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2025-10-04 16:48:47 +00:00
commit 3e8982c756

663
ESP32_CAN_Logger.ino Normal file
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@@ -0,0 +1,663 @@
/*
* ESP32 CAN Logger with Web Interface
*
* Features:
* - CAN Bus logging to SD card (binary format)
* - WiFi AP with web interface
* - Real-time CAN message monitoring (by ID, BUSMASTER style)
* - CAN speed adjustment (125K - 1M)
* - Log file download
* - Batch update every 0.5s for real-time performance
*
* Hardware:
* - ESP32 WROVER Module (ESP32-WROOM-32D)
* - MCP2515 CAN Controller (HSPI, INT: GPIO27)
* - SD Card (VSPI)
* - GPIO17: Logging control (HIGH=start, LOW=stop)
* - GPIO16: Logging status LED
* - GPIO26: SD card ready LED
*
* Required Libraries:
* - WebSockets by Markus Sattler
* - mcp2515 by autowp
*
* Author: ESP32 CAN Logger Project
* Version: 1.0
*/
#include <Arduino.h>
#include <SPI.h>
#include <mcp2515.h>
#include <SD.h>
#include <WiFi.h>
#include <WebServer.h>
#include <WebSocketsServer.h>
#include <freertos/FreeRTOS.h>
#include <freertos/task.h>
#include <freertos/queue.h>
#include <freertos/semphr.h>
#include "index.h" // HTML 페이지
// ==================== GPIO 핀 정의 ====================
#define CAN_INT_PIN 27
#define LOGGING_CONTROL_PIN 17
#define LOGGING_STATUS_LED 16
#define SD_READY_LED 26
// HSPI 핀 (CAN)
#define HSPI_MISO 12
#define HSPI_MOSI 13
#define HSPI_SCLK 14
#define HSPI_CS 15
// VSPI 핀 (SD Card)
#define VSPI_MISO 19
#define VSPI_MOSI 23
#define VSPI_SCLK 18
#define VSPI_CS 5
// ==================== 버퍼 설정 ====================
#define CAN_QUEUE_SIZE 1000
#define FILE_BUFFER_SIZE 8192
#define MAX_FILENAME_LEN 32
#define WEB_UPDATE_INTERVAL 100
// ==================== CAN 메시지 구조체 ====================
struct CANMessage {
uint32_t timestamp;
uint32_t id;
uint8_t dlc;
uint8_t data[8];
} __attribute__((packed));
// ==================== WiFi AP 설정 ====================
const char* ssid = "ESP32_CAN_Logger";
const char* password = "12345678";
// ==================== 전역 변수 ====================
SPIClass hspi(HSPI);
SPIClass vspi(VSPI);
MCP2515 mcp2515(HSPI_CS, 10000000, &hspi);
WebServer server(80);
WebSocketsServer webSocket = WebSocketsServer(81);
QueueHandle_t canQueue;
SemaphoreHandle_t sdMutex;
TaskHandle_t canRxTaskHandle = NULL;
TaskHandle_t sdWriteTaskHandle = NULL;
TaskHandle_t controlTaskHandle = NULL;
TaskHandle_t webTaskHandle = NULL;
volatile bool loggingEnabled = false;
volatile bool sdCardReady = false;
File logFile;
char currentFilename[MAX_FILENAME_LEN];
uint8_t fileBuffer[FILE_BUFFER_SIZE];
uint16_t bufferIndex = 0;
uint32_t fileCounter = 0;
// CAN 속도 설정
CAN_SPEED currentCanSpeed = CAN_1000KBPS;
const char* canSpeedNames[] = {"125K", "250K", "500K", "1M"};
CAN_SPEED canSpeedValues[] = {CAN_125KBPS, CAN_250KBPS, CAN_500KBPS, CAN_1000KBPS};
// 실시간 모니터링용
#define RECENT_MSG_COUNT 50
CANMessage recentMessages[RECENT_MSG_COUNT];
uint8_t recentMsgIndex = 0;
uint32_t totalMsgCount = 0;
uint32_t msgPerSecond = 0;
uint32_t lastMsgCountTime = 0;
uint32_t lastMsgCount = 0;
// ==================== CAN 인터럽트 핸들러 ====================
void IRAM_ATTR canISR() {
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
if (canRxTaskHandle != NULL) {
vTaskNotifyGiveFromISR(canRxTaskHandle, &xHigherPriorityTaskWoken);
portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
}
}
// ==================== CAN 속도 변경 ====================
void changeCanSpeed(CAN_SPEED newSpeed) {
detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(CAN_INT_PIN));
mcp2515.reset();
mcp2515.setBitrate(newSpeed, MCP_8MHZ);
mcp2515.setNormalMode();
currentCanSpeed = newSpeed;
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(CAN_INT_PIN), canISR, FALLING);
Serial.printf("CAN 속도 변경: %s\n", canSpeedNames[newSpeed]);
}
// ==================== 기존 파일 번호 스캔 ====================
void scanExistingFiles() {
if (!sdCardReady) {
fileCounter = 0;
Serial.println("SD 카드 없음 - 파일 카운터 0으로 시작");
return;
}
uint32_t maxFileNumber = 0;
bool foundFiles = false;
File root = SD.open("/");
if (!root) {
Serial.println("루트 디렉토리 열기 실패");
fileCounter = 0;
return;
}
File file = root.openNextFile();
while (file) {
if (!file.isDirectory()) {
String name = file.name();
if (name.startsWith("/")) name = name.substring(1);
// canlog_XXXXX.bin 형식 확인
if (name.startsWith("canlog_") && (name.endsWith(".bin") || name.endsWith(".BIN"))) {
// 숫자 부분 추출 (canlog_00005.bin -> 5)
int startIdx = 7; // "canlog_" 길이
int endIdx = name.lastIndexOf('.');
if (endIdx > startIdx) {
String numStr = name.substring(startIdx, endIdx);
uint32_t fileNum = numStr.toInt();
if (fileNum > maxFileNumber) {
maxFileNumber = fileNum;
}
foundFiles = true;
}
}
}
file.close();
file = root.openNextFile();
}
root.close();
if (foundFiles) {
fileCounter = maxFileNumber + 1;
Serial.printf("기존 파일 발견 - 다음 파일 번호: %lu (canlog_%05lu.bin)\n",
fileCounter, fileCounter);
} else {
fileCounter = 0;
Serial.println("기존 파일 없음 - 파일 카운터 0으로 시작");
}
}
bool createNewLogFile() {
if (logFile) {
logFile.flush();
logFile.close();
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));
}
char filename[MAX_FILENAME_LEN];
snprintf(filename, MAX_FILENAME_LEN, "/canlog_%05lu.bin", fileCounter++);
logFile = SD.open(filename, FILE_WRITE);
if (!logFile) {
Serial.printf("파일 생성 실패: %s\n", filename);
return false;
}
strncpy(currentFilename, filename, MAX_FILENAME_LEN);
Serial.printf("새 로그 파일 생성: %s\n", currentFilename);
return true;
}
// ==================== 버퍼 플러시 ====================
bool flushBuffer() {
if (bufferIndex == 0) return true;
if (xSemaphoreTake(sdMutex, portMAX_DELAY) == pdTRUE) {
if (logFile) {
size_t written = logFile.write(fileBuffer, bufferIndex);
logFile.flush();
xSemaphoreGive(sdMutex);
if (written != bufferIndex) {
Serial.println("SD 쓰기 오류!");
return false;
}
bufferIndex = 0;
return true;
}
xSemaphoreGive(sdMutex);
}
return false;
}
// ==================== CAN 수신 태스크 ====================
void canRxTask(void *pvParameters) {
struct can_frame frame;
CANMessage msg;
Serial.println("CAN 수신 태스크 시작");
while (1) {
ulTaskNotifyTake(pdTRUE, portMAX_DELAY);
while (mcp2515.readMessage(&frame) == MCP2515::ERROR_OK) {
msg.timestamp = millis();
msg.id = frame.can_id;
msg.dlc = frame.can_dlc;
memcpy(msg.data, frame.data, 8);
if (xQueueSend(canQueue, &msg, 0) != pdTRUE) {
static uint32_t lastWarning = 0;
if (millis() - lastWarning > 1000) {
Serial.println("경고: CAN 큐 오버플로우!");
lastWarning = millis();
}
}
recentMessages[recentMsgIndex] = msg;
recentMsgIndex = (recentMsgIndex + 1) % RECENT_MSG_COUNT;
totalMsgCount++;
}
}
}
// ==================== SD 쓰기 태스크 ====================
void sdWriteTask(void *pvParameters) {
CANMessage msg;
Serial.println("SD 쓰기 태스크 시작");
while (1) {
if (xQueueReceive(canQueue, &msg, pdMS_TO_TICKS(100)) == pdTRUE) {
if (loggingEnabled && sdCardReady) {
if (bufferIndex + sizeof(CANMessage) > FILE_BUFFER_SIZE) {
if (!flushBuffer()) {
digitalWrite(LOGGING_STATUS_LED, LOW);
continue;
}
}
memcpy(&fileBuffer[bufferIndex], &msg, sizeof(CANMessage));
bufferIndex += sizeof(CANMessage);
digitalWrite(LOGGING_STATUS_LED, HIGH);
}
} else {
if (loggingEnabled && bufferIndex > 0) {
flushBuffer();
}
}
}
}
// ==================== 제어 태스크 ====================
void controlTask(void *pvParameters) {
bool lastLoggingState = false;
Serial.println("제어 태스크 시작");
while (1) {
bool currentState = digitalRead(LOGGING_CONTROL_PIN);
if (currentState != lastLoggingState) {
if (currentState == HIGH && sdCardReady) {
Serial.println("로깅 시작");
if (xSemaphoreTake(sdMutex, pdMS_TO_TICKS(1000)) == pdTRUE) {
if (createNewLogFile()) {
loggingEnabled = true;
bufferIndex = 0;
}
xSemaphoreGive(sdMutex);
}
} else if (currentState == LOW && loggingEnabled) {
Serial.println("로깅 정지");
loggingEnabled = false;
flushBuffer();
if (xSemaphoreTake(sdMutex, pdMS_TO_TICKS(1000)) == pdTRUE) {
if (logFile) {
logFile.close();
}
xSemaphoreGive(sdMutex);
}
digitalWrite(LOGGING_STATUS_LED, LOW);
}
lastLoggingState = currentState;
}
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(50));
}
}
// ==================== SD 모니터 태스크 ====================
void sdMonitorTask(void *pvParameters) {
Serial.println("SD 모니터 태스크 시작");
while (1) {
bool cardPresent = SD.begin(VSPI_CS, vspi);
if (cardPresent != sdCardReady) {
sdCardReady = cardPresent;
digitalWrite(SD_READY_LED, sdCardReady ? HIGH : LOW);
if (sdCardReady) {
Serial.println("SD 카드 준비됨");
// SD 카드가 새로 삽입되면 파일 번호 다시 스캔
scanExistingFiles();
} else {
Serial.println("SD 카드 없음");
if (loggingEnabled) {
loggingEnabled = false;
digitalWrite(LOGGING_STATUS_LED, LOW);
}
}
}
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
}
}
// ==================== 웹소켓 이벤트 핸들러 ====================
void webSocketEvent(uint8_t num, WStype_t type, uint8_t * payload, size_t length) {
switch(type) {
case WStype_DISCONNECTED:
Serial.printf("WebSocket 클라이언트 #%u 연결 해제\n", num);
break;
case WStype_CONNECTED:
{
IPAddress ip = webSocket.remoteIP(num);
Serial.printf("WebSocket 클라이언트 #%u 연결: %d.%d.%d.%d\n",
num, ip[0], ip[1], ip[2], ip[3]);
// 연결 시 즉시 파일 목록 전송
sendFileList(num);
}
break;
case WStype_TEXT:
{
String msg = String((char*)payload);
if (msg.indexOf("\"cmd\":\"setSpeed\"") >= 0) {
int speedIdx = msg.indexOf("\"speed\":") + 8;
int speed = msg.substring(speedIdx, speedIdx + 1).toInt();
if (speed >= 0 && speed < 4) {
changeCanSpeed(canSpeedValues[speed]);
}
} else if (msg.indexOf("\"cmd\":\"getFiles\"") >= 0) {
// 파일 목록 전송
sendFileList(num);
}
}
break;
}
}
// ==================== 파일 목록 전송 함수 ====================
void sendFileList(uint8_t clientNum) {
String fileList = "{\"type\":\"files\",\"files\":[";
if (!sdCardReady) {
fileList += "],\"error\":\"SD card not ready\"}";
webSocket.sendTXT(clientNum, fileList);
Serial.println("파일 목록 요청: SD 카드 없음");
return;
}
File root = SD.open("/");
if (!root) {
fileList += "],\"error\":\"Cannot open root directory\"}";
webSocket.sendTXT(clientNum, fileList);
Serial.println("파일 목록 요청: 루트 디렉토리 열기 실패");
return;
}
File file = root.openNextFile();
bool first = true;
int fileCount = 0;
while (file) {
if (!file.isDirectory()) {
String name = file.name();
if (name.startsWith("/")) name = name.substring(1);
if (name.endsWith(".bin") || name.endsWith(".BIN")) {
if (!first) fileList += ",";
fileList += "{\"name\":\"" + name + "\",\"size\":" + String(file.size()) + "}";
first = false;
fileCount++;
}
}
file.close();
file = root.openNextFile();
}
root.close();
fileList += "]}";
webSocket.sendTXT(clientNum, fileList);
Serial.printf("파일 목록 전송 완료: %d개 파일\n", fileCount);
}
// ==================== 웹 업데이트 태스크 (0.5초 일괄 전송) ====================
void webUpdateTask(void *pvParameters) {
uint32_t lastStatusUpdate = 0;
uint32_t lastCanUpdate = 0;
const uint32_t CAN_UPDATE_INTERVAL = 500; // 0.5초마다 CAN 데이터 전송
Serial.println("웹 업데이트 태스크 시작");
while (1) {
uint32_t now = millis();
webSocket.loop();
// 상태 업데이트 (1초마다)
if (now - lastStatusUpdate >= 1000) {
if (now - lastMsgCountTime >= 1000) {
msgPerSecond = totalMsgCount - lastMsgCount;
lastMsgCount = totalMsgCount;
lastMsgCountTime = now;
}
String status = "{\"type\":\"status\",";
status += "\"logging\":" + String(loggingEnabled ? "true" : "false") + ",";
status += "\"sdReady\":" + String(sdCardReady ? "true" : "false") + ",";
status += "\"msgCount\":" + String(totalMsgCount) + ",";
status += "\"msgSpeed\":" + String(msgPerSecond) + "}";
webSocket.broadcastTXT(status);
lastStatusUpdate = now;
}
// CAN 메시지 일괄 업데이트 (0.5초마다)
if (now - lastCanUpdate >= CAN_UPDATE_INTERVAL) {
String canBatch = "{\"type\":\"canBatch\",\"messages\":[";
bool first = true;
// 모든 최근 메시지를 JSON 배열로 구성
for (int i = 0; i < RECENT_MSG_COUNT; i++) {
if (recentMessages[i].timestamp > 0) {
CANMessage* msg = &recentMessages[i];
if (!first) canBatch += ",";
first = false;
canBatch += "{\"id\":\"";
if (msg->id < 0x10) canBatch += "0";
if (msg->id < 0x100) canBatch += "0";
if (msg->id < 0x1000) canBatch += "0";
canBatch += String(msg->id, HEX);
canBatch += "\",\"dlc\":" + String(msg->dlc);
canBatch += ",\"data\":\"";
for (int j = 0; j < msg->dlc; j++) {
if (msg->data[j] < 0x10) canBatch += "0";
canBatch += String(msg->data[j], HEX);
if (j < msg->dlc - 1) canBatch += " ";
}
canBatch += "\",\"timestamp\":" + String(msg->timestamp) + "}";
}
}
canBatch += "]}";
if (!first) { // 메시지가 있을 때만 전송
webSocket.broadcastTXT(canBatch);
}
lastCanUpdate = now;
}
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(50));
}
}
// ==================== SETUP ====================
void setup() {
Serial.begin(115200);
delay(1000);
Serial.println("\n\n");
Serial.println("========================================");
Serial.println(" ESP32 CAN Logger with Web Interface ");
Serial.println("========================================");
// GPIO 초기화
pinMode(LOGGING_CONTROL_PIN, INPUT);
pinMode(LOGGING_STATUS_LED, OUTPUT);
pinMode(SD_READY_LED, OUTPUT);
pinMode(CAN_INT_PIN, INPUT_PULLUP);
digitalWrite(LOGGING_STATUS_LED, LOW);
digitalWrite(SD_READY_LED, LOW);
// SPI 초기화
hspi.begin(HSPI_SCLK, HSPI_MISO, HSPI_MOSI, HSPI_CS);
vspi.begin(VSPI_SCLK, VSPI_MISO, VSPI_MOSI, VSPI_CS);
// MCP2515 초기화
mcp2515.reset();
mcp2515.setBitrate(CAN_1000KBPS, MCP_8MHZ);
mcp2515.setNormalMode();
Serial.println("✓ MCP2515 초기화 완료 (1Mbps)");
// SD 카드 초기화
if (SD.begin(VSPI_CS, vspi)) {
sdCardReady = true;
digitalWrite(SD_READY_LED, HIGH);
Serial.println("✓ SD 카드 초기화 완료");
// 기존 파일 번호 스캔
scanExistingFiles();
} else {
Serial.println("✗ SD 카드 초기화 실패");
fileCounter = 0;
}
// WiFi AP 시작
Serial.println("\nWiFi AP 시작...");
WiFi.softAP(ssid, password);
Serial.print("✓ AP IP 주소: ");
Serial.println(WiFi.softAPIP());
// 웹소켓 설정
webSocket.begin();
webSocket.onEvent(webSocketEvent);
Serial.println("✓ WebSocket 서버 시작 (포트 81)");
// HTTP 핸들러
server.on("/", HTTP_GET, []() {
server.send_P(200, "text/html", index_html);
});
// 파일 다운로드 핸들러
server.on("/download", HTTP_GET, []() {
if (server.hasArg("file")) {
String filename = "/" + server.arg("file");
if (SD.exists(filename)) {
File file = SD.open(filename, FILE_READ);
if (file) {
server.streamFile(file, "application/octet-stream");
file.close();
} else {
server.send(500, "text/plain", "Failed to open file");
}
} else {
server.send(404, "text/plain", "File not found");
}
} else {
server.send(400, "text/plain", "Bad request");
}
});
server.begin();
Serial.println("✓ 웹 서버 시작 (포트 80)");
// RTOS 객체 생성
canQueue = xQueueCreate(CAN_QUEUE_SIZE, sizeof(CANMessage));
sdMutex = xSemaphoreCreateMutex();
if (canQueue == NULL || sdMutex == NULL) {
Serial.println("✗ RTOS 객체 생성 실패!");
while (1) delay(1000);
}
Serial.println("✓ RTOS 객체 생성 완료");
// 인터럽트 설정
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(CAN_INT_PIN), canISR, FALLING);
// 태스크 생성
xTaskCreatePinnedToCore(canRxTask, "CAN_RX", 4096, NULL, 4, &canRxTaskHandle, 1);
xTaskCreatePinnedToCore(sdWriteTask, "SD_WRITE", 12288, NULL, 3, &sdWriteTaskHandle, 1);
xTaskCreatePinnedToCore(controlTask, "CONTROL", 8192, NULL, 2, &controlTaskHandle, 0);
xTaskCreatePinnedToCore(sdMonitorTask, "SD_MONITOR", 4096, NULL, 1, NULL, 0);
xTaskCreatePinnedToCore(webUpdateTask, "WEB_UPDATE", 8192, NULL, 2, &webTaskHandle, 0);
Serial.println("✓ 모든 RTOS 태스크 시작 완료");
Serial.println("\n========================================");
Serial.println(" GPIO 핀 설정");
Serial.println("========================================");
Serial.println(" GPIO17: 로깅 제어 (HIGH=시작, LOW=정지)");
Serial.println(" GPIO16: 로깅 상태 LED");
Serial.println(" GPIO26: SD 카드 준비 LED");
Serial.println(" GPIO27: CAN 인터럽트");
Serial.println("\n========================================");
Serial.println(" 웹 인터페이스 접속 방법");
Serial.println("========================================");
Serial.println(" 1. WiFi 연결: ESP32_CAN_Logger");
Serial.println(" 2. 비밀번호: 12345678");
Serial.print(" 3. 브라우저: http://");
Serial.println(WiFi.softAPIP());
Serial.println("========================================\n");
}
// ==================== LOOP ====================
void loop() {
server.handleClient();
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));
// 디버그 정보 (10초마다)
static uint32_t lastPrint = 0;
if (millis() - lastPrint > 10000) {
Serial.printf("[상태] 큐: %d/%d | 로깅: %s | SD: %s | 총: %lu msg | 속도: %lu msg/s\n",
uxQueueMessagesWaiting(canQueue),
CAN_QUEUE_SIZE,
loggingEnabled ? "ON " : "OFF",
sdCardReady ? "Ready " : "Not Ready",
totalMsgCount,
msgPerSecond
);
lastPrint = millis();
}
}