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Forter — ELM327 에뮬레이터 응답 구현과 OBD-II 응답 해석

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By 봉충이
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Forter — ELM327 에뮬레이터 응답 구현과 OBD-II 응답 해석

This post was compiled by Claude.

https://en.wikipedia.org/wiki/OBD-II_PIDs

보완할 점

  1. 에뮬레이터가 명령을 받기만 하고 응답 없음
    • 앱은 > 프롬프트를 기다리다 5초 후 타임아웃
  2. 응답 문자열을 손으로 쓰면 16진수 계산 실수 위험
    • PID 추가 시 0100 지원 목록 비트맵도 손으로 다시 계산해야 함
  3. 앱 화면만으로 에뮬레이터 결과인지 실차 결과인지 구분 불가
    • 나중에 트립 데이터에 테스트 데이터가 섞일 위험

목표

  1. 명령별 응답 + > 프롬프트 반환 → 앱에 RPM 696, 속도 0 km/h 표시
  2. 응답을 Wikipedia “OBD-II PIDs” 표의 공식으로 자동 생성
  3. 폰 연결 없이 응답을 확인하는 모드 (--pids)
  4. 앱에 연결 기기 이름·MAC 표시

개념 정리

명령과 응답의 구조

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CMD:      01 0C
           ↓  ↓
RESPONSE: 41 0C 0A E0
          │  │  └ 데이터 (A, B)
          │  └ PID 그대로 반환
          └ 01 + 0x40
바이트값의미
41서비스 01 + 0x40정상 응답
0CPID요청한 PID 그대로 (RPM)
0AA = 10데이터 첫 바이트
E0B = 224데이터 둘째 바이트
  1. 0x40 = 0100 0000, 비트 하나만 켜서 “이건 응답” 표시
    • 같은 버스에 요청과 응답이 섞이므로 첫 바이트로 구분
    • 외우는 법: 질문은 0, 대답은 4로 시작 (01→41, 09→49)
    • 거절은 7F로 시작
  2. PID를 되돌려주는 이유: 응답이 어느 요청의 것인지 확인
    • 010C를 보냈는데 410D...가 오면 밀린 응답
    • 앱에서 "41" + 보낸 PID로 시작하는지 확인하면 감지 가능

16진수 표기

  1. 16진수 1글자 = 4비트 (니블), 2글자 = 8비트 = 1바이트
    • 1 → 0001, 8 → 1000 → 18 = 0001 1000
    • 글자끼리 독립이라 글자별로 변환해 이어 붙이면 됨 (10진수는 불가)
  2. 0x 생략 이유
    • 이 프로토콜에서 숫자 자리는 전부 16진수 → 접두사가 정보를 더하지 않음
    • ELM327은 바이트가 아닌 ASCII 문자로 송수신 → 0x는 매번 2바이트 낭비
  3. 공백도 원래 있음 (41 0C 0A E0), 앱 초기화의 ATS0이 끔

A, B 표기와 공식

  1. 출처: Wikipedia “OBD-II PIDs” 공식 열의 표기
    • 머리말(41 0C)을 뺀 데이터 바이트에 앞에서부터 A, B, C, D
    • 원본은 SAE J1979의 Data A, Data B 표기로 알려짐 (유료 문서라 미확인)
  2. 256A + B: 바이트 두 개를 이어 붙여 큰 수 하나로
    • 10진수 47 = 10×4 + 7과 같은 원리, 한 칸이 256가지라 256을 곱함
    • 비트로 보면 A를 8칸 밀고 B를 붙임: (a << 8) | b
    • 16진수로는 그냥 나란히: 0A + E0 = 0x0AE0 = 2784
  3. / 4: 차가 0.25 rpm 단위를 정수로 보내려고 4배 해서 보냄
    • 표현 범위 0 ~ 16383.75 rpm
    • MAF의 / 100도 같은 원리 (0.01 g/s 단위)
  4. 256은 고정, 바이트 수에 따라 거듭제곱만 달라짐
바이트 수공식예
1A속도 0D
2256A + BRPM 0C, MAF 10
4256³A + 256²B + 256C + D주행거리 A6 (2012년식 지원 여부 미확인)
  • 예외: 산소 센서(14~1B)는 A, B가 서로 다른 값, 일부 PID는 부호 있는 값

정의 위치

문서다루는 것비고
SAE J1979 / ISO 15031-5서비스, PID, 공식 원본유료
Wikipedia “OBD-II PIDs”Services 표, Service 01 PID 표, A·B 공식실무 참고서
ELM327 데이터시트AT 명령, 문자 송수신, > 프롬프트, 오류 메시지값의 의미는 거의 없음
  • 010C 해석: 앞 두 글자로 Services 표, 뒤 두 글자로 PID 표 조회

PID 00: 지원 PID 비트맵

  1. 다른 PID와 해석 방식이 다름
    • 다른 PID: 바이트 → 공식 → 숫자 하나
    • PID 00: 4바이트 = 32비트 = 예/아니오 32개 (Wiki 공식 칸 “Bit encoded”)
  2. 비트맵 = 칸 위치가 곧 항목 번호인 지도 (극장 좌석표, Linux 권한 755와 같은 방식)
  3. 32칸이 왼쪽부터 PID 01 ~ 20에 대응, 1이면 지원
  4. A0, B0, C0, D0는 모두 각 바이트의 끝 비트지만 32칸 중 위치가 다름 (PID 08, 10, 18, 20)
  5. D0(PID 20) = 다음 목록(0120) 존재 표시 → 0100 → 0120 → 0140 순으로 이어서 조회

에뮬레이터 설계

구조

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state, PIDS                                ← 데이터 (값, 변환 규칙)
one_byte, two_bytes, supported_bitmap      ← 값 → 바이트
obd_response, handle_obd, handle_at, reply_for  ← 질문 → 대답
print_pids, serve                          ← 실행 (확인 모드 / 폰 연결)

값은 10진수, 16진수는 코드가

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state = {
    "load":     20.0,   # %
    "coolant":  85,     # °C
    "rpm":      696,    # 실차 공회전 값
    "speed":    0,      # km/h
    "maf":      2.5,    # g/s
    "throttle": 15.0,   # %
    "voltage":  12.6,   # V (ATRV)
}

PID 표 = Wiki 표와 1:1

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# PID: (이름, state 키, 인코더)  — 인코더 = Wiki 공식의 역함수
PIDS = {
    0x04: ("Engine load",       "load",     lambda v: one_byte(v * 255 / 100)),  # 100/255 * A
    0x05: ("Coolant temp",      "coolant",  lambda v: one_byte(v + 40)),         # A - 40
    0x0C: ("Engine RPM",        "rpm",      lambda v: two_bytes(v * 4)),         # (256A + B) / 4
    0x0D: ("Vehicle speed",     "speed",    lambda v: one_byte(v)),              # A
    0x10: ("MAF air flow rate", "maf",      lambda v: two_bytes(v * 100)),       # (256A + B) / 100
    0x11: ("Throttle position", "throttle", lambda v: one_byte(v * 255 / 100)),  # 100/255 * A
}
  1. 공식에서 / 4면 인코더는 * 4, - 40이면 + 40
  2. lambda v: ... = Java의 v -> ...
  3. 다음 계획 PID(04, 05, 10, 11)도 함께 등록

0100 비트맵 자동 계산

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def supported_bitmap():
    bits = 0
    for pid in PIDS:
        if 0x01 <= pid <= 0x20:
            bits |= 1 << (0x20 - pid)        # PID 01 = 맨 왼쪽(31번 비트)
    return [(bits >> shift) & 0xFF for shift in (24, 16, 8, 0)]   # 8칸씩 A, B, C, D
  1. 0x20 - pid: 오른쪽에서 몇 번째 칸인지 (비트 연산은 오른쪽 끝이 0번)
  2. 1 << n: 그 칸에만 1, |=: 기존 비트맵에 겹쳐 적기
  3. >> shift + & 0xFF: 원하는 8칸을 끌어와 그것만 남김
  4. PIDS에 한 줄 추가하면 0100 응답도 자동 반영
  5. 역함수 bitmap_to_pids(): 비트맵 → PID 목록, 실차 0100 응답 해석에도 사용 예정

응답 생성

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def obd_response(service, pid, data):
    return bytes([service + 0x40, pid, *data]).hex().upper()
  • 010C 처리 흐름: \r까지 수신 → AT 아님 → 서비스 01, PID 0C → two_bytes(696 * 4) = [10, 224] → 410C0AE0 → \r\r> 붙여 전송
  • 차가 모르는 PID, 다른 서비스: NO DATA (실제 ELM327과 동일)
  • 공백·소문자 명령도 처리 (01 0c → 010C)

확인 모드 --pids

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$ python -u main.py --pids
[0100] supported PIDs → 410018198000
BYTE  HEX  BIN       RANGE  PIDS
----------------------------------------
A     18   00011000  01-08  04 05
B     19   00011001  09-10  0C 0D 10
C     80   10000000  11-18  11
D     00   00000000  19-20  -

CMD(HEX)  RESPONSE(HEX)  DATA(DEC)         MEANING
------------------------------------------------------------
0104      410433         [51]              Engine load = 20.0
0105      41057D         [125]             Coolant temp = 85
010C      410C0AE0       [10, 224]         Engine RPM = 696
010D      410D00         [0]               Vehicle speed = 0
0110      411000FA       [0, 250]          MAF air flow rate = 2.5
0111      411126         [38]              Throttle position = 15.0
  1. 표 하나로 비트맵과 값을 같이 보이니 열이 꼬임 → 표 2개로 분리
  2. 표 1의 PIDS 열은 PIDS를 베낀 게 아니라 응답 비트를 다시 해석한 결과 → 비트맵 계산 검산
  3. DATA(DEC) = 데이터 부분만 10진수 (머리말 제외), Wiki 공식에 바로 대입 가능
  4. 열 너비는 제목줄과 내용 줄에 같은 숫자 (:<9 = 왼쪽 정렬 9칸)

결정 사항

대상선택근거
확인 옵션--test → --pids하는 일(PID 목록 출력)이 드러나는 이름
폴더명elm327-emulator 유지elm327만으로는 앱 obd/Elm327.kt와 혼동, emu는 표준 약어지만 폴더는 풀어 씀
에뮬레이터 버전붙이지 않음같은 저장소의 개발 도구, git 이력이 버전 역할
import serial맨 위노트북에 pyserial 설치됨, 함수 안 import 불필요
  • emulator vs simulator: 상대가 진짜와 구분 못 하게 프로토콜을 흉내 내면 emulator, 내부 동작을 모델링하면 simulator → 현재는 emulator

앱 변경

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status = "연결: ${device.name} (${device.address})\n"
status += "0100: $supported\nRPM: $rpm\n속도: $speed km/h"
  1. 응답 내용은 건드리지 않고 연결 기기로 구분 → 에뮬레이터를 실제와 동일하게 유지
  2. MAC 포함: 이름은 바뀔 수 있지만 MAC은 고정, 트립 데이터 출처 표시에 재사용 예정
  3. versionName 0.1.4 → 0.1.5 (app/build.gradle.kts)

앱이 보내는 것

  • HTTP 요청이 아닌, SPP 선으로 명령 + \r 바이트 전송 (SppConnection.send())
  • main.py는 요청마다 호출되는 게 아니라 COM4를 계속 읽는 루프
순서보냄위치
1ATZElm327.init()
2~6ATE0 ATL0 ATS0 ATH0 ATSP0Elm327.init()
70100MainActivity
8010CElm327.rpm()
9010DElm327.speed()
앱 (Kotlin)에뮬레이터 (Python)
write("$command\r")if data == b"\r":에서 명령 완성
if (c == '>') breakport.write(f"{resp}\r\r>")

문제 해결

#증상원인해결
1IDE가 Python 3.14.8 다운로드 제안인터프리터 미등록취소, which python으로 찾은 기존 3.14.3 등록 (새로 받으면 pyserial 없음)
2Python 안내줄 계속 표시코드 인텔리전스 미설정Enable → LSP4IJ 플러그인 설치 → 재시작
3SyntaxErrormin[...], 쉼표 누락, docstring 3칸 들여쓰기Python은 첫 오류에서 멈춤 → 하나씩 수정
4NameError, AttributeErrorreplay_for, unsupported_bitmap, itmes 오타Did you mean: 힌트대로 수정
5터미널에 {cmd}가 글자 그대로f가 따옴표 안 ("f받음...")f"받음..."
6표 열 어긋남제목줄과 내용 줄 너비 숫자 불일치세 줄 모두 같은 너비
7저장했는데 반영 안 됨주석만 수정코드 줄 수정 (Python은 실행마다 파일을 새로 읽음)
8.idea/markdown.xml 계속 Untracked.gitignore에 ./idea/....idea/markdown.xml
9adb: command not foundGit Bash PATH에 SDK 없음전체 경로 또는 ~/.bashrc에 platform-tools 추가
10adb pair → protocol fault공용 Wi-Fi(172.16 대역) 방화벽 추정미해결, USB로 빌드
  • Traceback 읽기: 맨 아래가 원인과 터진 위치, 위로 갈수록 호출한 쪽 (Java 스택 트레이스와 반대)
  • 10번 확인 내역: 코드를 인자로 전달(adb pair IP:포트 코드), adb 36.0.2 최신, kill-server 후 재시도 → 모두 동일 → 네트워크 외 원인 없음

결과

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$ python -u main.py
COM4 열림, 폰 연결 대기 중...
받음: ATZ    → 보냄: ELM v2.3
받음: ATE0   → 보냄: OK
받음: ATL0   → 보냄: OK
받음: ATS0   → 보냄: OK
받음: ATH0   → 보냄: OK
받음: ATSP0  → 보냄: OK
받음: 0100   → 보냄: 410018198000
받음: 010C   → 보냄: 410C0AE0
받음: 010D   → 보냄: 410D00

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Forter v0.1.4-b03c1cb
연결: DESKTOP-XXXXXXX (F4:96:34:XX:XX:XX)
0100: 410018198000
RPM: 696
속도: 0 km/h
  1. 차 없이 앱 → 블루투스 → 에뮬레이터 → 앱 화면 전체 흐름 동작
  2. 앱 초기화 순서 전체 확인
  3. 연결 기기로 에뮬레이터/실차 구분 가능

다음 단계

  1. handle_at()의 "ELM v2.3" → "ELM327 v2.3" (실제 어댑터와 일치, 커밋 누락)
  2. 응답 지연·무응답 시나리오 추가 (time.sleep(DELAY))
  3. 해당 시나리오로 SppConnection.send() 수정 검증
    • withTimeoutOrNull + IOException
    • 전송 전 입력 버퍼 비우기
    • 응답이 "41" + PID로 시작하는지 확인
  4. 실차 0100 응답을 bitmap_to_pids()로 해석 → Forte 지원 PID 확인
  5. 트립 데이터에 연결 기기 MAC 저장 (테스트 데이터 분리)
  6. 집 Wi-Fi에서 무선 디버깅 재시도
Forter
android python elm327 obd2 bluetooth serial
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