xây dựng một ứng dụng có khả năng lấy các dữ liệu cần thiết từ xe thông qua giao thức OBD

I Tổng quát đề tài Ở thị trường Việt Nam, việc sử dụng xe máy làm phương tiện di chuyển ngày chiếm đa số Ngày ngay, nhu cầu xe máy nhiều người dùng yêu cầu mặt hiển thị phải thật bắt mắt hiển thị đầy đủ thông số xe Việc ứng dụng thành công công nghệ IOT lên phương tiện ô tơ tạo nhiều lợi ích nhờ vào nguồn thông tin vô lớn thu thập từ xe Từ đó, nhà nghiên cứu ứng dụng phát triển thêm nhiều sáng chế, ứng dụng để giải toán kinh tế - xã hội kiểm sốt mật độ giao thơng, quản lý hành trình xe, đưa cảnh báo, phát triển mơ hình kinh doanh dựa chia sẻ thơng tin từ phương tiện Với mục đích tạo hệ thống, tảng cho phép thu thập, giám sát lưu trữ liệu sau hiển thị lên smartphone mong muốn người dùng biết rõ thông số xe tình trạng xe Bên cạnh tạo hướng phát triển cho công việc nghiên cứu ứng dụng sâu rộng cần đến chức thu thập lưu trữ liệu II Các vấn đề nghiên cứu - Nghiên cứu Java - Nghiên cứu chuẩn giao tiếp - Xây dựng ứng dụng mức hiển thị đầy đủ thông số xe - Nghiên cứu lý thuyết vai trò K-Line OBD-II nghành công nghệ xe máy - Lấy truyền liệu từ xe lên ứng dụng thông qua kết nối Bluetooth - Kết nối module để truyền nhận liệu lên ứng dụng III Định hướng phát triển đề tài Nhóm có mong muốn xây dựng ứng dụng có khả lấy liệu cần thiết từ xe thông qua giao thức OBD Ngoài thiết bị gửi liệu lên ứng dụng smartphone thơng qua Bluetooth Bên cạnh đó, hệ thống có giao diện ứng dụng để người dùng theo dõi 2.1 Tìm hiểu mạng K-Line 2.1.1 Sơ lược lịch sử mạng K-line Vào năm 1990, K-line cách để truy cập vào ECU xe hoàn thiện Đây lí quy định tiêu chuẩn OBD sử dụng kể từ Sau tiêu chuẩn hóa nhiều ISO 9141 K-Line có nhiều phiên khác ISO 9141,ISO 9141-2, ISO 14230 gồm phần Ngoài truyền nhận liệu chiều giao tiếp thông qua dây ( K-line) Cho phép kết hợp mạng ( K-line/ K+L line) 2.1.2 Chuẩn giao thức mạng K-Line lẻ tùy chọn bus Truyển bit tương thích với UART: 1bit bắt đầu, 8bit liệu, bit dừng, bit chẵn Tốc độ Bit 1,2 kBit/s đến 10.4kBit/s, phụ thuộc vào ECU không phụ thuộc vào 2.1.2.1 ISO 9141 5-baud init Bắt đầu trình tự khởi tạo người thử nghiệm cấp địa 33 bit/s trông giống sau: Tổng thời gian truyền cho địa kéo dài hai giây Sau xác thực địa bên ECU xe, có khoảng thời gian gọi W1, nằm khoảng từ 20 đến 300ms Trong thời gian ngắn, xe phản hồi với byte đồng hóa 55 để thơng báo cho người thử nghiệm xe tốc độ truyền phải 10,4 kbps Sau đó, phương tiện đợi khoảng thời gian gọi W2, khoảng từ đến 20 mili giây, để người thử nghiệm định cấu hình lại tốc độ truyền sau xe gửi byte chìa khóa Các byte khóa 08 08 94 94, cách thời gian gọi W3, nằm khoảng từ đến 20 ms, mô tả cho người thử nghiệm giá trị P2MIN sử dụng Để xác nhận việc tiếp nhận byte khóa, người kiểm tra, sau chờ đợi thời gian gọi W4, khoảng từ 25 đến 50 mili giây, sau đảo ngược byte khóa # gửi vào phương tiện Sau chờ thêm khoảng thời gian W4, xe đảo chiều địa khởi tạo 33 gửi đến người thử nghiệm dạng tín hiệu “sẵn sàng giao tiếp” Cái kết thúc chuỗi khởi tạo 2.1.2.2 KWP with 5-baud init KWP 5-baud init trông giống với ISO 9141 5-baud init, ngoại trừ byte khóa gửi từ phương tiện cho người thử nghiệm Có 19 byte khóa khác xác định cho KWP trông giống 8Fxx, xx mơ tả định dạng tiêu đề sử dụng có số chúng (8F E9, 8F 6B, 8F 6D 8F EF) phép cho giao tiếp OBD lập pháp / bắt buộc theo tiêu chuẩn ISO 14230-4, điều khoản 4.4 ISO 14230-4, điều khoản 4.4 quy định thêm chức 8F E9 sử dụng người thử nghiệm phương tiện, nhận từ khóa byte khóa hợp lệ phương tiện Điều có nghĩa là, tất thư, tiêu đề ba byte sử dụng, khơng có độ dài bổ sung byte sử dụng định thời bình thường sử dụng Điều kết thúc trình tự khởi tạo Cái riêng biệt khác với giao thức init 5-baud ISO 9141 mô tả byte khóa hợp lệ nhận từ phương tiện (và tất nhiên, nghịch đảo byte khóa # sau truyền từ người thử nghiệm đến phương tiện để xác nhận) 2.1.2.3 KWP fast init KWP fast init q trình hồn tồn khác với q trình khác Nó khơng liên quan đến 5-baud giao tiếp hoạt động 10,4kbps Chuỗi init bắt đầu mẫu "đánh thức" người thử nghiệm truyền tới phương tiện có thời lượng 50 ms, sau yêu cầu giao tiếp từ người thử nghiệm tới phương tiện Sau đó, phương tiện phản hồi người thử nghiệm với phản hồi StartCommunication Thông báo yêu cầu StartCommunication bao gồm byte định dạng, byte địa đích, byte địa nguồn byte ID dịch vụ Vì địa chức bắt buộc giao tiếp OBD, byte định dạng C1, địa đích 33,địa nguồn (người thử nghiệm) F1 ID dịch vụ u cầu StartCommunication 81 Do thơng báo u cầu StartCommunication là: 83 F1 10 C1 yy zz cs Trong yy zz byte khóa mô tả trước cs tổng kiểm tra Một phương tiện thích hợp phản hồi chẳng hạn phản hồi phải nhận trước thơng báo KWP truyền nhận thành cơng Điều kết thúc trình tự khởi tạo Điều riêng biệt khác với KWP ISO 9141 5-trình tự baud init mô tả 2.1.3 Trao đổi liệu - Mọi thông tin sau điều liệu chuẩn yêu cầu phản hồi phần trình khởi tạo Các yêu cầu liệu thường bắt đầu yêu cầu Dịch vụ PID 00 thông tin hỗ trợ phương tiện Dịch vụ PID 00 yêu cầu thực sau trình tự init baud phải phù hợp với tiêu chuẩn áp dụng phải có tiêu đề xác liên quan đến byte khóa phản hồi từ phương tiện Vì vậy, điều sau phải đúng: - Đối với byte chìa khóa xe 08 08 94 94, yêu cầu Dịch vụ PID 00 hợp lệ tin nhắn là: 68 6A F1 01 00 C4 - Đối với byte chìa khóa xe (8F E9, 8F 6B, 8F 6D 8F EF), Service PID hợp lệ 00 thông báo yêu cầu là: C2 33 F1 01 00 E7 Để khởi tạo ECU nhận trình tự để khởi tạo Trình tự sau: + Kéo dịng K-line xuống thấp 70ms + Trả K-line trạng thái cao 120ms + Gửi đoạn thông báo đánh thức: FE 04 FF FF + Chờ 200ms + Gửi đoạn thông báo khởi tạo: 72 05 00 F0 99 + Sau ECU phản hồi đoạn thơng báo: 02 04 00 FA Sau gửi yêu cầu ECU phản hồi với liệu yêu cầu Tuy nhiên, kết nối cần phải giữ Có nghĩa ECU khơng nhận u cầu khoảng thời gian định chuyển sang trạng thái ngủ cần phải khởi tạo lại Thời gian khởi tạo khoảng 3s Về bản, ECU phản hồi yêu cầu cung cấp thơng tin Nó khơng quan tâm đến việc có nhận hay khơng Kiểu u cầu thơng tin có dạng sau: 72 07 72 11 00 14 F0 ( hệ thập lục phân) + 72: Mã đích + 07: Số kí tự có đoạn thơng tin u cầu ECU bao gồm kí tự kiểm tra + 72: loại truy vấn + 11: Bảng liệu + 00: Thanh ghi bắt đầu bảng liệu 11 + 14: Thanh ghi kết thúc bảng liệu 11 + F0: Kiểm tra Sau đó, ECU phản hồi liệu với dạng tương tự: 02 1A 72 11 00 XX XX XX…XX YY + 02: Mã đích + 1A: Số kí tự có đoạn thơng tin + 72: loại truy vấn + 11: Bảng liệu + 00: Thanh ghi bắt đầu bảng liệu 11 + XX: Dữ liệu + YY: Kiểm tra Hình: Bảng liệu Honda Hình: Bảng dự liệu theo đoạn yêu cầu ECU Về kiểm tra khác so với tiêu chuẩn OBDII Tính tổng tất giá trị giá trị lại với lấy giá trị từ 100 (HEX) Nếu tổng giá trị lớn 100 (HEX), sử dụng kí tự cuối (HEX) Ví dụ: 0x72 + 0x07 + 0x72 + 0x11 + 0x00 + 0x14 = 0x110 Ta thấy tổng giá trị lớn 100 nên sử dụng kí tự cuối 0x10 0x100 – 0x10 = 0xF0 = Kiểm tra F0 Có loại truy vấn khác ( kí tự thứ yêu cầu thông tin ) Một số loại truy vấn khác 71, 72, 73 74 Tuy nhiên loại truy vấn 71 yêu cầu toàn bảng liệu Ví dụ: 72 05 71 00 18 Ở đây, loại truy vấn 71 nên yêu cầu toàn liệu bảng 00 Internet of Thing (IoT) Khái niệm IoT Internet of Thing (hoặc Internet Vạn Vật, Mạng lưới vạn vật kết nối Internet, Mạng lưới thiết bị kết nối) liên mạng, thiết bị, phương tiện vận tải (được gọi "thiết bị kết nối" "thiết bị thơng minh"), phịng ốc trang thiết bị khác nhúng với phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cấu chấp hành với khả kết nối mạng máy tính giúp cho thiết bị thu thập truyền tải liệu [13] IoT kịch giới, mà đồ vật, người cung cấp định danh riêng mình, tất có khả truyền tải, trao đổi thông tin, liệu qua mạng mà không cần đến tương tác trực tiếp người với người, hay người với máy tính IoT phát triển từ hội tụ công nghệ không dây, công nghệ vi điện tử Internet Nói đơn giản tập hợp thiết bị có khả kết nối với nhau, với Internet với giới bên ngồi để thực cơng việc 2.1.1 Ứng dụng IoT IoT có ứng dụng rộng vơ cùng, kể số thứ sau:  Quản lý chất thải  Quản lý lập kế hoạch quản lý đô thị  Quản lý môi trường  Phản hồi tình khẩn cấp  Mua sắm thơng minh  Quản lý thiết bị cá nhân  Đồng hồ đo thơng minh  Tự động hóa ngơi nhà Những lợi ích mà IoT đem lại dàn trải hầu hết đến tất lĩnh vực đời sống, kinh doanh,… Dưới trình bày ngắn gọn số tính hữu ích có tầm ảnh hưởng quan trọng IoT:  Cải thiện việc gắn kết khách hàng: Hệ thống IoT giúp phân tích điểm mù tại, tìm sai sót độ xác IoT thay đổi điều để mang lại nhiều gắn kết hiệu với người dùng Một ứng dụng cửa hàng, dịch vụ iBeacon giúp tăng số lượng sản phẩm tới người tiêu dùng cách dẫn người dùng tới khu vực cụ thể cửa hàng đưa gợi ý sản phẩm Chúng cung cấp thông tin chi tiết, đánh giá sản phẩm,… Bên cạnh chúng có khả cho phép người dùng chia sẻ sản phẩm qua mạng xã hội  Tối ưu hóa cơng nghệ: giúp nâng cao trải nghiệm khách hàng cải thiện việc sử dụng thiết bị hỗ trợ cải tiến công nghệ  Giảm hao phí: IoT giúp việc quản lí tài nguyên lĩnh vực cải thiện cách rõ ràng Các phân tích thường cung cấp cho nhìn khía cạnh bên ngồi, IoT cung cấp liêu, thơng tin thực tế để quản lí tài nguyên cách hiệu  Tăng cường việc thu thập liệu: Thông thường, việc thu thập liệu bị hạn chế thiết kế hệ thống mang tính thụ động IoT phá vỡ ràng buộc, giới hạn thiết kế tạo hình ảnh xác tất thứ Các mơ hình IoT ứng dụng xe ô tô Mặc dù thực tế thị trường IoT ô tô lên, xong thị trường có giá trị ước tính lên đến 82,79 tỷ đô la vào năm 2022 Nhu cầu công nghệ xe kết nối tăng lên cách nhanh chóng Giải pháp IoT tơ cung cấp cách đơn giản giá phải để nâng cấp xe Một số lợi ích mà ứng dụng cung cấp cho người dùng bao gồm:  Giám sát xe thời gian thực phịng ngừa cố  Tăng tính an toàn hiệu xe  Tăng cường khả chế tạo xe công cụ bên thứ ba Có nhiều cách ứng dụng tơ tăng cấp cho xe bạn Các ví dụ có cửa hàng ứng dụng có xu hướng tập trung vào tính GPS điều hướng, an toàn, bảo dưỡng xe, tiêu thụ nhiên liệu ghi nhật ký số dặm, điều khiển giọng nói cử truy cập đa phương tiện Dưới trình bày số ứng dụng IoT ô tô mang lại hiệu thiết thực ngành công nghiệp ô tô Ứng dụng Dash Dash ứng dụng quản lý hành trình xe giúp hiển thị thông số xe điện thoại thông minh Với tính như: Nhật ký chuyến chi tiết, giám sát chẩn đoán xe theo thời gian thực, khả xác định vị trí trạm xăng cửa hàng sửa chữa rẻ gần đó, ước tính lên lịch sửa chữa xe đề xuất lái xe [14]  Liên kết: Web, App Store, Google Play  Loại sản phẩm: IoT, ứng dụng bảo trì tơ  Phần cứng: sử dụng số thiết bị OBD hỗ trợ WiFi Bluetooth bên thứ ba hỗ trợ  Nền tảng mục tiêu: iOS Android  Tích hợp bên thứ ba: Tích hợp với ứng dụng khác  Mơ hình kiếm tiền từ ứng dụng: API độc quyền, Khung gầm, truy cập doanh nghiệp bên thứ ba để xây dựng bảo hiểm, quản lý đội tàu giải pháp sau thị trường Giao diện ứng dụng Dash điện thoại thông minh KHẢO SÁT, LỰA CHỌN PHẦN CỨNG VÀ CÁC NỀN TẢNG HỖ TRỢ Khảo sát mơ hình tương tự Thiết bị khám xe Micas Micas thiết bị khám xe điện thoại thông minh Việt Nam Micas đời giải pháp để giúp chủ xe hiểu xe hơn, yêu thuộc xe, biết cách chăm sóc xe chủ động giảm thiểu rủi ro cố Biến xe từ vật vô tri vô giác trở thành người bạn đường tin cậy từ mang lại an tâm vận hành an tồn chuyến hành trình dài xun suốt Thiết bị khám xe thông minh Micas Micas giúp đảm bảo tình trạng xe ln ln tốt để chủ xe an tâm tham gia giao thơng, có cố bất ngờ phát sinh, chủ xe chủ động gọi trợ giúp từ cộng đồng sử dụng hệ sinh thái Micas gọi cho đội cứu hộ, cứu nạn gần để xử lý nhanh cố xảy Micas hỗ trợ điện thoại thông minh cho hệ điều hành Android IOS Khi kết nối Micas với ô tô bạn, thiết bị giống bác sĩ chuyên nghiệp hiểu, kiểm tra khám bệnh cho xe Với nhiều tính vượt trội mang tính cộng đồng như:  Đọc số lỗi hệ thống xe như: Hệ thống đánh lửa, phun xăng, mạch điều khiển,…  Kiểm sốt tình trạng xe, phân tích xử lý lỗi động  Phát sớm tình trạng lỗi, từ thơng báo trước vấn đề xảy  Y bạ điện tử giúp garage nắm rõ tiền sử bệnh thông tin lần sửa chữa gần để tiết kiệm thời gian kinh phí cho người dùng xe  Nhắc nhở bảo dưỡng, phản hồi thông tin giúp lái xe chăm sóc kịp thời  Gọi SOS từ đội cứu hộ/cứu nạn gần để hỗ trợ tình bất khả kháng  Nhờ trợ giúp từ xe gần để hỗ trợ tình hỏng hóc nhẹ hết bình, hết xăng, hư lốp,…  Cung cấp đầy đủ danh sách trạm dịch vụ, địa điểm, xếp hạng, giá theo thứ tự uy tín gần Đồng thời đưa gói khuyến mại tiện ích để chủ xe tham khảo chọn lựa [17] Giao diện App Micas điện thoại thông minh Hệ thống quản lý đội xe (FMS) Hệ thống quản lý đội xe FMS (Fleet Management Software) phần mềm giúp hệ thống quản lý trung tâm liên kết với xe chạy Phần mềm có khả quản lý, lưu trữ, giám sát lộ trình chuyến đi, báo thông tin, hiệu suất làm việc xe, giúp đảm bảo an toàn cho người lái xe vận hành FMS mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp vận tải, doanh nghiệp cần phải quản lý xe lớn, nhiều loại xe khác Chẳng hạn:  Việc quản lý hệ thống FMS không làm doanh nghiệp phải lo lắng đến hoạt động thường ngày xe Khi có xe hoạt động, số liệu tự động cập nhật vào phần mềm, giúp cho việc theo dõi dễ dàng  Các số liệu FMS nhắc nhở cần phải bảo dưỡng xe hết dầu đến thời gian bảo dưỡng Do đó, tiết kiệm nhiều chi phí liên quan đến việc bảo trì xe, thời gian suất hoạt động xe  Hệ thống quản lý đội xe cịn có định vị GPS giúp dễ dàng theo dõi xe lưu thông đường Việc giúp doanh nghiệp dễ dàng điều hành lộ trình xe cho phù hợp  Ưu điểm hệ thống giúp lái xe minh bạch trình sử dụng xe Điều thể qua việc theo dõi tốc độ, thói quen lái xe tích hợp phần mềm FMS  Thanh tốn hóa đơn dễ dàng cho khách hàng Khi hồn thành cơng việc, phần mềm FMS thống kê cụ thể thời gian giao-nhận hàng khách, lô hàng, quãng đường di chuyển, địa điểm bốc dỡ [18] Thiết kế mơ hình hệ thống Tổng quan mơ hình hệ thống Sau tham khảo qua ý kiến GVHD với ý tưởng nhóm, chúng em lên phương án để xây dựng hệ thống bao gồm phần sau đây: Module nhận liệu từ xe Module Bluetooth App Hệ thống cung cấp tính cho người lái xe như:  Truyền nhận tập hợp liệu với sender hệ thống để gửi server  Theo dõi vị trí lịch trình di chuyển xe  Nắm bắt kịp thời tình trạng xe cảnh báo cho chủ xe để chủ động việc xử lý lỗi (nếu có)  Gọi trợ giúp lỗi hết bình, bể bánh xe  Nắm bắt tình trạng giao thơng khu vực tại: cảnh báo kẹt xe, tốc độ giới hạn  Theo dõi trạng thái, vị trí lịch trình di chuyển xe  Tốc độ hành trình xe  Lượng nhiên liệu tiêu thụ  Vi phạm tốc độ người lái Sơ đồ khối hệ thống Khảo sát lựa chọn phần cứng Khảo sát lựa chọn cơng nghệ lập trình CHƯƠNG THI CƠNG MƠ HÌNH VÀ KẾT QUẢ KIỂM TRA GIAO TIẾP VỚI ECU CỦA XE ( xe thầy) CHƯƠNG QUY TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ... muốn xây dựng ứng dụng có khả lấy liệu cần thiết từ xe thông qua giao thức OBD Ngoài thiết bị gửi liệu lên ứng dụng smartphone thơng qua Bluetooth Bên cạnh đó, hệ thống có giao diện ứng dụng. .. K-Line OBD- II nghành công nghệ xe máy - Lấy truyền liệu từ xe lên ứng dụng thông qua kết nối Bluetooth - Kết nối module để truyền nhận liệu lên ứng dụng III Định hướng phát triển đề tài Nhóm có mong... tạo xe công cụ bên thứ ba Có nhiều cách ứng dụng tơ tăng cấp cho xe bạn Các ví dụ có cửa hàng ứng dụng có xu hướng tập trung vào tính GPS điều hướng, an toàn, bảo dưỡng xe, tiêu thụ nhiên liệu