BÁO cáo CUỐI kỳ MẠNG CAN MÔNMẠNG 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 Môn mạng truy STT Lời cam đoan Chúng em xin cam đoan Báo cáo cuối kỳ nhóm 10 nghiên cứu và thực hiên Chúng em kiểm tra liệu theo quy định hàà̀nh Kêt qua Báo cáo cuối kỳ là trung thực và không chép từ báo cáo nhóm khác Cac tài liêu được sử dụng Báo cáo cuối kỳ co nguồn gôc, xuât xứ ro ràng MỤC LỤC 1.Mạng CAN 1.1 Khái niệm ? 1.2 Đặc điểm vật lý 1.3 Cấu trúc mạng vàà̀ kỹ thuật truyền dẫn 1.4 Cơ chế giao tiếp 1.5 Cấu trúc bứứ́c điện .8 1.6 Truy nhập bus 11 1.7 Bảo toàà̀n liệu 12 1.8 Ưu điểm 12 1.9 Ứng dụụ̣ng 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) làà̀ công nghệ mạng nối tiếp, tốc độ cao, bán song công, hai dây Ban đầu CAN đượụ̣c thiết kế dàà̀nh cho ngàà̀nh công nghiệp ô tô, nhiên CAN trở thàà̀nh tiêu chuẩn phổ biến tựụ̣ động hóa cơng nghiệp vàà̀ ngàà̀nh khác 1.2 Đặc điểm vật lý Thông thường, mạng Can sửử̉ dụụ̣ng dây xoắn (Gồà̀m High Speed với Low Speed) với điện trở đầu cuối 120 Ohms Giao diện lớp vật lý RS – 485 Hai dây nàà̀y, hoạt động chế độ vi sai (mang điện áp ngượụ̣c để giảm nhiễu) Hình 1: dây xoắn CAN high CAN low 1.3 Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn CAN thựụ̣c chất làà̀ chuẩn giao thứứ́c từ phần lớp vật lý hết lớp liên kết liệu, khơng qui định cụụ̣ thể về, chuẩn truyền dẫn môi trường truyền thơng Do có sựụ̣ ràà̀ng buộc tốc độ truyền vàà̀ chiều dàà̀i dây dẫn phương pháp truy nhập bus CSMA/CA, tốc độ truyền tối đa làà̀ 1Mbit/s khoảng cách 40m vàà̀ 50kbit/s khoảng cách 1000m Số trạm phụụ̣ thuộc nhiều vàà̀o cấu trúc mạng, cáp truyền vàà̀ đặc tính điện học thu phát, thông thường hạn chế số 64 cấu trúc đường thẳng sửử̉ dụụ̣ng đối dây xoắn Hình : Cấu trúc mạng CAN 1.4 Cơ chế giao tiếp Đặc trưng CAN làà̀ phương pháp định địa vàà̀ giao tiếp hướng đối tượụ̣ng, hầu hết hệ thống bus trường khác giao tiếp dựụ̣a vàà̀o địa trạm Mỗi thông tin trao đổi mạng đượụ̣c coi đối tượụ̣ng, đượụ̣c gán mã số cước Thông tin đượụ̣c gửử̉i bus theo kiểu truyền thông báo với độ dàà̀i khác Các thơng báo khơng đượụ̣c gửử̉i tới địa định màà̀ bất cứứ́ trạm nàà̀o nhận theo nhu cầu Nội dung thông báo đượụ̣c trạm phân biệt qua mã cước (IDENTIFIER) Mã cước không nói lên địa đích thơng báo, màà̀ biểu diễn ý nghĩa liệu thông báo Vì thế, trạm mạng tựụ̣ định tiếp nhận vàà̀ xửử̉ lý thông báo hay không tiếp nhận thông báo qua phương thứứ́c lọc thông báo (Message Filtering) Cũng nhờ sửử̉ dụụ̣ng phương thứứ́c lọc thông báo, nhiều trạm đờà̀ng thời nhận thơng báo vàà̀ có phản ứứ́ng khác Hình : Cơ chế giao tiếp mạng CAN 1.5 Cấu trúc điện CAN định nghĩa kiểu bứứ́c điện sau: Khung liệu (DATA FRAME) mang liệu từ trạm truyền tới trạm nhận Khung yêu cầu liệu (REMOTE FRAME) đượụ̣c gửử̉i từ trạm yêu cầu truyền khung liệu với mã cước Khung lỗi ERROR FRAME) đượụ̣c gửử̉i từ trạm nàà̀o phát lõi bus Khung tải (OVERLOAD FRAME) đượụ̣c sửử̉ dụụ̣ng nhằm tạo khoảng cách thời gian bổ sung hai khung liệu yêu cầu liệu trường hợụ̣p trạm bị tải  Khung liệu Hình : Cấu trúc khung liệu Khởi đầu khung làà̀ bit trội vàà̀ đánh dấu khởi đầu khung liệu khung yêu cầu liệu Tất trạm phải đờà̀ng hóa dựụ̣a vàà̀o bột khởi đầu nàà̀y Ô phân xửử̉ đượụ̣c sửử̉ dụụ̣ng làà̀ mứứ́c ưu tiên bứứ́c điện, định quyền truy nhập bus có nhiều thơng báo đượụ̣c gửử̉i đờà̀ng thời, phân xửử̉ có chiều dàà̀i 12 bit dạng khung chuẩn vàà̀ 32 bit dạng khung mở rộng, mã cước dàà̀i 11 29 bit Bit cuối ô phân xửử̉ đượụ̣c gọi làà̀ bit RTR (Remote Tranmission Request) , dùng để phân biệt khung liệu (bit trội) vàà̀ khung yêu cầu liệu (bit lặn) Ô điều khiển dàà̀i bit, bit cuối mã hóa chiều dàà̀i liệu (bit trội = 0, bịt lặn = 1) Tùy theo dạng khung làà̀ chuẩn hay mở rộng màà̀ ý nghĩa hai bit lại khác chút Ơ liệu có chiều dàà̀i từ 0.8 byte, byte đượụ̣c truyền theo thứứ́ tựụ̣ từ bít có giá trị cao (MSB) đến bít có giá trị thấp (LSB) Ơ kiểm sốt lỗi CRC bao gờà̀m 15 bắt đượụ̣c tính theo phương pháp CRC vàà̀ bit lặn phân cách Dãy bắt đầu vàà̀o để tính bao gờà̀m bắt khởi đầu khung, ô phân xửử̉, ô điều khiển vàà̀ ô liệu Ơ xác nhận ACK (Acknowlegment) gờà̀m bit, đượụ̣c phát làà̀ bit lặn Mỗi trạm nhận đượụ̣c bứứ́c điện phải kiểm tra mã CRC, phát chồà̀ng bit trội thời gian nhận đượụ̣c bit ARC (ARC slot) Như vậy, bứứ́c điện đượụ̣c truyền xác có bit ARC trội nằm hai bít lặn phân cách (một bít phân cách CRC vàà̀ bít phân cách ACK) Kết thúc khung đượụ̣c đánh dấu bit lặn  Khung lỗi Hình : Cấu trúc khung lỗi Một khung lỗi đượụ̣c gửử̉i từ trạm nàà̀o phát lỗi bus Khung lỗi bao gồà̀m cờ lỗi (Error Flag) vàà̀ phân cách lỗi (Error Delimiter).CAN phân biệt hai loại làà̀ lỗi chủ động (Active Error) vàà̀ lỗi bị động (Passive Error) Tương ứứ́ng với chúng làà̀ hai dạng cờ lỗi: Dạng cờ lỗi chủ động bao gồà̀m sáu bịt trội liền Dạng Cờ lỗi bị động bao gồà̀m sáu bịt lặn liền nhau, trừ trường hợụ̣p bị ghi đè lên bit trội từ trạm khác  Khung tải Hình : Cấu trúc khung tải Cờ tải bao gồà̀m sáu bịt trội, tương tựụ̣ cờ lỗi chủ động Cờ tải phá bỏ dạng cố định ô INTERMISSION khoảng trống hai khung Chính vậy, tất trạm khác phát tình trạng tải vàà̀ bắt đầu gửử̉i cờ tải Cuối cùng, dãy bit trội quan sát đượụ̣c bus thựụ̣c tế làà̀ kết sựụ̣ xếp chồà̀ng nhiều cờ lỗi khác phát riêng từ trạm Cũng giống khung lối, phân cách tải đượụ̣c đánh dấu tám bit lặn liên tụụ̣c Sau gửử̉i xong cờ , trạm phải quan sát bus phát bít lặn Tại thời điểm tất trạm khác gửử̉i xong cờ tải, chúng phát tiếp bịt lặn Tối đa làà̀ hai khong tải sửử̉ dụụ̣ng nhằm tạo thời gian trễ hai khung liệu khung yêu cầu liệu 10 1.6 Truy nhập bus CAN sửử̉ dụụ̣ng phương pháp truy nhập môi trường CSMA/CA, tứứ́c điều khiển phân kênh theo bịt Phương pháp phần mứứ́c ưu tiên truy nhập bus dựụ̣a theo tính cấp thiết nội dung thông báo Mỗi bứứ́c điện bắt đầu bọt khởi điểm vàà̀ mã cước, hai nhiều trạm đồà̀ng thời bắt đầu gửử̉i thông báo, việc xung đột đường truyền đượụ̣c phân xửử̉ dựụ̣a theo bit mã cước Mỗi thu phát phải so sánh mứứ́c tín hiệu bit gửử̉i với mứứ́c tín hiệu quan sát đượụ̣c bus Nếu hai mứứ́c tín hiệu có trạng thái logic giống trạm có quyền phát bit tiếp theo, trường hợụ̣p ngượụ̣c lại phải dừng lập tứứ́c Một thơng báo có mã cước nhỏ đượụ̣c tiếp tụụ̣c phát Hay nói cách khác, thơng báo nàà̀o có mã cước càà̀ng bé mứứ́c ưu tiên càà̀ng cao 1.7 Bảo tồn liệu Nhằm đảm bảo mứứ́c an toàà̀n tối đa truyền dẫn liệu, trạm CAN sửử̉ dụụ̣ng kết hợụ̣p nhiều biện pháp để tựụ̣ kiểm tra, phát vàà̀ báo hiệu lỗi Các biện pháp kiểm soát lỗi sau đượụ̣c áp dụụ̣ng: Theo dõi mứứ́c tín hiệu bit truyền vàà̀ so sánh với với tínhiệu nhận đượụ̣c bus Kiểm sốt qua mã CRC Thựụ̣c nhồà̀i bịt (nhồà̀i bột nghịch đảo sau năm bịt giống nhau) Kiểm sốt khung thơng báo Với biện pháp trên, hiệu đạt đượụ̣c làà̀: Phát đượụ̣c tất lỗi toàà̀n cụụ̣c Phát đượụ̣c tất lỗi cụụ̣c phát 11 Phát đượụ̣c tới bit lỗi phân bố ngẫu nhiên bứứ́c điện Phát đượụ̣c lỗi đột ngột có chiều dàà̀i nhỏ 15 bít thơng báo Phát đượụ̣c lỗi có số bịt lỗi làà̀ chắn Tỉ lệ lỗi cịn lại (xác suất thơng báo cịn bị lỗi khơng phát nhỏ 1.8 Ưu điểm Chi phí thấp , đơn giản Các nhàà̀ cung cấp khác phát triển module điều khiển khác mạng CAN tạo giao thứứ́c chung Cấu hình linh hoạt cho phép thiết lập cấu hình đờà̀ng độ dàà̀i liệu truyền vàà̀ nhập 1.9 Ứng dụng Sửử̉ dụụ̣ng công nghệ xe ô tô:  Đưa thêm chứứ́c vàà̀o  Mở thông tin cho thiết bị thông minh Sửử̉ dụụ̣ng y tế Sửử̉ dụụ̣ng Robot, vận tải, vận chuyển Điện tửử̉, máy bay, hàà̀ng không Chuẩn RS485 2.1 Khái niệm RS485 làà̀ phương thứứ́c giao tiếp nối tiếp máy tính vàà̀ thiết bị ngàà̀nh cơng nghiệp, viễn thơng, POS,… Hay cịn đượụ̣c gọi làà̀ TIA-485 (-A) EIA-485 12 RS485 đượụ̣c đặc biệt sửử̉ dụụ̣ng mơi trường nhiễu có phạm vi đường truyền rộng lớn, đường cáp đường dàà̀i môi trường nhiễu 2.2 Cấu tạo Cáp RS485 đượụ̣c tạo thàà̀nh từ sợụ̣i cáp nhỏ đồà̀ng, xoắn với theo cặp nối dàà̀i Bên cạnh sựụ̣ đơn giản có số ưu điểm vàà̀ nhượụ̣c điểm kèm Với cấu tạo làà̀ cặp xoắn nối tiếp khả nhiễu chuẩn truyền thông RS485 làà̀ ít, xuất hiện tượụ̣ng nàà̀y cặp khác bị kéo theo 2.3 Nguyên lý hoạt động Dữ liệu đượụ̣c truyền qua dây trạng thái xoắn lại Khi dây xoắn lại khả chống nhiễu cao vàà̀ tín hiệu đường truyền tốt Trong mạng RS485 đượụ̣c chia thàà̀nh cấu hình: Cấu hình dây ( hệ thống bán song cơng), cấu hình dây ( hệ thống song cơng toàà̀n phần) Hình : Cấu hình mạng dây dây 2.4 Ưu điểm Sản phẩm tân biến, cải thiện đượụ̣c điểm yếu sản phẩm RS232 trước 13 Có thể giao tiếp, kết nối lúc nhiều máy phát hệ thống mạng Kết nối đượụ̣c nhiều thiết bị hệ thống mạng Đối với điện trở đầu vàà̀o 12Ω kết nối đượụ̣c với 32 thiết bị Hoặc đầu vàà̀o 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 lượụ̣ng 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 thông công nghiệp 15 ... 15 1 .Mạng CAN 1.1 Khái niệm ? Controller Area Network (CAN CAN Bus) làà̀ công nghệ mạng nối tiếp, tốc độ cao, bán song công, hai dây Ban đầu CAN đượụ̣c thiết kế dàà̀nh cho ngàà̀nh công nghiệp. ..Môn mạng truy STT Lời cam đoan Chúng em xin cam đoan Báo cáo cuối kỳ nhóm 10 nghiên cứu và thực hiên Chúng em kiểm tra liệu theo quy định hàà̀nh Kêt qua Báo cáo cuối kỳ là trung... xửử̉ lý thông báo hay không tiếp nhận thông báo qua phương thứứ́c lọc thông báo (Message Filtering) Cũng nhờ sửử̉ dụụ̣ng phương thứứ́c lọc thông báo, nhiều trạm đờà̀ng thời nhận thơng báo vàà̀