OBD CAN 기반 운전 성향 분석 시스템
프로젝트 개요
차량 OBD-II 기반 CAN 통신으로 주행 데이터를 수집하고, 운전 행동을 분석하여 운전 성향(캐릭터) 및 주행 점수를 실시간으로 시각화하는 시스템입니다.
속도(Speed), RPM, 조향각(Steering), 브레이크(Brake) 데이터를 활용해 운전 습관을 평가합니다.
프로젝트 목표
- 차량 OBD CAN 데이터를 안정적으로 수집/처리
- 위험 운전 행동과 교통 흐름 방해 행동을 분리하여 감점 요소 설계
- 정체 구간에서의 오판을 줄이기 위한 보호 로직 적용
- TFT 디스플레이를 통해 실시간 점수/캐릭터 UI 출력
- (추가) 세션/로그 기반으로 주행 기록 누적 및 통계 확장 기반 마련
시스템 구성
전체 구조
- 차량 OBD-II → CAN 데이터 수신
- MCP2515 CAN Controller로 프레임 수신/송신
- Arduino Nano Mini에서 UDS/ISO-TP 응답 파싱 및 점수 산출
- TFT LCD(ILI9341) 에 속도/조향/브레이크/RPM/점수/캐릭터 출력
CAN/UDS 통신 방식(요청-응답)
차량 ECU와는 CAN 버스를 통해 통신하며, 필요한 값은 UDS(ReadDataByIdentifier, 0x22) 요청으로 읽어옵니다.
- Request (예시):
0x22 C1 01→ “DID=C101 읽어줘” - Response (Positive):
0x62 C1 01 ...payload...- 응답 서비스 ID는 일반적으로
요청ID + 0x40규칙 (0x22 → 0x62)
- 응답 서비스 ID는 일반적으로
수신한 응답 프레임의 payload는 바이트 오프셋/길이/부호/스케일링/엔디안 규칙에 따라 물리값으로 변환합니다.
-통신 흐름 그림
-ECU / CAN ID 맵
-Payload 바이트 매핑
동작 방식
- CAN 통신으로 주행 데이터를 주기적으로 수신합니다.
- 수신 값은 노이즈/스파이크 완화를 위해 필터링(이동평균/저역통과 등) 후 점수 로직에 적용됩니다.
- 감점 요인은 아래와 같이 위험 요인 / 흐름 방해 / 정체 보호로 구성됩니다.
감점 요인 설계
[위험 요인 감점]
- 급가속
- 급제동
- 급조향
- 고속 + 급조향
- 고RPM 유지
- 급가속 + 급조향 동시 발생
- 위험 행동 반복(누적 패널티)
[흐름 방해 감점]
- 저속 지속
- 평균 대비 과도한 저속
- 불필요 감속 후 회복 지연
- 저속 시간 누적 감점
[정체 구간 보호(오판 방지)]
- 정체 판단 시 흐름 방해 감점 적용 X
- 정체 구간에서는 위험 감점 기준 완화
- 정체 해제 판단 시 정상 평가로 복귀
운전 성향(캐릭터) & 점수 UI
- 점수: 0 ~ 100 (기본 100에서 감점 누적)
- 캐릭터 예시:
- 매드맥스(과격): 위험 행동 빈도 높음
- 일반: 평균적인 감점 수준
- 안전: 위험 행동 낮고 안정 주행
- 거북이: 저속/흐름 방해 패턴이 높음
- TFT UI: 속도/조향각/브레이크/RPM + 점수 + 캐릭터(이미지/아이콘)
상태 머신(FSM) 기반 평가 흐름
평가 오탐을 줄이기 위해 주행 상태를 FSM으로 관리합니다.
상태:
- NORMAL (일반 평가)
- TRAFFIC (정체 보호)
- HIGHWAY / HIGH_SPEED (고속 주행)
- LOW_SPEED (저속 누적 감점 강화)
- RECOVERY (감속 후 회복 판단)
사용 기술 스택
Hardware
- Arduino Nano Mini
- MCP2515 CAN Module
- 2.2inch TFT LCD (ILI9341)
- microSD Module (캐릭터 RAW 리소스 + 로그 저장)
- DS1302 RTC Module (시간 기록)
Software
- Arduino IDE (C/C++)
- CAN 통신:
mcp_can - TFT UI:
Adafruit_GFX,Adafruit_ILI9341 - SD 처리:
SPI,SD - UDS/ISO-TP 기반 데이터 요청/응답 처리
데이터 로깅/세션 관리(추가)
1) 타임스탬프 로그 저장
- DS1302 RTC를 이용해 주행 로그에 날짜/시간을 기록합니다.
- SD 카드에 아래 형태로 저장(예시):
YYYY-MM-DD HH:MM:SS, speed, rpm, steer, brake, score, state, character
2) 재시동 시 세션 이어쓰기(최근 N분)
- 시동 OFF 후 N분 이내 재시동 시, 이전 점수/상태를 이어서 누적합니다.
- 예: 시동 OFF 후 5분 이내 재시동 → 이전 세션 이어서 누적
- 예: 시동 OFF 후 5분 초과 재시동 → 새 세션으로 초기화
- 구현 포인트:
last_off_time을 RTC로 저장해두고 재부팅 시 비교- SD(또는 EEPROM)에 최근 세션 score/state 저장 후 복원
3) 시간 기반 통계 확장(향후)
- SD 로그를 기반으로 하루/주간 통계(평균 점수, 위험 이벤트 횟수, 정체 시간 비율 등) 기능 확장
- 장기적으로 차종별 DID/맵을 config로 분리해 호환성 강화
한계 및 개선 사항
-
차종별 CAN/UDS 데이터 차이
- DID/바이트 오프셋이 차량마다 달라 호환성 확장이 필요함
-
정체/고속/저속 모드 판별 한계
- 현재는 속도 기반 추정이므로 환경에 따라 오탐 가능
향후 개선 방향
- 주행 기록에 날짜/시간 타임스탬프 추가
- N분 이내 재시동 시 이전 운전 기록 이어서 사용
- SD 로그 기반 하루/주간 통계 기능 확장
- 차종별 DID/맵을 외부 설정 파일화하여 확장성 강화