BÁO CÁO CUỐI KỲ MẠNG CAN MÔN MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA BÁO CÁO CUỐI KỲ MẠNG CAN MÔN:MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GVHD:LÊ ĐỨC ANH MINH Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022 Danh sách nhóm 10 Mơn mạng truyền thơng cơng nghiệp Ca STT MSSV 41901077 41901078 41901091 41901086 41901084 Họ tên Trần Hữu Đạt Võ Tấn Đạt Thân Nguyễn Minh Hiếu Nguyễn Ngọc Hải Nguyễn Kelvin Duy Lời cam đoan Chúng em xin cam đoan Báo cáo cuối kỳ nhóm 10 nghiên cứu và thực hiện Chúng em kiểm tra liệu theo quy định hành Kết quả Báo cáo cuối kỳ là trung thực và không chép từ báo cáo nhóm khác Các tài liệu được sử dụng Báo cáo cuối kỳ có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng MỤC LỤC 1.Mạng CAN 1.1 Khái niệm ? 1.2 Đặc điểm vật lý 1.3 Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn 1.4 Cơ chế giao tiếp 1.5 Cấu trúc điện 1.6 Truy nhập bus 11 1.7 Bảo toàn liệu 12 1.8 Ưu điểm 12 1.9 Ứng dụng 13 Chuẩn RS485 13 2.1 Khái niệm 13 2.2 Cấu tạo 13 2.3 Nguyên lý hoạt động 13 2.4 Ưu điểm 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 15 1.Mạng CAN 1.1 Khái niệm ? Controller Area Network (CAN CAN Bus) công nghệ mạng nối tiếp, tốc độ cao, bán song công, hai dây Ban đầu CAN thiết kế dành cho ngành công nghiệp ô tô, nhiên CAN trở thành tiêu chuẩn phổ biến tự động hóa cơng nghiệp ngành khác 1.2 Đặc điểm vật lý  Thông thường, mạng Can sử dụng dây xoắn (Gồm High Speed với Low Speed) với điện trở đầu cuối 120 Ohms  Giao diện lớp vật lý RS – 485  Hai dây này, hoạt động chế độ vi sai (mang điện áp ngược để giảm nhiễu) Hình 1: dây xoắn CAN high CAN low 1.3 Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn CAN thực chất chuẩn giao thức từ phần lớp vật lý hết lớp liên kết liệu, khơng qui định cụ thể về, chuẩn truyền dẫn mơi trường truyền thơng Do có ràng buộc tốc độ truyền chiều dài dây dẫn phương pháp truy nhập bus CSMA/CA, tốc độ truyền tối đa 1Mbit/s khoảng cách 40m 50kbit/s khoảng cách 1000m Số trạm phụ thuộc nhiều vào cấu trúc mạng, cáp truyền đặc tính điện học thu phát, thông thường hạn chế số 64 cấu trúc đường thẳng sử dụng đối dây xoắn Hình : Cấu trúc mạng CAN 1.4 Cơ chế giao tiếp Đặc trưng CAN phương pháp định địa giao tiếp hướng đối tượng, hầu hết hệ thống bus trường khác giao tiếp dựa vào địa trạm Mỗi thông tin trao đổi mạng coi đối tượng, gán mã số cước Thông tin gửi bus theo kiểu truyền thơng báo với độ dài khác Các thông báo không gửi tới địa định mà trạm nhận theo nhu cầu Nội dung thơng báo trạm phân biệt qua mã cước (IDENTIFIER) Mã cước khơng nói lên địa đích thơng báo, mà biểu diễn ý nghĩa liệu thơng báo Vì thế, trạm mạng tự định tiếp nhận xử lý thông báo hay không tiếp nhận thông báo qua phương thức lọc thông báo (Message Filtering) Cũng nhờ sử dụng phương thức lọc thơng báo, nhiều trạm đồng thời nhận thơng báo có phản ứng khác Hình : Cơ chế giao tiếp mạng CAN 1.5 Cấu trúc điện CAN định nghĩa kiểu điện sau:  Khung liệu (DATA FRAME) mang liệu từ trạm truyền tới trạm nhận  Khung yêu cầu liệu (REMOTE FRAME) gửi từ trạm yêu cầu truyền khung liệu với mã cước  Khung lỗi ERROR FRAME) gửi từ trạm phát lõi bus  Khung tải (OVERLOAD FRAME) sử dụng nhằm tạo khoảng cách thời gian bổ sung hai khung liệu yêu cầu liệu trường hợp trạm bị tải  Khung liệu Hình : Cấu trúc khung liệu  Khởi đầu khung bit trội đánh dấu khởi đầu khung liệu khung yêu cầu liệu Tất trạm phải đồng hóa dựa vào bột khởi đầu  Ô phân xử sử dụng mức ưu tiên điện, định quyền truy nhập bus có nhiều thơng báo gửi đồng thời, phân xử có chiều dài 12 bit dạng khung chuẩn 32 bit dạng khung mở rộng, mã cước dài 11 29 bit Bit cuối ô phân xử gọi bit RTR (Remote Tranmission Request) , dùng để phân biệt khung liệu (bit trội) khung yêu cầu liệu (bit lặn)  Ơ điều khiển dài bit, bit cuối mã hóa chiều dài liệu (bit trội = 0, bịt lặn = 1) Tùy theo dạng khung chuẩn hay mở rộng mà ý nghĩa hai bit cịn lại khác chút  Ơ liệu có chiều dài từ 0.8 byte, byte truyền theo thứ tự từ bít có giá trị cao (MSB) đến bít có giá trị thấp (LSB)  Ơ kiểm sốt lỗi CRC bao gồm 15 bắt tính theo phương pháp CRC bit lặn phân cách Dãy bắt đầu vào để tính bao gồm bắt khởi đầu khung, phân xử, ô điều khiển ô liệu  Ô xác nhận ACK (Acknowlegment) gồm bit, phát bit lặn Mỗi trạm nhận điện phải kiểm tra mã CRC, phát chồng bit trội thời gian nhận bit ARC (ARC slot) Như vậy, điện truyền xác có bit ARC trội nằm hai bít lặn phân cách (một bít phân cách CRC bít phân cách ACK)  Kết thúc khung đánh dấu bit lặn  Khung lỗi Hình : Cấu trúc khung lỗi Một khung lỗi gửi từ trạm phát lỗi bus Khung lỗi bao gồm cờ lỗi (Error Flag) phân cách lỗi (Error Delimiter).CAN phân biệt hai loại lỗi chủ động (Active Error) lỗi bị động (Passive Error) Tương ứng với chúng hai dạng cờ lỗi:  Dạng cờ lỗi chủ động bao gồm sáu bịt trội liền  Dạng Cờ lỗi bị động bao gồm sáu bịt lặn liền nhau, trừ trường hợp bị ghi đè lên bit trội từ trạm khác  Khung tải Hình : Cấu trúc khung tải Cờ tải bao gồm sáu bịt trội, tương tự cờ lỗi chủ động Cờ tải phá bỏ dạng cố định INTERMISSION khoảng trống hai khung Chính vậy, tất trạm khác phát tình trạng tải bắt đầu gửi cờ tải Cuối cùng, dãy bit trội quan sát bus thực tế kết xếp chồng nhiều cờ lỗi khác phát riêng từ trạm Cũng giống khung lối, phân cách tải đánh dấu tám bit lặn liên tục Sau gửi xong cờ , trạm phải quan sát bus phát bít lặn Tại thời điểm tất trạm khác gửi xong cờ tải, chúng phát tiếp bịt lặn Tối đa hai khong tải sử dụng nhằm tạo thời gian trễ hai khung liệu khung yêu cầu liệu 10 1.6 Truy nhập bus CAN sử dụng phương pháp truy nhập môi trường CSMA/CA, tức điều khiển phân kênh theo bịt Phương pháp phần mức ưu tiên truy nhập bus dựa theo tính cấp thiết nội dung thơng báo Mỗi điện bắt đầu bọt khởi điểm mã cước, hai nhiều trạm đồng thời bắt đầu gửi thông báo, việc xung đột đường truyền phân xử dựa theo bit mã cước Mỗi thu phát phải so sánh mức tín hiệu bit gửi với mức tín hiệu quan sát bus Nếu hai mức tín hiệu có trạng thái logic giống trạm có quyền phát bit tiếp theo, trường hợp ngược lại phải dừng Một thơng báo có mã cước nhỏ tiếp tục phát Hay nói cách khác, thơng báo có mã cước bé mức ưu tiên cao 1.7 Bảo tồn liệu Nhằm đảm bảo mức an toàn tối đa truyền dẫn liệu, trạm CAN sử dụng kết hợp nhiều biện pháp để tự kiểm tra, phát báo hiệu lỗi Các biện pháp kiểm soát lỗi sau áp dụng:  Theo dõi mức tín hiệu bit truyền so sánh với với tínhiệu nhận bus  Kiểm sốt qua mã CRC  Thực nhồi bịt (nhồi bột nghịch đảo sau năm bịt giống nhau)  Kiểm sốt khung thơng báo Với biện pháp trên, hiệu đạt là:  Phát tất lỗi toàn cục  Phát tất lỗi cục phát 11  Phát tới bit lỗi phân bố ngẫu nhiên điện  Phát lỗi đột ngột có chiều dài nhỏ 15 bít thơng báo  Phát lỗi có số bịt lỗi chắn  Tỉ lệ lỗi lại (xác suất thơng báo cịn bị lỗi khơng phát nhỏ 1.8 Ưu điểm  Chi phí thấp , đơn giản  Các nhà cung cấp khác phát triển module điều khiển khác mạng CAN tạo giao thức chung  Cấu hình linh hoạt cho phép thiết lập cấu hình đồng độ dài liệu truyền nhập 1.9 Ứng dụng  Sử dụng công nghệ xe ô tô:  Đưa thêm chức vào  Mở thông tin cho thiết bị thông minh  Sử dụng y tế  Sử dụng Robot, vận tải, vận chuyển  Điện tử, máy bay, hàng không Chuẩn RS485 2.1 Khái niệm RS485 phương thức giao tiếp nối tiếp máy tính thiết bị ngành công nghiệp, viễn thông, POS,… Hay gọi TIA-485 (-A) EIA-485 12 RS485 cịn đặc biệt sử dụng mơi trường nhiễu có phạm vi đường truyền rộng lớn, đường cáp đường dài môi trường nhiễu 2.2 Cấu tạo Cáp RS485 tạo thành từ sợi cáp nhỏ đồng, xoắn với theo cặp nối dài Bên cạnh đơn giản có số ưu điểm nhược điểm kèm Với cấu tạo cặp xoắn nối tiếp khả nhiễu chuẩn truyền thơng RS485 ít, xuất hiện tượng cặp khác bị kéo theo 2.3 Nguyên lý hoạt động Dữ liệu truyền qua dây trạng thái xoắn lại Khi dây xoắn lại khả chống nhiễu cao tín hiệu đường truyền tốt Trong mạng RS485 chia thành cấu hình: Cấu hình dây ( hệ thống bán song cơng), cấu hình dây ( hệ thống song cơng tồn phần) Hình : Cấu hình mạng dây dây 2.4 Ưu điểm  Sản phẩm tân biến, cải thiện điểm yếu sản phẩm RS232 trước 13  Có thể giao tiếp, kết nối lúc nhiều máy phát hệ thống mạng  Kết nối nhiều thiết bị hệ thống mạng  Đối với điện trở đầu vào 12Ω kết nối với 32 thiết bị Hoặc đầu vào có điện trở khác kết nối lên đến 256 thiết bị  Khi RS485 kết nối với thiết bị khoảng cách xa dùng thêm lặp để tăng số lượng thiết bị kết nối  Mỗi tín hiệu kết nối với hai dây tín hiệu truyền nhanh với khoảng cách xa 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sơn, H M (2006) Giáo trình mạng truyền thơng cơng nghiệp 15 ... 15 1 .Mạng CAN 1.1 Khái niệm ? Controller Area Network (CAN CAN Bus) công nghệ mạng nối tiếp, tốc độ cao, bán song công, hai dây Ban đầu CAN thiết kế dành cho ngành công nghiệp ô tô, nhiên CAN. .. em xin cam đoan Báo cáo cuối kỳ nhóm 10 nghiên cứu và thực hiện Chúng em kiểm tra liệu theo quy định hành Kết quả Báo cáo cuối kỳ là trung thực và không chép từ báo cáo nhóm khác Các... sử dụng Báo cáo cuối kỳ có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng MỤC LỤC 1 .Mạng CAN 1.1 Khái niệm ? 1.2 Đặc điểm vật lý 1.3 Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn