BÁO cáo vehicle CAN systems đặc điểm và phân loại CAN định nghĩa các thuật ngữ về hệ thống CAN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  MƠN HỌC: ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Ơ TÔ BÁO CÁO Vehicle CAN systems GVHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG SVTH: 1.Lê Minh Khôi 20145294 2.Cao Tuấn Anh 20145325 3.Nguyễn Văn Tiên 20145359 4.Ngô Kim Khang 20145352 Mã lớp học: AEES330233_21_2_03 Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng năm 2021 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN Điểm: …………………………… KÝ TÊN Mục lục Khái niệm lịch sử hình thành CAN 1.1 Khái niệm 1.2 Lịch sử hình thành Đặc điểm phân loại CAN 2.1 Đặc điểm mạng giao tiếp CAN 2.2 Phân loại hệ thống CAN Cấu trúc mạng CAN 4.Nguyên lý hoạt động Định nghĩa thuật ngữ hệ thống CAN 5.1 Dây đường truyền chính: 5.2 Dây nhánh: 5.3 Điện trở cực: 5.4 Các ecu cảm biến hệ thống thông tin liên lạc CAN 6.Sự phát triển mạng giao tiếp CAN cho Ô tô 7.Hệ thống CAN bị Lỗi nguyên nhân 8.Các ứng dụng CAN Bus phổ biến 11 CAN hệ thống mạng giao tiếp ô tô phổ biến Hệ thống mạng giao tiếp ô tô phát triển từ năm 1980 nhiên phải đến năm đầu kỷ 21 CAN bắt đầu thực thịnh hành xuất xe Kể từ nay, ngày nhiều xe ô tô trang bị hệ thống CAN, Mỹ, đến năm 2008 tất xe ô tô chở khách xe tải nhẹ bán Mỹ trang bị mạng giao tiếp CAN chuẩn giao tiếp cho phép module khác máy tính xe tơ nói chuyện với Nó nhóm đường dẫn với tốc độ cao cho phép liệu lệnh nén qua lại từ module khác Điều cho phép hệ thống hệ thống điều khiển điện tử hệ thống động ECU, hệ thống phanh chống bó cứng ABS, hệ thống kiểm soát độ bám đường, hệ thống kiểm soát tay lái, hệ thống cân điện tử, hệ thống treo điện tử, hệ thống kiểm soát làm lạnh tự động, module điều khiển ánh sáng hàng chục, hàng trăm hệ thống khác… tất kết nối với điện tử 1.Khái niệm lịch sử hình thành CAN 1.1 Khái niệm CAN viết tắt Control Area Network – nghĩa Mạng điều khiển cục Là hệ thống truyền tải liệu nối tiếp ứng dụng thời gian thực Nó hệ thống thơng tin phức hợp có tốc độ truyền cao đặc biệt khả phát hư hỏng Bằng cách kết hợp dây đường truyền CANH CANL, CAN thực việc liên lạc dựa chênh lệch điện áp ECU cảm biến lắp xe hoạt động cách chia sẻ thơng tin liên lạc với CAN có điện trở 120Ω, dùng để thông tin liên lạc với đường truyền 1.2 Lịch sử hình thành Pre CAN: ECU ô tô dựa hệ thống dây điểm-điểm phức tạp 1986: Bosch phát triển giao thức CAN giải pháp 1991: Bosch xuất CAN 2.0 (CAN 2.0A: 11 bit, 2.0B: 29 bit) 1993: CAN thông qua làm tiêu chuẩn quốc tế (ISO 11898) 2003: ISO 11898 trở thành loạt tiêu chuẩn 2012: Bosch phát hành CAN FD 1.0 (tốc độ liệu linh hoạt) 2015: Giao thức CAN FD tiêu chuẩn hóa (ISO 11898-1) 2016: Lớp CAN vật lý cho tốc độ liệu lên đến Mbit/s tiêu chuẩn hóa ISO 11898-2 Ngày nay, CAN tiêu chuẩn oto (xe tải, xe bus, máy kéo,…) tàu thuỷ, máy bay, pin EV, máy móc Tương lai hệ thống CAN xe Trong tương lai, giao thức CAN bus phù hợp – bị ảnh hưởng xu hướng Nhu cầu chức ngày nâng cao phương tiện Sự lên điện toán đám mây Sự phát triển Internet of Things (IoT) phương tiện kết nối Tác động xe tự hành 2.Đặc điểm phân loại CAN 2.1.Đặc điểm mạng giao tiếp CAN - Là công nghệ mạng nối tiếp cho giải pháp nhúng - Chỉ cần hai dây có tên CAN-H CAN-L - Hoạt động với tốc độ liệu lên đến Megabit giây - Hỗ trợ tối đa byte cho khung tin nhắn - Không hỗ trợ ID nút, ID thơng báo Một ứng dụng hỗ trợ nhiều ID tin nhắn - Hỗ trợ mức độ ưu tiên tin nhắn, tức ID tin nhắn thấp mức độ ưu tiên cao - Hỗ trợ hai độ dài ID tin nhắn, 11-bit (tiêu chuẩn) 29-bit (mở rộng) - Không gặp xung đột tin nhắn (vì chúng xảy công nghệ nối tiếp khác) - Không đòi hỏi khắt khe yêu cầu cáp Hệ thống dây xoắn đôi đủ 2.2.Phân loại hệ thống CAN Có loại đường truyền CAN khác thường sử dụng phân loại dựa tốc độ truyền tín hiệu điển hình Đường truyền HS-CAN đường truyền tốc độ cao sử dụng để liên lạc hệ thống truyền lực, gầm số hệ thống điện thân xe Đường truyền HS-CAN dùng để gọi “Đường truyền CAN No.1” “Đường truyền CAN No.2” Nó hoạt động tốc độ khoảng 500 kbps Các điện trở cực cho đường truyền CAN No.1 đặt ECU trung tâm CAN No.2 J/C Điện trở đường truyền CAN No.2 đo từ giắc DLC3 Đường truyền MS-CAN đường truyền tốc độ trung bình sử dụng để liên lạc hệ thống điện thân xe Đường truyền MS-CAN gọi “Đường truyền CAN MS” Nó hoạt động tốc độ khoảng 250 kbps Các điện trở cực cho đường truyền MS-CAN đặt ECU thân xe ECU chứng nhận Điện trở đường truyền CAN MS đo từ giắc DLC3 Việc thông tin liên lạc mạng thực qua ECU thân xe (cho đường truyền CAN MS) hay ECU trung tâm (cho đường truyền CAN No.2), có vai trị ECU trung tâm Cấu trúc mạng CAN 4.Nguyên lý hoạt động Như nêu trước đó, CAN mạng ngang hàng Điều có nghĩa khơng có master điều khiển nút riêng lẻ có quyền truy cập để đọc ghi liệu CAN bus Khi nút CAN sẵn sàng để truyền liệu, kiểm tra xem bus có bận hay khơng sau cần ghi khung CAN lên mạng Các khung CAN truyền không chứa địa nút truyền (các) nút nhận dự kiến Thay vào đó, ID trọng tài toàn mạng gắn nhãn khung Tất nút mạng CAN nhận khung CAN và, tùy thuộc vào ID trọng tài khung truyền đó, nút CAN mạng định có chấp nhận khung hay không Nếu nhiều nút cố gắng truyền thông báo lên xe buýt CAN lúc, nút có mức ưu tiên cao (ID trọng tài thấp nhất) tự động nhận quyền truy cập xe buýt Các nút có mức độ ưu tiên thấp phải đợi bus khả dụng trước cố gắng truyền lại Bằng cách này, bạn triển khai mạng CAN để đảm bảo giao tiếp xác định nút CAN Trên chia sẻ nguyên lý lý hoạt động mạng giao tiếp CAN xe ô tô mà bạn tham khảo để hiểu mạng giao tiếp xe ô tô Định nghĩa thuật ngữ hệ thống CAN 5.1 Dây đường truyền chính: Dây đường truyền dây điện nối hai điện trở cực đường truyền (dây truyền liệu) Đây đường truyền hệ thống thông tin liên lạc CAN 5.2 Dây nhánh: Dây nhánh dây điện mà chia từ dây đường truyền đến ECU hay cảm biến 5.3 Điện trở cực: Hai điện trở 120 Ω lắp song song qua hai đầu dây đường truyền CAN Chúng gọi điện trở cực Những điện trở cho phép bù lại thay đổi điện áp dây đường truyền CAN, cần phải lắp hai điện trở Do hai điện trở lắp song song, việc đo điện trở hai dây đường truyền CAN phải chế tạo có số khoảng 60 Ω 5.4 Các ecu cảm biến hệ thống thông tin liên lạc CAN – ECU điều khiển trượt – Cảm biến độ lệch thân xe – Cảm biến góc quay vơ lăng – Đến ECU thân xe – Cảm biến túi khí trung tâm – ECM – ECU trung tâm – ECU chứng nhận – ECU điều khiển gương – ECU chân máy điều khiển chủ động – Bộ khuếch đại điều hoà – Đồng hồ táp lô – ECU báo khoảng cách – ECU điều khiển vị trí ghế (ghế trước trái) – AFS ECU – ECU nghiêng trượt đa 6.Sự phát triển mạng giao tiếp CAN cho Ơ tơ Trong phát triển hệ thống điều khiển điện tử, CAN đời vào năm 1984 Robert Bosch Corp Ứng dụng CAN vào năm 1992 số mơ hình xe Mercedes-Benz Cách gửi – nhận liệu hệ thống CAN Mỗi module gắn vào mạng lưới liệu có khả gửi nhận tín hiệu chúng có địa mạng lưới cho phép module nhận thông tin đầu vào liệu cần thiết để hoạt động Khi module truyền thông tin qua mạng lưới, thông tin mã hóa để tất module khác nhận đến từ đâu gửi thơng tin Dữ liệu gửi loạt bit kỹ thuật số bao gồm “0” “1 “ Thông số điện áp thấp tương ứng với giá trị “0”, giá trị đo điện áp cao tương ứng với “1” Thông thường điện áp thực tế hoạt động phạm vi 5-7 volt Thông thường module điều khiển cụm mô đun xe giao nhiệm vụ quản lý lưu lượng mạng Khi module thấy thơng điệp tới, nhìn vào bit dòng liệu Nếu bit “0”, ưu tiên thông điệp khác, gọi “trội tin nhắn” Nếu bit “1” cho ưu tiên thấp gọi “lặn tin nhắn” Như vậy, thông điệp ưu tiên cao thông qua đến địa điểm dự định thơng điệp ưu tiên thấp tạm thời bị chặn “giao thông đường truyền giảm tốc” 7.Hệ thống CAN bị Lỗi nguyên nhân Xe có hệ thống CAN dễ bị lỗi điện tử xe cũ Mặc dù hệ thống CAN sử dụng dây kết nối để giảm trọng lượng chi phí, lại sử dụng nhiều module module phức tạp Vấn đề giao tiếp xảy lỗi kết nối module trở nên bị ăn mịn lỏng, dây mass có điện trở lớn, thiếu đứt, hệ thống điện áp thấp thơng số kỹ thuật Một số module chí qn thiết lập vị trí họ acquy bị ngắt kết nối – bị chết Trên số minivan Chrysler, ví dụ: Hệ thống kiểm sốt làm lạnh tự động bỏ làm việc acquy ngắt kết nối động bước điện điều khiển vị trí cửa blend quên vị trí Hệ thống phải đưa vào chế độ “học lại” để thiết lập lại tất địa điểm thiết lập Các module hệ thống CAN cần số lượng điện áp định cho thiết lập để giữ liệu động Nếu điện áp bị mất, module qn cài đặt khơng hoạt động có thời gian để học lại liệu thiết lập Trong số trường hợp, điều địi hỏi phải có thủ tục học lại đặc biệt cách sử dụng cơng cụ máy chẩn đốn với chức đặc biệt, module khơng thể tự học lại Một tính CAN hệ thống mạng khác module gửi nhận tín hiệu module điều khiển biết có làm việc hay không Điều làm cho chẩn đoán xe trở nên dễ dàng hơn, đồng thời có nghĩa module phá hủy toàn mạng gây ngắt hoạt động hoàn toàn xe Khi vấn đề truyền liệu bị lỗi nối tiếp xe xảy ra, thường thiết lập “U” mã lỗi chẩn đoán (DTC) bật đèn thị cố (MIL) Tùy thuộc vào lỗi, xe có khơng hoạt động Ví dụ: Việc liên lạc điều khiển động điều khiển truyền dẫn có mã U1026 (trên dịng GM) gây cho xe có tượng hoạt động không ổn định Tất module mạng lưới xe cần ba điều để hoạt động đúng: điện, mặt đất kết nối liệu nối tiếp Một số module hoạt động khoảng thời gian sau hệ hống đánh lửa tắt Thì để giảm hao tổn nguồn xe tắt, tín hiệu “ngủ” gửi tới module mạng lưới Tuy nhiên số khơng vào giấc ngủ module chống trộm, khóa,… để đảm bảo độ an toàn 10 8.Các ứng dụng CAN Bus phổ biến Ngày nay, ứng dụng CAN thống trị giới tơ xe có động Hơn hết CAN cịn tìm thấy hầu hết ngành Bạn tìm thấy giao thức CAN sử dụng trong: Mọi loại phương tiện: xe máy, ô tô, xe tải … Thiết bị viễn thông hạng nặng Máy bay Nhà máy sản xuất loại Tàu thuyền Thiết bị y tế Hệ thống bảo trì dự đoán Máy giặt, máy sấy thiết bị 11 ... cho phép hệ thống hệ thống điều khiển điện tử hệ thống động ECU, hệ thống phanh chống bó cứng ABS, hệ thống kiểm soát độ bám đường, hệ thống kiểm soát tay lái, hệ thống cân điện tử, hệ thống treo... 2.1 Đặc điểm mạng giao tiếp CAN 2.2 Phân loại hệ thống CAN Cấu trúc mạng CAN 4.Nguyên lý hoạt động Định nghĩa thuật ngữ hệ thống CAN 5.1 Dây đường truyền... Các ecu cảm biến hệ thống thông tin liên lạc CAN 6.Sự phát triển mạng giao tiếp CAN cho Ơ tơ 7 .Hệ thống CAN bị Lỗi nguyên nhân 8 .Các ứng dụng CAN Bus phổ biến 11 CAN hệ