IoT4Car: Fahrzeug-Telemetrie erfassen & analysieren mit Arduino MKR1000 & OBD-II

Komponenten & Materialien

Software & Cloud

• Arduino IDE
• dweet.io (einfacher IoT-Daten-Endpunkt)
• freeboard.io (Dashboard-Visualisierung)

Projektbeschreibung

Ein OBD-II-Dongle auf Arduino-Basis, der Fahrzeugdaten (Geschwindigkeit, Drehzahl, Tankfüllstand, Kühlmitteltemperatur) ausliest, auf einem LCD anzeigt und per WiFi (Handy-Hotspot) an die Cloud (dweet.io → freeboard.io) sendet. Demonstriert IoT-Fahrzeugüberwachung für Flottenmanagement, Fahrverhalten-Analyse, Predictive Maintenance.

Hardware-Architektur

1. OBD-II UART Board: Übersetzt Fahrzeug-Bus (CAN, ISO9141, KWP, VPW, PWM) → UART (ELM327 AT-Befehle). STN1110 Chip.
2. Level Shifter: OBD-Board = 5V Logik, MKR1000 = 3,3V Logik → Bidirektionaler Wandler nötig (TX/RX)!
3. MKR1000: Serial1 (Pins 13=RX, 14=TX) ↔ Level Shifter ↔ OBD-Board. Serial (USB) ↔ PC (Debug).
4. LCD 1602: 4-Bit Modus an D12, D11, D5, D4, D3, D2 (wie im Code).
5. Stromversorgung: MKR1000 via USB oder OBD-Pin 16 (Batterie +) → Vin (max 5,5V!) – Spannungsteiler/Regler prüfen!

OBD-II Protokoll Grundlagen

• Dienst 01 = Aktuelle Daten (Live Data)
• PIDs (Parameter IDs):
  • 0D = Fahrzeuggeschwindigkeit (km/h)
  • 0C = Motordrehzahl (RPM × 4)
  • 2F = Tankfüllstand (% × 2,55)
  • 05 = Kühlmitteltemp (°C - 40)
• Befehl: 010D\r → Antwort: >1 0D 00\r (letzte 2 Hex = Wert)

Arduino Sketch (Vollständig)

/* IoT4Car - OBD-II Telemetrie zu Cloud
   Board: Arduino MKR WiFi 1000
   Libraries: WiFi101, LiquidCrystal, SPI
*/
#include 
#include 
#include 

// WiFi
char ssid[] = "DEIN_HOTSPOT_SSID";
char pass[] = "DEIN_HOTSPOT_PASS";
char server[] = "www.dweet.io";
WiFiClient client;
unsigned long lastPost = 0;
const unsigned long postInterval = 10000; // 10s

// LCD
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

// OBD UART (Serial1)
char rxData[20];
uint8_t rxIndex = 0;
String obdCmd;
int vSpeed = 0, vRPM = 0, vFuel = 0, vTemp = 0;

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.clear();
  lcd.print("Verbinde WLAN...");

  // WiFi
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    WiFi.begin(ssid, pass);
    delay(5000);
  }
  lcd.clear();
  lcd.print("WLAN OK");

  // Serial1 für OBD (Pins 13/14)
  Serial1.begin(9600);
  resetBuffer();
}

void loop() {
  // WLAN Reconnect
  if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    WiFi.begin(ssid, pass);
    delay(5000);
  }

  // Daten abfragen
  getSpeed();   // 010D
  getRPM();     // 010C
  getFuel();    // 012F
  getCoolTemp();// 0105

  // Cloud Upload
  if (millis() - lastPost > postInterval) {
    httpRequest();
    lastPost = millis();
  }
}

// --- OBD Abfrage Funktionen ---
void sendObdCmd(const char* cmd) {
  obdCmd = cmd;
  Serial1.println(obdCmd);
  delay(200);
  getResponse();
}

void getSpeed() { sendObdCmd("010D"); vSpeed = strtol(&rxData[6], 0, 16); updateLCD(0, 0, vSpeed, "mph"); }
void getRPM()   { sendObdCmd("010C"); vRPM = ((strtol(&rxData[6],0,16)*256) + strtol(&rxData[9],0,16))/4; updateLCD(8, 0, vRPM, "rpm"); }
void getFuel()  { sendObdCmd("012F"); vFuel = strtol(&rxData[6],0,16) * 100 / 255; updateLCD(0, 1, vFuel, "%"); }
void getCoolTemp(){sendObdCmd("0105"); vTemp = strtol(&rxData[6],0,16) - 40; updateLCD(8, 1, vTemp, "C"); }

void updateLCD(int col, int row, int val, const char* unit) {
  lcd.setCursor(col, row);
  lcd.print("        "); // Clear
  lcd.setCursor(col, row);
  lcd.print(val);
  lcd.print(unit);
}

// --- UART Response Parser ---
void getResponse() {
  while (Serial1.available()) {
    char c = Serial1.read();
    if (c == '\r') {
      rxData[rxIndex] = '\0';
      rxIndex = 0;
      break;
    }
    if (rxIndex < 19) rxData[rxIndex++] = c;
  }
}

void resetBuffer() { for(int i=0;i<20;i++) rxData[i]=0; }

// --- Cloud Upload ---
void httpRequest() {
  client.stop();
  if (client.connect(server, 80)) {
    String data = "POST /dweet/for/mkr1000?RPM=";
    data += vRPM;
    data += "&Speed="; data += vSpeed;
    data += "&Fuel=";  data += vFuel;
    data += "&Temp=";  data += vTemp;
    client.println(data);
    client.println("Host: www.dweet.io");
    client.println("Connection: close");
    client.println();
  } else {
    lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Cloud Fail     ");
  }
}

Dashboard (freeboard.io)

1. freeboard.io → Neues Dashboard
2. Datasource: Type "dweet.io", Thing Name "mkr1000"
3. Widgets: 4× Gauge (Speed, RPM, Fuel, Temp) an Datasource-Variablen binden
4. Dashboard öffentlich teilen oder per API einbetten

Wichtige Hinweise

• Serial vs Serial1: MKR1000: Serial = USB (Debug), Serial1 = Pins 13/14 (Hardware UART für OBD). UNO/Nano haben nur Serial (Hardware) + SoftwareSerial.
• Spannung: OBD-Pin 16 liefert 12V (Batterie). MKR1000 Vin max 5,5V! → DC-DC Wandler (12V→5V) oder USB-Powerbank nutzen.
• WiFi-Reichweite: MKR1000 nur WiFi. Für mobile Nutzung: Handy-Hotspot im Auto. Besser: MKR GSM 1400 (LTE-M/NB-IoT).
• Fahrzeug-Kompatibilität: Funktioniert ab Baujahr 1996 (US) / 2001 (EU Benzin) / 2004 (EU Diesel) mit OBD-II. Protokoll-Autodetektion im STN1110.
• Sicherheit: OBD-Port gibt Zugriff auf Steuergeräte. Nur an eigenen Fahrzeugen testen!

Erweiterungen

• GPS-Modul (NEO-6M) → Position + Speed-Logging
• Beschleunigungssensor (MPU6050) → Fahrstil-Analyse (hartes Bremsen, Kurven)
• CAN-Logger (MCP2515) für Roh-Daten & Reverse Engineering
• MQTT + InfluxDB + Grafana statt dweet/freeboard (lokal, privat, skalierbar)
• OTA-Updates (WiFi101OTA)

Schaltplan

Fritzing-Datei: frizling_schematics_M8kF26dafQ.fzz (im Artikel).

Fazit

Ein komplettes, funktionierendes Vehicle-Telematics-Projekt vom OBD-Bus bis zum Cloud-Dashboard. Zeigt die Stärke der MKR-Serie (WiFi/GSM onboard, 3,3V, klein). Der Code ist modular, gut dokumentiert und erweiterbar. Für Produktion: Robustes Gehäuse, Automotive-qualifizierte Bauteile, CAN-FD Support, Sicherheits-Hardening, Zertifizierung.