на файл на 0644 (кнопкой F9)

13.2

Для внешнего USB GPS с чипом FT232

С помощью WinSCP положить файл ftdi_sio.ko в /system/lib/modules/
и поменять права на 0644

Для внешнего USB GPS с чипом PL2303 файл pl2303.ko уже лежит в /system/lib/modules/

13.3 С помощью WinSCP зайти в папку /system/etc/init.d

и в файле 02modules

для внешнего USB GPS с чипом FT232
заменить

PHP код:

#!/system/bin/sh
#

insmod /system/lib/modules/btusb.ko
insmod /system/lib/modules/pl2303.ko
insmod /system/lib/modules/tun.ko

echo "done Additional Modules Autoload" 


на

PHP код:

#!/system/bin/sh
#

insmod /system/lib/modules/btusb.ko
insmod /system/lib/modules/ftdi_sio.ko
insmod /system/lib/modules/tun.ko

busybox stty -F /dev/ttyUSB0 ispeed 38400
busybox chmod 666 /dev/ttyUSB0

setprop "ro.kernel.android.gps" "ttyUSB0"

#
# Navitel Safe Start fix
#
sed -i 's/SafeExit = 0/SafeExit = 1/g' /data/data/com.navitel/settings.001.ini

echo "done Additional Modules Autoload" 


для внешнего USB GPS с чипом PL2303
заменить

PHP код:

#!/system/bin/sh
#

insmod /system/lib/modules/btusb.ko
insmod /system/lib/modules/pl2303.ko
insmod /system/lib/modules/tun.ko

busybox stty -F /dev/ttyUSB0 ispeed 38400
busybox chmod 666 /dev/ttyUSB0

setprop "ro.kernel.android.gps" "ttyUSB0"

#
# Navitel Safe Start fix
#
sed -i 's/SafeExit = 0/SafeExit = 1/g' /data/data/com.navitel/settings.001.ini

echo "done Additional Modules Autoload" 


Внимание!
38400 - это скорость порта Вашего GPS приемника, замените на свое значение, если нужно

14. Для корректной работы USB звука - актуально для DAC на PCM2704 и ,любых безымянных USB звуковых карт

14.1 С помощью WinSCP зайти в папку /system/etc/init.d

и в файле 10usbaudio замените его содержимое на

PHP код:

#!/system/bin/sh
#

insmod /system/lib/modules/snd-hwdep.ko
insmod /system/lib/modules/snd-rawmidi.ko
insmod /system/lib/modules/snd-usbmidi-lib.ko
insmod /system/lib/modules/snd-usb-audio.ko

if [ -c /dev/snd/pcmC2D0p ]; then
# valid values for media.audio.out.mode: codec, usb
setprop media.audio.out.mode usb
/system/bin/log -t usb-audio "### Route all audio to USB."
else
/system/bin/log -t usb-audio "### /dev/snd/pcmC2D0p does not exist. Use default output (codec)"
fi

echo "done USB Audio Modules Autoload" 


14.2 Скопировать содержимое USB Sound.zip в /system/lib/modules/

и поставить права 0644 для этих файлов с помощью WinSCP (кнопкой F9)

15. Для работы камеры заднего вида на STK1160

15.1 С помощью WinSCP положить файл easycap_syntek.ko в /system/lib/modules/
и поменять права на 0644

15.2 С помощью WinSCP зайти в папку /system/etc/init.d

и в файле 02modules добавить строку

PHP код:

insmod /system/lib/modules/easycap_syntek.ko bars=0 


Код прошивки для teensy выложен в предыдущем посте ( teensy_code.zip)

В задачу teensy входит связать программную оболочку в планшете с магнитолой, рулевыми кнопками, термометрами и подогревами сидений. Для передачи-приема данных был использован второй аппаратный UART (первый уже занят USB и использовался для отладки). Со стороны планшета teensy выглядит как COM-порт /dev/ttyUSB1 с baudrate 38400.

Весь интерфейс взаимодействия с пользователем построен с использованием моей оболочки AutoLauncher.
Идеологически это полупрозрачное приложение, стартующее через некоторое время после старта системы (задержка нужна, чтобы USB HDD успел смонтироваться в систему) и висящее поверх остальных программ. Сразу после запуска оболочка пытается загрузить последний использованный плейлист, стартует аудиоплеер с первого трека и запускает Навител. Также в момент старта она отправляет последние использованные настройки звука в teensy (при включении питания прошивка teensy всегда инициализирует аудиоустройство со средними значениями).
После загрузки оболочка может управляться с тачскрина и с рулевых кнопок (только базовые функции - громкость / mute, переключение режимов радио-плеер, переключение треков и запомненных станций радио). Так как оболочка висит поверх остальных приложений, то для выхода на рабочий стол системы есть специальная кнопка в настройках, системные кнопки на нее не действуют. Оболочка в любой момент может быть минимизирована до одной небольшой иконки нажатием на нижнюю кнопку панели.

Оболочка может быть запущена только на Android 4.x и оптимизирована для разрешения 800x480 и плотность экрана 120dpi.

Выполняемые функции:

1. Аудиоплеер MP3, FLAC, APE с поддержкой плейлистов и CUE. Управляется с тачскрина и рулевых кнопок (пауза, переключение треков)
2. FM радио, только 87.5 -108 МГц, только ручная настройка. Управляется с тачскрина и рулевых кнопок (переключение станций)
3. Отображение 4 термометров (идентификаторы жестко забиты в скетче и требуется правка скетча при использовании других DS18B20) - внутрисалонной, внешней, левого и правого подогревов сидений. Управление включением-выключением подогревов и установка пороговых температур включения-выключения раздельно для обоих каналов управления. Управление с тачскрина и включение-выключение с рулевых кнопок
4. Аудиоконтроллер - всплывающее окно при регулировке с рулевых кнопок и включении-выключении mute, громкость / баланс / уровень заднего левого / уровень заднего правого / тембр НЧ / тембр ВЧ - управление с тачскрина и рулевых кнопок
5. Настройка кодов рулевых кнопок
6. Настройка параметров просмотра камеры заднего вида - поддерживаются аналоговые (EasyCap) и сетевые камеры (MPEG4 / H.264)
7. Просмотр изображения с камеры заднего вида в автоматическом режиме по сигналу с фонарей заднего хода и в ручном режиме специальной кнопкой в настройках. Выход из ручного режима - по нажатию на любое место экрана. В обоих режимах изображение обладает наивысшим приоритетом - переход в него происходит из любого режима работы оболочки. После пропадания сигнала с фонарей в автоматическом режиме переключения возврат происходит в предыдущий режим работы.

Скриншоты оболочки

Основной режим




Плеер (немного неудачная фотка - потом заменю)



Радио



Термометры / подогрев



Аудиопараметры



Громкость (всплывающее окно)




Настройки



Камера



Скачать AutoLauncher (версия 800x480, только сетевые камеры)

Скачать AutoLauncher (версия 1024x768 с поддержкой аналоговых камер)

10.03.2013: Обновленная версия AutoLauncher (уменьшено время старта просмотрщика камеры, неблокирующий загрузчик плейлиста на старте программы - актуально для больших плейлистов)

Для 800x480 (120dpi)

Для 1024x768 (132dpi)

07.04.2013
Обновленная версия AutoLauncher здесь (ускорение загрузки и уменьшено время старта промотрщика камеры):

[s.m.]

Установка в авто.

Самое главное, что преследовалось в проекте - ничего не должно быть распилено / разломано в родной панели и, соответственно, вся система могла быть демонтирована в течение часа.

Поэтому зеркало было установлено на штатное зеркало сверху - пружины + двухсторонний скотч держат очень хорошо, обзор почти не нарушен.

Крупный план



Общий план



Подключается зеркало всего двумя кабелями - питание и USB-host. Кабели проложены под обшивкой и передней левой стойкой



Винчестер и дополнительный USB для 3G роутера разместились в бардачке



Рулевые кнопки расположились на своих местах





USB-хаб разместился в нише под прикуривателем (ИК-приемник расположен справа от рулевой колонки внизу таким образом, чтобы сигналы с кнопок уверенно принимались)



Магнитола разместилась под водительским сиденьем (на фотке сиденье сдвинуто вперед, в обычном режиме магнитола практически целиком находится под сиденьем)



Провода к магнитоле от хаба (достаточно толстый жгут) поместились с левой стороны центральной консоли, уходя из-под сиденья под консоль. Тем не менее, консоль встала на место как родная без модификаций.

Провода от камеры заднего вида, задних колонок (стоят в багажнике аля сабвуфер) и внешнего термометра проложены вдоль левого борта вместе со штатным жгутом проводов.
Внешний термометр расположен в правом заднем фонаре - не очень удачно, так как подогревается глушителем снизу - будет перенесен в другое место.
Внутренний термометр расположен возле термодатчика кондиционера - справа от часов.
Термометры подогревов приклеены в районе спины на подогрев с обратной сторны (это просто накидки - в сиденье не встроен) и показывают не совсем температуру нагревателей, а скорее температуру сиденья - еще не решил, как их поставить, чтобы не сломать. Но тем не менее, задачу выполняют - подогрев работает ровно до того момента, пока сиденье не прогреется и включаются только после его остывания ниже установленной темпрературы (естественно, только при заведенной машине).

Вот фото консоли после установки - ничего не изменилось внешне



Немного статистики:

Вся система в отсутствие звукового сигнала потребляет максимум 1.3А, в среднем около 1А от 12В
Время загрузки от поворота ключа зажигания до появления звука (с учетом времени загрузки плейлиста из 17.000 композиций) - около 2 минут.

[RipZ]

расскажите поподробнее про завязывание камеры заднего вида через Easycap на планшет.

[macau]

нет половины фоток

[s.m.]

Сообщение от RipZ

расскажите поподробнее про завязывание камеры заднего вида через Easycap на планшет.

Уже есть в описании
http://pccar.ru/showpost.php?p=240343&postcount=2

[s.m.]

Сообщение от macau

нет половины фоток

Какие именно не видны? - у себя я вижу все

[il74]

Вчера не видел вообще ни одной фотки, а сейчас не видно часть в фоток в первом посте, гаде описываются внутренности планшета.

[macau]

видны только первые про зеркало и про питание

[RipZ]

из фиксов:
1. забыл упомянуть что AutoLauncher валится в эксепшен при отсутствии установленного Навитела
2. в каком формате хранятся плейлисты
3. через что завязан FM-приемник

ЗЫ. хотелось бы модульности, ибо конфигурации у всех разные, данный топик считаю базовым. наработка отличная, но вот допиливать "под себя" в любом случае нужно.
ЗЫЫ. не сторонник ардуины фанат STM32, на него заведена почти вся периферия, включая обработку протокола с "мозгов" тачки (ODBI), хотелось бы видеть и параметры оттуда