Car-PC für Mercedes E Klasse, W 211

CarPC

Ich möchte Ihnen meinen Car-PC Projekt für Mercedes Benz E-Klasse W211 Baujahr 2003 vorstellen.

Mitte Januar 2014 fing ich an einem Car-PC für meinen Mercedes zu bauen. Auf dieser Seite werde ich über die Fortschritte berichten.

Den Car-PC konnte ich erst nach drei Monaten Bauzeit in Betrieb nehmen. Das Bildschirm habe ich gebraucht bei DSC-Electronics gekauft. Das CarPC ist im Auto verbaut und hat mich schon paar tausend Km problemlos ans Ziehl geführt. GPS Empfänger musste ich nur ein Mal in dieser Zeit wieder einsellen, da der COM Port nicht mehr stimmte. WiFi funktioniert und wenn man glück hat findet man freie Netzwerke und kann ins Internet. Der Win8 bricht alle paar Stunden mit blauem Screeshot zusammen. Also entweder Treiber oder sonst noch was sind nicht in Ordnung. Manchmal passiet wärend 10 Stunden Dauerbetrieb nichts und machmal schon nach 10 Minuten hängt der Windows sich auf. Sonst im Sommer bei wärme wird das System vielleicht nicht ganz ausreichend gekühlt. Im winter bei minus Temperaturen gibt es keine Probleme. Sonst würde ich noch sagen, die Autobatterie liefert manchmal zu wenig Strom. Das Netzteil vom PC also bricht die Stromversorgung ab. Das gleiche passierte, wenn das PC am Werktisch mit einem zu klein dimensionierten Netzteil betrieben wurde. Zuhause konnte ich aber den Audioverstärker abklemmen. Der Windows startet sehr zügig.


Warum ein PC und kein Navigerät?

Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Meine Überlegungen waren folgende: die serienmäßig verbaute Audio 20 bietet keinen guten Klang und auch sonst nichts. Ein Navigerät in 2-Din Format schied ziemlich schnell aus, weil ob ein Display in 7 oder 8 Zoll, der Platz in der Mittelkonsole bleibt so unbenutzt. Nach meinen Recherchen kann ein 10,1 Zoll Display Platz finden. Der zweiter wichtiger Grund war die Navigationssoftware. Jedes Navigationsgerät bzw. deren Software veraltet nach wenigen Jahren und der Support klappt dann nicht immer gut. In einem Car-PC kann eine Software frei gewählt und installiert werden. Außerdem kann man eine Software installieren welche in einem bestimmten Gebiet bessere Karten bietet. Ich fahre ab und zu nach Russland und dort ist das ein wichtiger Aspekt. Die Möglichkeit Bilder, Videos und Musik in jedem Format abzuspielen ist eine gute Ergänzung. Besseren Klang durch einen Verstärker möchte ich ebenfalls erzielen. Die ganze Elektronik muss zentral anstelle der Audio 20 eingebaut werden ohne weiterer Kabel und Steuergeräte.

Car-PC for Mercedes E Class, W 211
Audio20 and Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Aber ob ein 2-Din Gerät oder ein Car-PC, in jedem Fall muss eine Lösung gefunden werden um die Anlage an das CAN Bus im Auto anzuschließen.

Audio20 and Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Audio20 and Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Audio20 and Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Audio20 and Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Audio20 and Car-PC for Mercedes E Class, W 211, Photomontage

Die Entwicklung und der Bau

Der Plan und die Bestandsaufnahme.

Car-PC for Mercedes E Class, W 211, Audio20

Ich fahre ein T-Modell vormopf. So ein Modell in dem das Steuergerät Audio Gateway (AGW) mit in die Audio20 integriert ist und nicht gesondert im Kofferraum verbaut ist. Deswegen geht die Verkabelung von den Lautsprechern zu der Kopfeinheit in der Mittelkonsole. Außerdem sind in dem ISO Stecker (Quadlock) CAN Bus und paar weitere Leitungen. Da neben dem Stecker CAN-B ein Steckereinsatz nicht belegt war, kaufte ich enen passenden Most Quadlock ISO Stecker und die Einsatzpins bei vw-ma.ju@web.de. Also kann ich 24 Pins in diesen beiden Steckern nutzen um z.B. rs232 Schnitstelle, CAN-Bus und Einschalttaste anzuschließen.

Car-PC for Mercedes E Class, W 211, Audio20

In der Audio20 ist auch die Steuerung der motorisierten Klappe des Fachs unter der Audioanlage. Das MOST Bus System brauche ich nicht mehr.

Die Schacht ist etwas höher als eine 2DIN. Die Montage des Autoradios ist spezifisch, sowie auch der Front des Radios an die Form der Mittelkonsole angepasst ist.

Car-PC for Mercedes E Class, W 211, Audio20

Unter dem Autoradio, hinter der Schalterleiste ist ein Fach. Die Klappe wird nach einem Tastendruck hervorgefahren und nach oben geschwenkt. An der Stelle ist momentan ein Sechsfach-CD-Wechsler eingebaut. Der CD Wechsler wird nicht mehr gebraucht und kommt raus.

Car-PC for Mercedes E Class, W 211, Audio20, the armrest with the holder for handset of the mobile phone

Die Holzleiste über dem Autoradio kann sehr einfach abmontiert werden. Das kommt sehr gelegen, so kann man die Front des Car-Pc`s etwas höher ausbilden als später das sichtbare Teil sein wird.

Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Ich möchte so wenig wie möglich am Auto verändern. Zumindest darf nichts ins Auge fallen. Der Vorhandene Platz in der Mittelkonsole soll vollstädig ausgenutz werden, also das maximal mögliche Display soll gewählt werden. Ein Bildschirm mit 10,1 Zoll Display passt rein wie eingegossen. Somit wird der Front unten nur um etwa 14 mm größer im Vergleich zu Audio 20. Da ich aber den Fach unter der Audioanlage erhalten möchte und deren Front schon sowieso verändert werden muss, begrenzen sich die Veränderungen nur auf dieses Teil. Die Holzleiste oben und das Aschenbecher bleiben unverändert.

Der Stromverbrauch der ganzen Anlage muss niedrig sein. Jede Komponente soll effizient arbeiten. Der Wirkungsgrad des Audioverstärkers ist 84,3%. Je höher der Wirkungsgrad ist, desto weniger Wärme entsteht im Betrieb.

Technische Daten:

Startzeit

  • Die Reaktionszeit des Netzteils beträgt etwa 3 Sek
  • Betribssystem startet in etwa 14 Sekunden
  • weitere 6 Sekunden vergehen bis die Musik spielt
  • Gesamt 23 Sekunden

Strohmaufnahme bei 13V:

  • Bildschirm 0,6A
  • Alles zusammen 3,3A bei normalbetrieb, 6,5A unter Last, 8,5A Kurzzeitig

Abmessungen und Gewichte:

Front
  • Breite: 263 mm (wie die Originalstereoanlage)
  • Tiefe: 25 mm (wie die Originalstereoanlage)
  • Höhe: 146 mm (unten ragt der Front um ca. 14 mm raus)
Hauptgerät
  • Breite: 179 mm
  • Tiefe: 165 mm
  • Höhe: 120 mm
Nettogewicht, ohne Zubehör: 3,1 kg
  • + 3,1 kg, Car-PC
  • + 0,9 kg, Bedienfeld, Fach
  • - 2,5 kg, Audio20
  • - 2,45 kg, CD Changer, Bedinfeld, Fach
  • - 0,43 kg, Telefon A211 820 14 51
  • - 0,33 kg, Steuergerät A211 870 24 26 05
  • - 0,25 kg, Steuergerät A211 820 31 85

Bezugsquellen und Preise im Jahr 2014:

Ebay:

  • 65 Euro, MINI ITX Gigabyte GA-H77N-WIFI
  • 155 Euro, CPU Intel Core i7-3770 K
  • 44 Euro, DDR3 CMV8Gx3M1A1333C9
  • 12,99 Euro, Zerotherm ATOM 30H Multi CPU Kühler
  • 123 Euro, SSD HDD 256 GB
  • 53 Euro, SSD HDD 128 GB
  • 37 Euro, Display LP101WH1 10,1 Zoll
  • 26 Euro, Controller Board NT68676.2A
  • 15 Euro, Programmer
  • 75 Euro, Touchscreen
  • 131 Euro, Verstärker Crunch GTO 4120
  • 65 Euro, Netzteil M4-ATX
  • 18 Euro, 2560 R3 ATMEGA Board
  • 34+12,5 Euro, USB-GPS
  • 2 Euro, Serial ATA Kabel
  • 29 Euro, Ablagefach w211
  • 10 Euro, Ätzmmittel
  • 90+22 Euro, Fehlkauf

Conrad Elektronik:

  • 5 Euro, Wärmeleitpaste
  • 5 Euro, Schrumpfschlauch
  • 9 Euro, Kabel
  • 2,53 Euro, Schiebeschalter 4 x Ein/Ein
  • 6 Euro, HDMI Stecker 2x 2,99
  • 2,23 Euro, MCP2515 18PIN
  • 1,27 Euro, MCP2551
  • 2 Euro, C 22pF, 100nF
  • 1 Euro, R 10k, 120

Baumarkt:

  • Kabel
  • Klemen

eigener Fundus:

  • 5 Euro, USB 2.0 Hub 4-port
  • 5 Euro, diverse Kabel, Stecker und Klemen
  • 5 Euro, defektes PC Netzteil
  • 5 Euro, ISO Buchse (Quadlock)
  • 10 Euro, Aluminiumblech/Winkel fürs Gehäuse
  • 5 Euro, 80 mm Lüfter
  • 5 Euro, diverse Schrauben
  • 5 Euro, diverse Schrauben
  • 1 Euro, Rundmaterial Messing / Stahl
  • 2 Euro, Lötzinn
  • 1 Euro, RS-232 Buchse / Stecker

Mainboard MINI ITX Gigabyte GA-H77N-WIFI

Motherboard MINI ITX Gigabyte GA-H77N-WIFI, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Das Mainboard habe ich nicht verändert. Die Wahl auf dieses Typ fiel wegen der Lage des 24 Pol Steckers und des Arbeitsspeichers.

Auf dem Mainboard ist ein Intel core I5-2500K (6M CACHE, 3.30 GHZ) mit Verlustleistung (TDP) 95 Watt CPU verbaut.

Wegen baulicher Gegebenheiten muss das Mainboard kopfüber montiert werden. Also hängt das Kühlkörper. Geringes Gewicht wird die Verbindungselemente weniger belasten. Im Auto sind Vibrationen ein wichtiger Aspekt. Diese Belastungen müssen alle Schrauben dauerhaft aushalten.

Grafikkarte

Ich nutze integrierte in das CPU Grafikkarte, aber sobald ich die Treiber installiert habe, funktionierte der HDMI Stecker auf dem Mainboard nicht mehr. Die Versuche mit einem anderen Mainboard bestätigten die Symptome. Mit einer externen Grafikkate und installierten Treibern funktioniert das Display über HDMI Kabel. Nachdem ich mit dem Kundenservice von Intel Kontakt aufgenommen habe wurde vermutet, dass die inegrierte Intel HD Graphics 3000 einen Defekt hat. Dann habe ich eine CPU Intel Core i7-3770K mit Intel HD Graphics 4000 gekauft. Die HDMI Ausgänge am GA-H77N-WIFI funktionieren jetzt ordnungsgemäß. Doch an dem älteren Mainboard wurde das Verhalten noch schlimmer. Beim Versuch die Treiber zu installieren, stürzt das Betriebssystem ab. Interessanterweise geht auch der HDMI auf der externen Grafikkarte in Verbindung mit Intel Core i7-3770K nicht. Das Testmainboard ist zwar etwas älter, doch das Bios habe ich auf den neusten Stand gebrach und so sollte der neuere Prozessor vom Mainboart untersützt werden. Display habe ich also über HDMI angeschlossen. Dazu habe ich selber einen Kabel zusammengelötet. Außerdem HDMI Stecker ist relativ klein und passt so gerade in das PC.

Graphic card, Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Graphic card, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Der Arbeitspeicher ist neben dem Audioverstärker angeordnet. Zwei Riegel passen drauf. Vorerst habe ich aber nur einen Speicher Corsair CMV8GX3M1A1333C9 mit 8 GB montiert.

Festplatten habe ich zwei Stück eingebaut. Für eine Dritte habe ich Platz reserviert. Die Stromversorgung der Festplatten habe ich über einen Schiebeschalter (4xEin/Ein) realisiert. Somit kann ich jeweils nur eine Festplatte aktiv machen. Also da das Car-PC ein Prototyp ist kann ich so zwei Betriebssysteme Installieren und diese parallel testen ohne gleich das Car-PC ausbauen und zerlegen zu müssen.

Hard drive, Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Hard drive, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Gehäuse

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Netzteil M4-ATX

Power adapter M4-ATX, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Das Netzteil musste ich ebenfalls anpassen. Den 24 Pol Stecker habe ich anders gestaltet als bei dem Seriennetzteil. Da dieser Arbeitsschritt ziemlich aufwendig war, hätte ich an dieser Stelle einen Wunsch an den Hersteller: Da jeder einen Car-PC anders baut, ist ein Stecker völlig überflüssig. Es währe viel besser die Platine ohne den Stecker auszuliefern, damit jeder sich ein Kabelbaum in passender Kabellänge anlöten könnte. Somit hätte man vielleicht die Platine dafür etwas kleiner machen können. Weitere Löcher zum Anlöten von GND, 3,3 V, 5 V und 12 V währen sehr angebracht, da man so wie in meinem Fall sicher Stromversorgung der Festplatte und des Controllerboards anlöten könnte.

Power adapter M4-ATX, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Da der Verstärker ploppte, musste ich herausfinden wie ich es weg bekomme. In dem Netzteil ist eine Antiploppfunktion integriert. Also der Verstärker wird verzögert angemacht. Doch der Crunch Verstärker hat ebenfalls eine automatische Einschaltfunktion. Sollten an den Hochpegeleingängen ein Signal anliegen wird der Verstärker automaisch eingeschaltet. Dabei ist die Remote-Einschaltleitung ohne Funktion. Doch da ich den Verstärker über Cinch angeschlossen habe, sollte der Verstärker gar nicht automatisch einschalten. Somit habe ich probiert andere Verlängerungskabel zwischen der Zusatzplatine des Verstärkers einzulöten. Die Kabel mit einem kleineren Querschnitt haben die gewünschte wirkung erzielt. Nun habe ich die Verzögerungszeit in dem Netzteil auf 16 Sekunden eingestellt. Somit wird der Verstärker später eingeschaltet als die Audiotreiber von dem Betriebssystem geladen werden.

Power adapter M4-ATX, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Audioverstärker Crunch GTO 4120

Car-PC for Mercedes E Class, W 211, Audio Amplifier Crunch GTO 4120

Da ich keinen externen Verstärker einbauen wollte, sondern einen in das Gerät mit integrieren wollte, suchte ich einen Miniverstärker. Crunch GTO 4120 scheint guter Wahl gewesen zu sein.

Car-PC for Mercedes E Class, W 211, Audio Amplifier Crunch GTO 4120

Die Hauptplatine habe ich auf die Aluminiumplatte hinter dem Display montiert. Also das Display ist auf der einen Seite der Aluplatte montiert und der Verstärker auf der anderen.

Car-PC for Mercedes E Class, W 211, Audio Amplifier Crunch GTO 4120

Die Stromversorgung, die Sicherung, LED Indikatoren und Lautsprecheranschluss habe ich umgelötet und angepasst. Die Kondensatoren musste ich ebenfalls umlöten, damit der Arbeitspeicher genug Raum hat. Die Kabel zu der kleinen Platine habe ich gegen etwas längere ausgetauscht. Die Kondensatoren und diese Platine werden von einem Winkelblech aus Alu gehalten. Die zwei Cinch Buchsen habe ich ausgelötet, diese brauche ich nicht und habe so mehr Platz im Gehäuse.

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Ein weiteres wichtiges Thema ist das störende Brummen zu vermeiden, welches die Klangqualität verschlechtert. Das kann wegen Masseschleifprobleme entstehen, erzeugt durch kleine Differenzspannungen an der Fahrzeugmasse. Die Störfelder können verschiedene Komponente im Fahrzeug und auch in dem Car-PC selbst sein. Falsche Verkabelung oder nicht ausreichende Abschirmung können die Ursachen dafür sein. Der Car-PC darf nur einen Anschluss an die Fahrzeugmasse haben. Das Gehäuse darf die Karroserie nicht berüheren, obwohl die Hauptplatine des Amplifers mit Gummiplatten und Kunststoffbuchsen aufs Gehäuse montiert ist. Wichtig dabei ist die Stromkabeln getrennt von den Audiokabeln zu verlegen. Über Kreuz zu verlegen ist auch erlaubt. Somit entstehen keine Störsignale in der Klangübertragung. Die Schacht, wo das Car-PC montiert wird, ist aus Kunstoff. Das minimiert mögliche Felerquellen. Da das Mainboard bzw. die integrierte Audiokarte in einem Gehäuse mit dem Audioverstärker verbaut sind, sind die Verbindungskabel relativ kurz. Die Kabel habe ich zur Sichreheit mit Ferritkernen abgeschirmt.

Die ersten Tests waren erfolgreich. Alles funktioniert auf dem Arbeitstisch wie vorgesehen ohne Stärgeräusche.

Display und Touchscreen

Display 10.1-inch  and Touchscreen, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Monitor 10,1 Zoll

Ein funktionierendes Display aufzubauen stellte sich als sehr schwierig heraus. Zuerst habe ich verschiedene Bildschirme und deren Datasheet durchgesehen. So habe ich feststellen können, dass ein 10,1 Zoll Display wirklich in die Konsole anstelle der Audio 20 passen würde. Da es aber kaum Angebote in Deutschland gibt, bleibt es nichts anderes als in China zu bestellen. Somit wird es klar, dass man so ein Projekt nicht in paar Monaten fertig bauen kann.

Display 10.1-inch  and Touchscreen, Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Display 10.1-inch  and Touchscreen, Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Display 10.1-inch  and Touchscreen, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Controller Board

Controller Board, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Bei Chinatobby kaufte ich aus China einen Controllerboard NT68676.2A und einen Programmer dazu. Die Lieferzeit betrug 2 und 5 Wochen. Die Kommunikation klappt mit dem anderen Ende der Erdkugel sehr gut. Das Controllerboard war für einen Bildschirm mit der Auflösung von 1024x600 Pixel vorprogrammiert. Da das gekaufte gebrauchte Display sich als Defekt erwiesen hat suchte ich nach einer anderen Lösung. Deswegen bestellte ich zum Driverboard den Programmer um das Board auf die größere Auflösung umzuprogrammieren. Nach etlichen Versuchen hat die Umprogrammierung endlich geklappt. Das zweite Bildschirm habe ich gebraucht bei DSC-Electronics gekauft. Der Display LP101WH1 mit der Auflösung 1366x768 Pixel funktioniert mit dem Controllerboard nun tadellos. Die größere Auflösung ist Voraussetzung damit z.B. Windows 8 problemlos betrieben werden kann.

Display 10.1-inch  and Touchscreen, Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Display 10.1-inch  and Touchscreen, Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Display 10.1-inch  and Touchscreen, Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Display 10.1-inch  and Touchscreen, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Das Display habe ich über HDMI angeschlossen. Dafür musste ich ein eigenes Kabel anfertigen. Zudem ist HDMI Stecker relativ klein und passt gerade noch in das PC. Ich nutze integrierte in die CPU Grafikkarte Intel HD Graphics 3000.

Display 10.1-inch  and Touchscreen, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Touchscreen

Ebenfalls in China habe ich bei Visualtouchworld einen 10,1 Zoll kapazitiven Touchscreen mit Multitouchfunktion gekauft. Die Lieferzeit betrug etwa zwei Wochen. Funktioniert soweit gut.

Das Display habe ich mit dem Touchscreenpanel am Umfang mit Tesafilm verklebt. So kann kein Staub zwischen den beiden Bauteilen gelangen.

Die Kühlung

Zerotherm ATOM 30H Multi CPU Kühler

Nachdem ich mehrere Tests durchgefürt habe, verbaute ich ein Zerotherm ATOM 30H Multi CPU Kühler. Zwar ist die Maximale Kühlleistung von 65 Watt angegeben, doch der verbaute Intel core I5-2500K (6M CACHE, 3.30 GHZ) mit Verlustleistung (TDP) 95 Watt wird ausreichend gekühlt. Da der Platz aber begrenzt ist, stellt dieses Kühlkörper bestes Kompromiss dar.

Zerotherm ATOM 30H Multi CPU Cooler, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

80 mm Lüfter

Die Tests zeigten aber auch, dass die Allgemeine Kühlung des Gehäuses viel wichtiger ist. Das Mainboard hat paar Mikrokontroller, die ohne Gehäuselüfter sehr schnell heiß werden. Außerdem wird der Audioverstärker im Betrieb warm. In der Schacht Links zwischen der Audioanlage und Lenkradsäule, also hinter dem Zundschloss, ist etwas freies Platz. Dorthin soll die Wärme mithilfe eines 80 mm großen Lüfters abgeführt werden. Ausreichende Kühlung ist so gegeben. Rechts und oben in der Schacht steht kein Leerraum zur Verfügung da dort die Lüftschächten von der Klimaanlage und der Handschuhfach sind.

Zerotherm ATOM 30H Multi CPU Cooler, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Passive Kühlung

Am Verstärker müssen zwei Mikrokontroller gekühlt werden. Die wärme wird durch zwei Keramikplättchen in die Aluminiumplatte abgeleitet. Die Transistoren werden im Betrieb kaum warm. Sonst sind am Verstärker im Betrieb vier schwarz gekleidete Spulen ziemlich warm. Somit soll die Wärme von dem Verstärker hauptsächlich durch die Frontfläche an die Umgebung abgegeben werden.

Mittelkonsole

Center console, Frame, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Rahmen

Den Rahmen fürs Display entschied ich aus 0.5 mm dicker Edelstahlblech zu machen. Einzelne Teile schnitt ich mit der Laubsäge, dann feilte mit einer Feile, bog alles zurecht und lötete zusammen. Dann richtete die Form und lötete wieder nach. Viel Zeit ging drauf um der Rahmen Spaltfrei auf dem Display auflag und die äußeren Konturen die Formen der Deckel des motorisierten Fachs wiedergab. Nach dieser langer und mühsamer Arbeit überzog ich alles mit 2K Grundierung und lackierte matt mit Buntlack.

Center console, Frame, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Deckel des motorisierten Fachs

Cover of the motorized drawer, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Ich kaufte ein anderes Fach, weil die ganze Konstruktion um 14 mm kleiner sein sollte. Zum Ersten, änderte ich die befestigung des Fachs und des Aschenbechers dazu, wonach das Bedienfeld mit den Tasten zu dem Aschenbecher um 4 mm rutschte. Das alles verschob sich nach unten um weitere 3 mm. Zum Zweiten schnitt ich den Deckel symmetrisch von beiden Seiten um 10,5 mm ab.

Kinematics, Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Kinematics, Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Kinematics, Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Kinematics, Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Kinematics, Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Kinematics, Car-PC for Mercedes E Class, W 211 Kinematics, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

CAN-Bus

CAN-Bus, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Der nächste wichtiger Schritt ist das Anschließen der CAN-Bus Schiene an das PC. Verschiedene Werte müssen aus dem Auto-Netzwerk ausgelesen werden. Ich möchte es versuchen das Zündsignal von CAN-Bus zu nutzen und nicht ein analoges Signal von dem Zigarettenanzünder verwenden.

Das Netzteil vom PC wird normalerweise durch das Zündsignal eingeschaltet und startet nach verschiedenen Modi den PC. Ich habe mir dazu etwas anderes überlegt.

CAN-Bus, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Die Audio 20 hat eine Einschalttaste. Somit kann man die Anlage entweder mit der Taste oder dem Schlüssel ansprechen.

Einschalten über Zündschlüssel

  • Fall 1 Zündschlüssel wird eingesteckt und gedreht. Über CAN-Bus wird an das Steuergeräte des Radios ein entsprechendes Signal geschickt. Erst wenn der Schlüssel abgezogen ist wird die Anlage abgeschaltet.

Einschalten per Taste

  • Fall 2 Wenn aber ohne Schlüssel per Taste die Anlage eingeschaltet wird, bleibt sie ca. 20 Minuten an und wird automatisch ausgeschaltet.
  • Fall 3 Wenn die Anlage manuell per Taste abgeschaltet war, egal ob im Fall 1 oder 2, soll sie beim umdrehen des Schlüssels nicht angehen.

Also zwischen dem Netzteil vom PC und dem CAN Bus Netzwerk muss ein Steuergerät her. Dieses Steuergerät simuliert die Kleme15 (Zündung) und schaltet das Netzteil an. Das Netzteil schaltet dann das PC und den Verstärker an. An das Steuergerät können dann paar Tasten angeschlossen werden. Auch die Tasten am Lenkrad sollten damit ebenfalls funktionieren. Des Weiteren muss die Steuerung der motorisierten Klappe des Fachs in der Mittelkonsole von dem neuen Steuergerät übernommen werden, da sie vorher von der Audio20 gesteuert wurde.

Demnach muss die Arduino einerseits eigenständig arbeiten, andererseits muss sie nachdem das PC hochgefahren ist als eine standart Windows Anwendung erkannt werden.

Nach den Recherchen im Internet fand ich eine Möglichkeit, wie ich dieses Steuergerät bauen kann. Eine Arduino 2560 Board soll dazu geeignet sein. Die Mikrokontroller MCP2551 und MCP2515 ermöglich es das CAN Bus auszulesen. Das Steuergerät bzw. Arduino muss mit Strom von ca. 9 Volt, zumindest weniger als 12 Volt versorgt werden. Die 12 Volt Autobatterie und Generator lassen die Spannung aber immer zwischen 6 und 30 Volt schwanken. Somit muss mithilfe eines Transistor die Spannung konstant gehalten werden.

Elektronik Leiterplatte für CAN-Bus

CAN-Bus, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Ich kaufte also ein Arduiono 2560 und entwickelte dazu eine Leiterplatte für CAN-Bus. In der ersten Version waren Mikrocontroller MCP2551 und MCP2515 mit 5V von der Arduino versorgt. Doch eines Tages quittierte die Arduino den Dienst. Also der Festspannungsregler in der Arduino beim umschalten auf die Stromvrsorgung von USB leitet 12V anstatt 5V und somit beschädigte sowohl Atmega 2560 und Atmega 16U2 als auch die MCP2551 und MCP2515 Mikrocontroller. Deswegen bei der zweiten Version hat mein CAN-Bus Schield eine eigene Stromversorgung mit 5V. Auch habe ich paar SMD Elektrolyt Kondensatoren ergänzt. Die Arduino hat eine eigene Stromversorgung. An der Arduino kommen etwa 10V an. Die Dioden sorgen dafür, dass keine Rückspannugen fließen können.

CAN-Bus, Car-PC for Mercedes E Class, W 211

Programmierung für CAN Bus

Die Biblioteken und Programmbeispiele für CAN-Bus habe ich von Seeed-Studio genommen. Nachdem ich herausgefunden habe, dass in dem Auto das CAN-Bus mit 83,333 kBps sendet klappte dann auch endlich das Auslesen der CAN Nachrichten. Nun musste ich die Informationen aus CAN Bus analysieren. Nach mehreren Versuchen fand ich heraus welches CAN-ID und welcher Buffer für die Tasten am Lenkrad verantwortlich ist. Dann lokalisierte ich welche Messages beim einstecken des Zündschlüssels kommen. Schnell fand ich dann welche Werte beim Drehen und Abziehen das Schlüssels kommen.

Zündsignal über CAN Bus

Nun schrieb ich ein Sketch um das Zündsignal zu erzeugen. Wenn die entsprechenden Messages im CAN Netzwerk kommen, dann schaltet der Arduino ein 5V Signal und mittels eines PNP und eines NPN Transistoren wird dann ein 12V Signal an das Netzteil freigeschaltet. Die entsprechenden Pläne fand ich auf der c-kolb.bplaced.net.

Wieder Inbetriebnahme der Kinematik

Dann Versuchte ich das Motorisierte Fach wieder zum laufen zu bringen. Ich habe zuerst nur die Daten abgegriffen die das Bedienfeld verschickt. Dann tat ich das gleiche aber nur mit dem Audio20. Und natürlich nur wenn beide zwischen einander kommunizieren. Das Auto-CAN-Netzwerk habe ich abgekoppelt. Nun musste ich analysieren welche Messages wofür verantwortlich sind. Es sind ziemlich viele Nachrichten. Die Kinematik fährt etwa 3,5 Sekunden vom dem zu bis auf. Etwa alle 10 ms (Millisekunden) wird eine Message über CAN verschickt. Nach vielen Versuchen schrieb ich ein Code und die Kinematik hat wieder angefangen zu funktionieren. Ntürlich ist die Kommunikation zwischen dem Fach und Audio20 viel komplexer. Mein Code berücksichtigt bestimmt nicht alles. Deswegen mach die Klappe nicht immer das was man möchte. Doch meistens öffnet das Fach sofort. Mich stellt das zufrieden. Denn weitere Wochen damit zu verbringen um alle Feinheiten zu verstehen, ist es nicht Wert.

Volume Control mit Tasten auf dem Lenkrad

Nach langen Suchen und Probieren bin ich auf das Projekt von Nico Hood gestoßen. Zufällig auch einem Deutschsprachigem Enthusiasten. Ich nahm Hoodloader ver. 1.8. und integrierte das Quellcode in mein Sketch. Mit WinXP und Win8 funktioniert alles bestens. Man muss nur die Hoodloader Treiber für Arduino installieren. Sonst muss ich keine Teiber installieren, denn der Arduino wird so auch als HID Mediatastatur erkannt.

Fazit

Vorerst funktioniert alles wie ich es mir vorgestellt habe. Da ich aber noch die Bildschirmhelligkeit nicht regeln kann und kein Radio im PC eingebaut ist, verbaue ich in der Mittelkonsole keine Taste zum EIN/AUS des Car-PC`s. Denn vielleicht müssen dann mehrere Tasten und LED Indikatoren integriert werden. Die Notwendigkeit muss erst in der Praxis getestet und ermittelt werden. Das Controllerboard NT68676.2A hat weitere 6 Tasten um die Einstellungen vornehmen zu können. Doch alle Funktionen wird man nicht brauchen.

Folgende Tasten/Funktionen braucht man:

  • Ein/Aus PC
  • Ein/Aus Bildschirm
  • Lautstärke; kann man entweder im Windows oder mit Lenkradtasten bedienen, weitere Tasten sind überflüssig
  • Stumm
  • Bildschirmhelligkeit (kann auch über Betriebssystem gesteuert werden)

USB-GPS

Ich habe einen GPS Empfänger gebraucht gekauft, ohne genaue Modellbezeichnung zu kennen. Es war ein Navilock NL-302U, welches leider nicht mit dem Windows 8 funktionierte. Somit entschied ich mich das Gehäuse des Empfängers zu behalten und ein neues Navilock NL-651EUSB u-blox 6 Modul einzubauen. Der Stecker von dem USB Kabel hat zwar nicht zu dem Modul gepasst, doch der Austausch gelang mir trotzdem.

USB-hub

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