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bibliography.bib

@@ -75,7 +75,6 @@
   number      = {UHAM004903},
 }
 
-
 @manual{telematics_industrial_vehicle,
     title = {Utilization analysis methodology for fleet telematics of heavy earthwork equipment},
     journal = {Automation in Construction},
@@ -90,19 +89,15 @@
 @manual{css_electronics_j1939,
   title        = {J1939 data starter pack},
   author       = {{CSS Electronics}},
-  organization = {CSS Electronics},
   year         = {2022},
-  month        = {apr},
-  note         = {Last modified: April 20, 2022},
+  month        = {04},
 }
 
 @manual{css_electronics_can_bus,
   title        = {CAN bus - the ultimate guide},
   author       = {{CSS Electronics}},
-  organization = {CSS Electronics},
   year         = {2022},
-  month        = {apr},
-  note         = {Last modified: April 20, 2022},
+  month        = {04},
 }
 
 @misc{diagnet-komatsu,
@@ -140,6 +135,26 @@
   note      = {Revision: 1396a85(2013-01-07). License: Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0}
 }
 
+@manual{bosch1991canspec2,
+  author       = {{Robert Bosch GmbH}},
+  title        = {CAN Specification Version 2.0},
+  year         = {1991},
+  month        = {9},
+  note         = {Document imported into Framemaker by Chuck Powers, Motorola MCTG Multiplex Applications, April 5, 1995},
+  organization = {Robert Bosch GmbH},
+  address      = {Postfach 50, D-7000 Stuttgart 1, Germany},
+  url          = {https://www.bosch-semiconductors.com/ip-modules/can-protocol/},
+  urldate      = {2026-08-09},
+  abstract     = {This document defines the Controller Area Network (CAN) protocol, including both the standard (11-bit identifier) and extended (29-bit identifier) frame formats, as well as error handling, fault confinement, and bit timing requirements.},
+  keywords     = {CAN, Controller Area Network, serial communication, automotive, real-time control, protocol specification},
+}
+
+
+
+
+
+
+
 % datasheet (esiste questo?) per i vari datasheet: stm32f405.... , tja1050 ed eventuali altre cose su pcb
 %                                                   da vedere anche per la presa deutsch
 % also microcontrol j1939 protocol stack (download folder)

chapters/01_introduction.tex

@@ -1,6 +1,6 @@
 \chapter{Introduzione}
 \label{ch:introduzione}
-Negli ultimi anni, il settore delle macchine movimento terra è evoluto verso architetture elettroniche sempre più ampie.
+Negli ultimi anni, il settore delle macchine movimento terra è evoluto verso architetture elettroniche sempre più complesse.
 Similmente ai veicoli stradali, i moderni mezzi d'opera integrano numerose \ac{ecu} e una vasta rete di sensori e attuatori, interconnessi
 tramite il protocollo \ac{can} suddivisi in uno o più bus.
 L'elevata mole di dati generati ha permesso lo sviluppo di sistemi telematici, diagnostici e di fleet management per monitorare lo stato di salute
@@ -12,10 +12,10 @@ Ad esempio, il sistema \textit{KOMTRAX}\texttrademark di Komatsu consente, tra v
 di efficienza del mezzo \cite{komatsu_komtrax_specification}, che pur essendo efficace per monitoraggio e controllo, è una piattaforma che non espone
 i frame \ac{can} né permette l'integrazione con software di terze parti. Operano in maniera simile altri sistemi proprietari, tra i quali \textit{VisionLink}\texttrademark (Caterpillar),
 \textit{JDLink}\texttrademark (John Deere), \textit{LiDAT}\texttrademark (Liebherr), \textit{SiteWatch}\texttrademark (CASE e New Holland).\\
-Per le aziende con flotte multimarca, questa mancanza di accessibilità impedisce lo sviluppo di soluzioni diagnostiche unificate e l'analisi approfondita delle
-condizioni specifiche del mezzo.\\
+Per le aziende con flotte multimarca, questa mancanza di accessibilità limita lo sviluppo di soluzioni diagnostiche unificate e l'analisi approfondita delle
+condizioni specifiche dei mezzi.\\
 \\
-Il presente lavoro di tesi nasce da questa esigenza operativa, in collaborazione con l'azienda edile CAT (s.n.c.). L'impresa ha espresso l'interesse a disporre di
+Il presente lavoro di tesi nasce da questa esigenza operativa, in collaborazione con l'azienda edile CAT (S.a.s.). L'impresa ha espresso l'interesse a disporre di
 strumenti diagnostici brand-agnostic per il monitoraggio della propria flotta di mezzi d'opera multimarca impiegati in scavi e movimento terra, in particolare
 per scopi di manutenzione predittiva e monitoraggio delle condizioni del veicolo. \\
 In questo contesto, ha messo a disposizione per le attività di sperimentazione un escavatore Komatsu PC210 NLC-8, consentendo l'acquisizione di dati
@@ -39,26 +39,55 @@ alcuni dei mezzi di questo marchio (specificamente un dumper HD785 ed un escavat
 protocollo ibrido contenente ID a 29 bit (Extended \ac{can}) ed a 11 bit (Standard \ac{can}) \cite{diagnet-komatsu}.
 
 \subsection{Obiettivi}
-\label{sec:obiettivo}
-L'obiettivo di questo elaborato è lo sviluppo di un sistema per l'acquisizione, la decodifica e l'analisi dei dati di un escavatore idraulico provenienti dal suo \ac{can} bus.
+\label{sec:obiettivi}
+L'obiettivo di questo elaborato è lo sviluppo di un sistema per l'acquisizione, la decodifica e l'analisi dei dati di un escavatore idraulico
+provenienti dal suo \ac{can} bus.
 Nello specifico, il lavoro si articola in:
 \begin{itemize}
-    \item \textbf{Identificazione:} Individuazione della porta diagnostica contenente un nodo \ac{can};
+    \item \textbf{Identificazione:} Individuazione delle caratteristiche del sistema diagnostico del veicolo contenente accesso al \ac{can} bus;
     \item \textbf{Acquisizione dati:} Sviluppo di un'interfaccia hardware per il logging dei messaggi \ac{can} in tempo reale;
-    \item \textbf{Reverse engineering:} Decodifica delle comunicazioni proprietarie Komatsu;
+    \item \textbf{Reverse engineering:} Lettura e decodifica delle comunicazioni proprietarie Komatsu;
     \item \textbf{Analisi dati:} Traduzione dei dati decodificati in parametri fisici.
 \end{itemize}
 
-\section{Komatsu PC210 NLC-8}
+\section{Contesto operativo}
+Si introducono i protocolli di comunicazione utilizzati in questo elaborato di tesi.
+
+\label{subsec:architettura}
+Si effettua una breve descrizione del veicolo e dei sistemi hardware e software utilizzati per ottenere, decodificare ed interpretare i dati \ac{can}.
+
+\subsection{Komatsu PC210 NLC-8}
 \label{subsec:komatsu_pc210}
 Il veicolo oggetto di studio è l'escavatore Komatsu PC210 NLC-8: si tratta di un escavatore idraulico cingolato
-di media portata, appartenente alla serie "Dash 8". La designazione NLC (Narrow Long Crawler) identifica una configurazione del
-sottocarro caratterizzata da una carreggiata ridotta e una maggiore lunghezza del telaio, ottimizzata per applicazioni che richiedono
-un ingombro trasversale contenuto. \cite{komatsu_pc210_8_2017_brochure}
+di media portata, parte della serie \textit{Dash 8} in commercio dal 2006 al 2016. La designazione NLC (\textit{Narrow Long Crawler}) identifica una
+configurazione del sottocarro caratterizzata da una carreggiata ridotta e una maggiore lunghezza del telaio, ottimizzata per applicazioni che
+richiedono un ingombro trasversale contenuto \cite{komatsu_pc210_8_2017_brochure}.
+
+È equipaggiato con un motore diesel common rail a 6 cilindri in linea, sviluppato da \textit{Komatsu Cummins Engine Corporation} (KCEC), joint venture
+paritetica tra \textit{Komatsu Ltd.} e \textit{Cummins Inc.}; infatti il motore \textit{SAA6D107E-1} montato sul PC210 NLC-8 è basato sulla stessa
+architettura del \textit{Cummins 6D107} \cite{pc210-230-240-manual}.\\ % forse invece meglio citazione su questa roba del Cummins qua
+Il sistema idraulico \textit{Komatsu HydrauMind} adotta una logica a centro chiuso (CLSS) abbinata al controllo mutuo pompa-motore \cite{pc210-230-240-manual}.
+Sul piano dell'elettronica, questa integra nativamente il sistema proprietario Komatsu di telematica e gestione del mezzo \textit{KOMTRAX}\texttrademark
+discusso precedentemente. \\
+Il sistema \ac{can} consiste in un unico bus accessibile dalla \ac{ecu} oppure da una presa di diagnostica all'interno della cabina \cite{pc210-230-240-manual}.
+Lo schermo nella cabina di controllo infatti è un nodo \ac{can} e visualizza eventuali errori o informazioni utili come regime motore e temperature
+direttamente in modo da essere visibili in ogni momento all'operatore. Le informazioni visibili dal sistema \textit{KOMTRAX}\texttrademark vengono anche esse
+comunicate tramite \ac{can} bus.
+% TODO: foto schermo cabina acceso
+
+La serie PC210 rappresenta una delle piattaforme più diffuse nel segmento delle medie portate a livello europeo. Komatsu è stabilmente tra i primi produttori
+di escavatori nel mercato \ac{emea}, ed il PC210 è indicato come uno dei modelli chiave della gamma Komatsu in questa regione.
+Un numero significativo di unità \textit{Dash 8} è ancora oggi operativo in flotte di piccole e medie imprese edili e di movimento terra, grazie alla robustezza meccanica
+della piattaforma, alla disponibilità di ricambi (anche di provenienza Cummins per il motore) e alla relativa semplicità di manutenzione rispetto alle generazioni
+successive.
+% TODO: mettere fonti per tutto ciò
+% TODO: foto motore
+
+\vspace{5mm}
 
 \begin{table}[htbp]
 \centering
-\captionsetup{skip=2pt}
+\captionsetup{skip=10pt}
 \caption{Specifiche tecniche secondo \citeauthor{komatsu_pc210_8_2017_brochure}}
 \label{tab:specifiche_nlc8}
 \footnotesize
@@ -91,16 +120,10 @@ Profondità di scavo massima & 6.620 mm \\
 \multicolumn{2}{@{}l}{\textbf{\ac{can} bus}} \\
 \midrule
 Architettura & Singolo bus SAE J1939 con ID proprietari \\
-ID bit / baudrate & 11-bit e 29-bit / 250 kbps \\
 \bottomrule
 \end{tabular}
 \end{table}
 
-
-
-
-
-
 \begin{figure}[htbp]
     \centering
     \begin{subfigure}{1\textwidth}
@@ -124,12 +147,41 @@ ID bit / baudrate & 11-bit e 29-bit / 250 kbps \\
 
 \subsection{STM32F405RGT6}
 \label{subsec:stm32f405rgt6}
-Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat. Duis aute irure dolor in reprehenderit in voluptate velit esse cillum dolore eu fugiat nulla pariatur. Excepteur sint occaecat cupidatat non proident, sunt in culpa qui officia deserunt mollit anim id est laborum.
+Introduzione alla stm32 usata
 
 \subsection{FreeRTOS}
 \label{subsec:freertos}
-Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat. Duis aute irure dolor in reprehenderit in voluptate velit esse cillum dolore eu fugiat nulla pariatur. Excepteur sint occaecat cupidatat non proident, sunt in culpa qui officia deserunt mollit anim id est laborum.
+Descrizione di freertos, brevemente perche l'ho scelto ma poi lo dico meglio in Cap.2
 
 \subsection{TJA1050}
 \label{subsec:tja1050}
-Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat. Duis aute irure dolor in reprehenderit in voluptate velit esse cillum dolore eu fugiat nulla pariatur. Excepteur sint occaecat cupidatat non proident, sunt in culpa qui officia deserunt mollit anim id est laborum.
+Descrizione TJA1050 e perche l'ho scelto (brevemente)
+
+% fonti: datasheet per ste tre robe
+%
+
+\subsection{Protocolli di comunicazione}
+\label{subsec:protocolli}
+
+
+\subsubsection{CAN bus}
+\label{subsubsec:canbus}
+\cite{voss2008comprehensible}
+\cite{css_electronics_j1939}
+Il \ac{can} bus è un protocollo di comunicazione seriale che supporta in modo efficiente il controllo distribuito in tempo reale con un livello di sicurezza molto elevato.
+Il suo ambito di applicazione va dalle reti ad alta velocità al cablaggio multiplex a basso costo. \\
+Nell’elettronica automobilistica, le unità di controllo del motore, i sensori, i sistemi anti-slittamento, ecc. sono collegati tramite CAN con velocità di trasmissione fino a 1 Mbit/s.
+Allo stesso tempo, è conveniente integrarlo nell’elettronica della carrozzeria del veicolo, ad esempio nei gruppi ottici o nei finestrini elettrici, per sostituire il cablaggio aggiuntivo altrimenti necessario. \\
+% fonte CAN ISO 11898 bosch da aggiungere
+
+
+\subsubsection{SAE J1939}
+\label{subsubsec:j1939}
+\cite{css_electronics_can_bus}
+Introduzione a SAE J1939
+% fonte SAE J1939
+
+\subsubsection{UART}
+\label{subsubsec:uart}
+Introduzione a UART
+% trova una fonte

chapters/02_identification.tex

@@ -0,0 +1,85 @@
+\chapter{Identificazione}
+\label{ch:identification}
+
+Questo capitolo descrive la prima fase pratica del lavoro: l'individuazione di un accesso fisico al \ac{can} bus del mezzo e l'identificazione delle linee
+\ac{canh} e \ac{canl}. \\
+Il capitolo è organizzato come segue: la sezione \ref{sec:access} descrive le diverse possibilità prese in considerazione per accedere fisicamente al bus e
+motiva la soluzione adottata; la sezione \ref{sec:identification} presenta invece le misure effettuate per individuare le linee \ac{canh} e \ac{canl}.
+
+\section{Accesso fisico al \acs{can} bus}
+\label{sec:access}
+
+Il primo passo per poter arrivare all'obiettivo finale di interpretare i dati \ac{can} è quello di identificare come è possibile accedervi fisicamente. \\
+Per fare ciò si è iniziato con lo studio del manuale del mezzo \cite{pc210-230-240-manual}, il quale ha confermato che il mezzo supporta il
+sistema \textit{KOMTRAX}\texttrademark: ciò impone quindi l'esistenza di un sistema \ac{can}, potenzialmente accessibile dall'esterno. Il manuale
+non fornisce però ulteriori dettagli su eventuali prese diagnostiche o metodi per ricevere i dati tramite il \textit{KOMTRAX}\texttrademark.\\
+È stato quindi necessario cercare un metodo per accedere al \ac{can} bus. Le possibilità valutate sono:
+
+\begin{itemize}
+    \item Presa diagnostica nella cabina
+    \item Presa diagnostica nel motore
+    \item Connessione diretta alla \ac{ecu}
+\end{itemize}
+
+Connettersi direttamente alla \ac{ecu} è ipoteticamente possibile ma sarebbe un lavoro più complicato e con maggiore possibilità di commettere degli errori
+che potrebbero compromettere l'operatività del mezzo; invece se fosse presente una presa diagnostica nel motore (come spesso esistono in mezzi con motore Cummins)
+non è detto che questa contenga anche il \ac{can} bus, ed è comunque di più difficile accesso. Per un sistema che deve operare a motore acceso, inoltre può essere
+più difficile connettere un sistema elettrico in un ambiente come il vano motore. Perciò si è preferito cercare prima una presa diagnostica. Infatti, dietro al
+sedile dell'operatore si è trovato senza difficoltà un box elettrico, con la scatola dei fusibili ed una presa \textit{Deutsch DT04-12PA}, che si è supposto
+fornire la tensione dalle batterie e accesso al \ac{can} bus, similmente a quanto avverrebbe in una presa \ac{obd2}. \\
+% TODO: verifica il modello di presa Deutsch (da ordine aliexpress)
+
+\begin{figure} [t]
+    \centering
+    \includegraphics[width=\textwidth]{assets/images/pc210nlc-8/IMG_9999.jpeg}
+    \caption{Scatola fusibili e presa diagnostica Deutsch DT04-12PA}
+    \label{fig:komatsu_fuse_box}
+\end{figure}
+
+\section{Identificazione \acl{canh} e \acl{canl}}
+\label{sec:identification}
+
+Per identificare quali pin sono relativi al \ac{can} bus si è misurata la resistenza tra i pin due a due fino a trovare una combinazione che desse come lettura
+dal multimetro una resistenza di \SI{60}{\ohm}. Questo valore è, come discusso nel capitolo precedente, il valore di resistenza di un \ac{can} bus terminato
+correttamente. \\
+I pin trovati sono PIN3 e PIN10 della presa Deutsch. Inoltre si è trovato che tra i PIN1 e PIN12 si ha la tensione delle due batterie in serie (24V 400A):
+specificamente PIN12 è la massa e PIN1 i +24VDC. \\
+A questo punto è necessario scoprire precisamente quale pin è il \ac{canh} e quale il \ac{canl}, e per fare ciò si è utilizzato un oscilloscopio
+\textit{Rigol DHO804}. Connettendo due sonde ai due pin \ac{can} individuati precedentemente ed accendendo il quadro elettrico
+del mezzo, si sono viste le prime comunicazioni \ac{can}. Catturando un istante di queste comunicazioni, si riescono ad identificare \ac{canh} e \ac{canl}:
+in figura \ref{fig:can_pin_test} si vedono come la sonda gialla (collegata al PIN3) visualizzi una tensione dominante mentre la sonda blu (collegata al PIN10)
+una tensione recessiva. Quindi si conclude che PIN3 è \ac{canh} e PIN10 è \ac{canl}.
+
+\begin{figure} [htbp]
+    \centering
+    \includegraphics[width=\textwidth]{assets/images/pc210nlc-8/IMG_0085.jpeg}
+    \caption{Misura della resistenza tra PIN3 e PIN10 della presa Deutsch}
+    \label{fig:can_ohm_test}
+\end{figure}
+
+\begin{figure} [htbp]
+    \centering
+    \includegraphics[width=\textwidth]{assets/images/pc210nlc-8/IMG_0096.JPG}
+    \caption{Individuazione \ac{canh} e \ac{canl} con oscilloscopio}
+    \label{fig:can_pin_test}
+\end{figure}
+
+
+\begin{table}[b]
+    \centering
+    \caption{Pinout della presa diagnostica Deutsch DT04-12PA}
+    \label{tab:pinout_deutsch}
+    \begin{tabular}{l c c c c c c}
+        \toprule
+        \textbf{Pin}      & 7   & 8   & 9   & 10        & 11  & 12 \\
+        \textbf{Funzione} & ND & ND & ND & \ac{canl} & ND & \SI{+24}{\volt}DC \\
+        \midrule
+        \textbf{Pin}      & 6   & 5   & 4   & 3         & 2   & 1 \\
+        \textbf{Funzione} & ND & ND & ND & \ac{canh} & ND & \textit{GND} \\
+        \bottomrule
+    \end{tabular}
+\end{table}
+
+La presa Deutsch DT04-12PA è un connettore a 12 pin; il suo pinout, così come ricostruito durante le attività descritte in questo capitolo, è riportato in
+tabella \ref{tab:pinout_deutsch}. I pin il cui impiego non è stato determinato in questa fase [ND] sono risultati non collegati oppure dedicati a strumenti
+di diagnostica Komatsu.

chapters/05_conclusions.tex

@@ -1,5 +0,0 @@
-\chapter{Conclusioni}
-%\addcontentsline{toc}{chapter}{Conclusioni}
-\label{ch:conclusions}
-
-Qui andrebbero le tue conclusioni.

thesis.tex

@@ -31,12 +31,20 @@
 % Acronimi
 \usepackage{acro}
 \DeclareAcronym{can}{short = CAN, long = Controller Area Network}
+\DeclareAcronym{canh}{short = CANH, long = CAN High}
+\DeclareAcronym{canl}{short = CANL, long = CAN Low}
+\DeclareAcronym{lin}{short = LIN, long = Local Interconnect Network}
 \DeclareAcronym{id}{short  = ID,  long = Identifier}
 \DeclareAcronym{ecu}{short = ECU, long = Electronic Control Unit}
 \DeclareAcronym{dtc}{short = DTC, long = Diagnostic Trouble Code}
 \DeclareAcronym{pgn}{short = PGN, long = Parameter Group Number}
 \DeclareAcronym{sae}{short = SAE, long = Society of Automotive Engineers}
 \DeclareAcronym{emea}{short = EMEA, long = Europe Middle East and Africa}
+\DeclareAcronym{hv}{short = HV, long = High Voltage}
+\DeclareAcronym{lv}{short = LV, long = Low Voltage}
+\DeclareAcronym{obd2}{short = OBDII, long = On-board Diagnostics 2}
+
+
 
 % Pagina e intestazioni
 \usepackage{scrlayer-scrpage}
@@ -96,6 +104,7 @@
 \usepackage{array}
 \usepackage{placeins}
 
+
 % Formattazione titoli
 \usepackage{titlesec}
 \titleformat{\chapter}[display]
@@ -138,6 +147,7 @@
 \usepackage[bottom]{footmisc}
 \usepackage{tikz}
 \usetikzlibrary{calc}
+\usepackage{siunitx}
 
 % Stili per i linguaggi di programmazione
 \usepackage{minted}
@@ -190,6 +200,8 @@
             \vspace{3cm}
         \end{center}
 
+        \vspace{2cm}
+
         \noindent
         \begin{minipage}[t]{0.47\textwidth}
             \raggedright
@@ -211,6 +223,9 @@
     \clearpage
     \pagenumbering{roman}
 
+    % sommario
+    \input{chapters/00_abstract.tex}
+
     % indice
     \tableofcontents
 
@@ -253,10 +268,13 @@
     \pagenumbering{arabic}
 
     % Aggiungi qui i capitoli
-    \input{chapters/00_abstract.tex}
-    \input{chapters/01_introduction.tex}
-    \input{chapters/05_conclusions.tex}
 
+    \input{chapters/01_introduction.tex}
+    \input{chapters/02_identification.tex}
+    \input{chapters/03_acquisition.tex}
+    \input{chapters/04_decoding.tex}
+    \input{chapters/05_analysis.tex}
+    \input{chapters/06_conclusions.tex}
     \input{chapters/99_acknowledgments.tex}
     \clearpage