Automotive data logger : studio e sviluppo di un dispositivo di registrazione dati ad alte prestazioni e a basso costo

This thesis concerns the realization of an automotive data logger. The aim is to obtain a flexible device that can be used in different contexts, while achieving both high performances and low cost. This device must be able to store in a structured way the data produced by the vehicle’s sensors. Data loggers are initially introduced providing a historical context. Then some commercial solutions are compared highlighting their main characteristics, thus obtaining a reference to the current state of the art. Some mandatory features are defined and a suitable microcontroller is chosen. Later every piece of the implementation is described, including the management of incoming messages from the CAN bus, the processing and organization of data, the storage on flash drive (via USB OTG) and File System usage. For each of them a basic realization is carried out, discussing then the subsequent modifications and optimizations. Some interesting results are shown. Finally specific applications are suggested, such as the laboratory use, the continuous recording of data (in motorsport and / or in the common guide) and the Event Data Recording (EDR).

Questa tesi riguarda l’implementazione di un data logger per ambito automotive, cioè un dispositivo in grado di memorizzare in modo strutturato i dati prodotti dai sensori presenti in un veicolo. L’obiettivo che si vuole raggiungere è ottenere un modello ad alte prestazioni ma a costo ridotto, abbastanza flessibile da poter essere utilizzato in vari contesti. Nel trattare tale sperimentazione si procede inizialmente ad introdurre i data logger, prima con alcuni cenni storici e poi riferendosi all’attuale stato dell’arte: alcuni modelli in commercio sono analizzati, evidenziandone le principali caratteristiche. Con tali riferimenti si espone il processo di scelta dell’hardware necessario: si approfondisce la necessità di una soluzione basata su microcontrollore invece che su microprocessore. Valutando le caratteristiche necessarie si arriva alla scelta di un modello adatto allo scopo e si individua una development board per lo sviluppo. Vengono quindi discusse separatamente e nel dettaglio le varie parti dell’implementazione, tra cui la gestione dei messaggi in arrivo dal bus CAN, l’elaborazione e l’organizzazione dei dati, la memorizzazione sulla memoria di massa tramite Universal Serial Bus (USB OTG) e la gestione del File System. Per ciascuna di esse si presenta una realizzazione base per poi discuterne le successive modifiche ed ottimizzazioni. Vengono esposti i risultati ottenuti e le ipotesi di funzionamento. Infine viene presentata la struttura del sistema completo, proponendo applicativi specifici per l’uso in laboratorio, per la registrazione continua di dati (nel motorsport e/o nella guida comune) e per la registrazione dei dati di incidente.