(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô

(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng Can trên ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ TH T TH NH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MẠNG CAN TRÊN Ơ TƠ SVTH : NGUYỄN THỊ MỸ HỒNG MSSV: 15145241 SVTH : THÁI ĐỨC THỊNH MSSV: 15145372 GVHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 LỜI CẢM ƠN Nhóm chúng tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy từ mơn Điện Tử Ơ tơ, thầy khoa Cơ Khí Động Lực, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, người dìu dắt chúng tơi suốt thời gian học tập Được q thầy tận tình dạy giúp đỡ từ kiến thức chuyên môn nhà trường đến thực tiễn sống giúp tiếp cận gần hiểu biết rõ ngành nghề mà chọn Từ tảng kiến thức hiểu biết vững giúp chúng tơi hồn thành tập đồ án hành trang để bước vào đời Hơn hết nhóm gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy PGS Ts Đỗ Văn Dũng, Th.S Nguyễn Trung Hiếu với Anh Nguyễn Bảo Long Anh Nguyễn Thanh Huy người thầy, người anh trước tận tình hướng dẫn, bảo kịp thời, tạo điều kiện, động viên giúp đỡ nhiều mặt tinh thần kiến thức để chúng tơi vượt qua ngày tháng khó khăn q trình thực đồ án Bên cạnh chúng tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè hết lòng ủng hộ, giúp đỡ góp ý cho nhóm tơi suốt q trình thực Mặc dù cố gắng nỗ lực nhiều, kiến thức ỏi thời gian nghiên cứu có hạn nên thành đạt khơng tránh khỏi thiếu sót Do chúng tơi kính mong nhận đóng góp, dạy q thầy để chúng tơi hồn thiện đồ án tốt Nhóm chúng tơi xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Nhóm sinh viên thực NGUYỄN THỊ MỸ HỒNG THÁI ĐỨC THỊNH i T MT T Mạng giao tiếp tơ nói riêng mạng giao tiếp phương tiện giao thơng nói chung hệ thống hộp điều khiển xe bao gồm loại ECM, TCM, BCM, ABS… Khi hoạt động, chúng giao tiếp trao đổi thông tin qua lại với mà không cần phải tăng thêm số lượng dây dẫn Nhằm tối ưu cho việc điều khiển hạn chế dây dẫn, ngày nay, tất phương tiện từ ô tô con, xe tải, đầu kéo, máy cơng trình, máy bay, xe qn sự, chí xe máy sử dụng mạng giao tiếp Và mạng CAN giao thức giao tiếp sử dụng hầu hết tơ CAN sử dụng ngành công nghiệp sản xuất ôtô, giúp hệ thống điện ô tô ổn định, an toàn tiết kiệm lượng hơn, đồng thời giúp giảm độ phức tạp việc kết nối dây dẫn hàng ngàn thiết bị ôtô Nghiên cứu lập trình hệ thống CAN mơ hình giao tiếp vi điều khiển STM32F103C8T6 ARDUINO UNO R3 cách tiếp cận nắm rõ hệ thống CAN hiệu Nắm xu hướng phát triển cơng nghiệp tơ, nhóm định chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạ mơ hình mạng CAN tơ” để thực tập đồ án ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i T M T T ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT T T VÀ KÝ HIỆU vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii DANH MỤC CÁC BẢNG xi Chư ng T NG AN ĐỀ TÀI 1.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.1.1 Trong nước 1.1.2 Ngoài nước 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Phương pháp phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Phương pháp giải vấn đề 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu Chư ng CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 Tổng quan mạng truyền thông 2.1.1 Khái niệm mạng truyền thông 2.1.2 Vai trò mạng truyền thông 2.1.3 Truyền thông, truyền liệu truyền tín hiệu 2.1.4 Truyền đồng không đồng 2.1.5 Truyền chiều truyền hai chiều iii 2.1.6 Bảo toàn liệu 2.1.7 Mã hóa bit 11 2.1.8 NRZ, RZ 12 2.1.9 Cấu trúc liên kết 12 2.1.11 Mơ hình lớp 17 2.1.12 Đặt địa 19 2.1.13 Phương thức truy cập bus 22 2.1.14 Phương thức truyền dẫn tín hiệu 27 2.2 Tổng quan mạng ô tô 29 2.2.1 Sơ đồ tổng quát 29 2.2.2 Các loại giao thức truyền thông ôtô 30 2.2.3 Các chế điều khiển 32 2.2.4 Các yêu cầu cho hệ thống bus 35 2.2.5 Các ứng dụng xe 37 2.3 Tổng quan mạng can 40 2.3.1 Sơ lược lịch sử mạng CAN 40 2.3.2 Chuẩn giao thức CAN 41 2.3.3 Cơ chế giao tiếp 43 2.3.4 Cấu trúc điện 44 2.3.5 Định thời bit 56 2.3.6 Phương pháp đồng 59 2.3.7 Phần cứng 61 2.3.8 Phát lỗi báo lỗi 64 2.3.9 Cơ sở lý thuyết việc phát lỗi 66 2.3.10 Các lớp giao thức ứng dụng CAN 66 iv 2.3.11 Bộ lọc tiêu chuẩn so sánh cho việc chấp nhận khung liệu đến 68 Chư ng MƠ HÌNH MẠNG CAN 70 3.1 Giới thiệu phần cứng 70 3.1.1 Tìm Board Arm STM32F103T8C6 70 3.1.2 Tìm hiểu Board ARDUINO UNO R3 72 3.1.3 Tìm hiểu transceiver (TJA1050, MCP2551, SN65HVD2301-2) 73 3.1.4 Tìm hiểu vi điều khiển CAN MCP2515 Module MCP2515 74 3.1.5 ECU xe 75 3.1.6 OBD-II CAN 79 3.2 Giới thiệu phần mềm 82 3.2.1 Giới thiệu Keil c uVersion cho ARM 82 3.2.2 Thiết kế CATIA V5 R26 83 3.3 Các công cụ cần dung thiết kế mô hình CAN 84 3.3.1 Phần cứng 84 3.3.2 Phần mềm 84 3.4 Phần cứng mơ hình 84 3.4.1 Nút STM32F103C8T6 84 3.4.2 Nút ARDUINO UNO R3 85 3.5 Mơ hình 87 3.6 Giải thuật kết 88 Chư ng KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 95 4.1 Những kết đạt 95 4.2 Hạn chế đề tài 95 4.3 Hướng phát triển đề tài 95 PHỤ LỤC 95 v TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT T T VÀ KÝ HIỆU ACK Acknowledge CRC Cyclic Redundancy Check SOF Start of Frame EOF End of Frame RTR Remote Transmission Request IDE Identifier Extension ID Identifier SRR Substitute Remote Request SJW Synchronization Jump Width OSI Open System Interconnection Reference RJW Resynchronization Jump With HDLC High level Data–Link Control HLP Higher Layer Protocol MAC Medium Access Control UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter DLC Data Length Code OBD On-Board Diagnostic DTC Diagnostic Trouble Code MIL Malfunction Indicated Light ECU Electronic Control Unit LLC Logical-link Control KWP Keyword Protocol SAE The Society of Automotive Engineer CATIA Computer Aided Three Dimensional Interactive Application CAD Computer Aided Design CAM Computer Aided Manufacturing vii CAE Computer Aid Engineering SPL Standard Peripheral Libraries CAN Controller Area Network ARM Advanced RISC Machine CMOS Complementary Metal-Oxide- Semiconductor DMA Direct memory access RTC Real-Time Clock SRAM Static random-access memory PWM Pulse Width Modulation EEPROM Electrically erasable programmable readonly memory CPU Central processing unit SPI Serial Peripheral Interface PID Proportional Integral Derivative MAC Medium Access Control viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Nguyên lý truyền dẫn liệu Hình 2 Ví dụ mã hóa bit Hình M h a bít N 12 Hình Cấu trúc không gian Bus 13 Hình Cấu trúc không gian Sao 13 Hình Cấu trúc khơng gian dạng Vịng 14 Hình Cấu trúc không gian mạng dạng Lưới 15 Hình Cấu trúc khơng gian mạng lai Sao - Bus 15 Hình Cấu trúc khơng gian mạng lai Sao - Vòng 16 Hình 10 Minh họa bảy lớp mơ hình tham chiếu mạng 17 Hình 11 Phương pháp gửi thơng tin the phương thức đặt địa hướng đăng ý 20 Hình 12 Phương pháp gửi thông tin the phương thức đặt địa the hướng nội dung 21 Hình 13 Phân loại phương pháp truy nhập Bus 23 Hình 14 Phương pháp chủ tớ 23 Hình 15 Phương pháp TDMA 24 Hình 16 Minh họa phương pháp CSMA/CD 25 Hình 17 Minh họa phương pháp CSMA/CA 26 Hình 18 Truyền dẫn hông đối xứng pha dây 28 Hình 19 Truyền dẫn chênh lệch đối xứng (3 kênh dây dẫn) 28 Hình 20 Điện trở 120 Ω cấp hai đ u dây chống nhiễu 29 Hình 21 Minh họa số lượng ECU sử dụng xe 29 Hình 22 Sơ đồ tổng quát mạng truyền thông ô tơ 30 Hình 23 Các vùng ứng dụng xe 37 Hình 24 Điện áp hoạt động hai dây CAN_H CAN_L CAN tốc độ cao 42 Hình 25 Điện áp hoạt động hai dây CAN_H CAN_L CAN tốc độ thấp 43 Hình 26 Khung liệu khung tiêu chuẩn 44 Hình 27 Minh họa bit bắt đ u khung liệu 45 viii 89 Giải thuật cho nút STM32F103C8T6 90 91 Kết phân tích liệu bus Hình Phân tích khung liệu truyền bus Nhận xét đánh giá: Xung nhận từ đo xung Hantek phân tích xung thành chuỗi nhị phân Qua thấy tin nhắn bao gồm phần sau: Bit bắt đầu tin nhắn, vùng phân xử, vùng điều khiển, vùng liệu, vùng CRC, vùng xác nhận bảy bit kết thúc tin nhắn 92 Hình Dữ liệu nhận từ đồng hồ xe 93 Nhận xét đánh giá: Sau kết nối mạch giao tiếp với đồng hồ đọc liệu từ đồng hồ hiển thị gửi Tiếp dùng mạch giao tiếp để điều khiển đồng hồ hiển thị cách gửi vào tin nhắn đồng thời nhận tin nhắn từ đồng hồ gửi để điều khiển sáng tắt đèn đồng hồ Hình Dữ liệu thu từ ECU Nhận xét đánh giá: Sau tiến hành lắp mạch giao tiếp hộp nút kết thu chuỗi tin nhắn như: 0x545, 0xa0, 0x18f, 0x2a0,… 94 Chư ng KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Những kết đạt - Tìm hiểu biết cách sử dụng board ARM STM33F103C8T6, no R3 - Biết cách sử dụng phần mềm hiển thị liệu lên máy tính Terminal phần mềm máy đo xung Hantek - Truyền nhận board với - Dùng máy đo xung đo tín hiệu dây CAN_H CAN_L sau phân tích liệu nhận từ tín hiệu xung đo - Nhận truyền liệu điều khiển sáng tắt đèn cụm thiết bị thị thông tin xe - Đọc liệu từ hộp EC 4.2 Hạn chế đề tài - Thời gian để tìm hiểu nghiên cứu đề tài hạn chế - Tài liệu (dữ liệu điều khiển đồng hồ EC ) khó kiếm - Thiếu trang thiết bị để thử nghiệm 4.3 Hướng phát triển đề tài - Thử nghiệm trực tiếp xe - Giả lập tín hiệu cảm biến đọc trực tiếp tín hiệu thơng qua mạng CAN - Tìm hiểu mơ hình hóa mạng khác xe ô tô PHỤ LỤC Hướng dẫn kết nối USB UART CP2102 Để thu thập liệu từ thực tế hiển thị hình máy tính ta sử dụng mơ đun ART CP2102 Hình Mô-đun ART CP2102 cho biết kết nối truyền liệu nối tiếp (Tx) máy phát với chân liệu nhận (Rx) máy thu để gửi nhận liệu Máy phát máy thu phải nối mát với Thông qua mô-đun ART CP2102 ta truyền nhận liệu từ phần cứng hiển thị máy tính 95 - Thiết lập chân PIN Tx, Rx, RTS, CTS STM32F103C8T6 - Thiết lập ART - Trong mô đun ta sử dụng chân Tx chân D10 chân Rx chân D9 Mô đun ART sử dụng Mô-đun Tốc độ truyền 115200 (bps) Cách cài đặt phần mềm Keil C Bước 1: Install phần mềm - Đầu tiên nhấp chuột phải vào file mdk511.exe chọn open - Đánh dấu tick vào ô I agree to all the tems of the preceding License Agreement , sau dó chọn Next 96 - Tiếp theo, chọn đường dẫn lưu thư mục cài đặt, sau chọn Next - Tiếp theo, điền đầy đủ thông tin, chọn Next 97 - Sau máy tính cài đặt xong chọn Finish 98 Bước 2: Cài đặt thư viện - Sau kết thúc cài đặt phần mềm , hộp thoại Pack Installer xuất hiện, nhấn OK Trong hộp thoại Pack Installer, chọn install dịng chip sử dụng Sau q trình Install kết thúc,tắt hộp thoại Pack Installer - 99 Bước 3: Crack - Chạy chương trình Keil uVision vừa cài đặt, sau vào File License Management - Hộp thoại License Management xuất hiện, copy mã CID 100 - Sau đó, chọn vào thư mục Crack /keygen, Click chạy file keygen.exe làm theo bước hướng dẫn hình sau 101 - Tiếp theo, quay trở lại hộp thoại License Management, làm theo hướng dẫn - Như xong bước cài đặt crack thành công phần mềm Keil C-V5 ARM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hưng Yên – 2015, Giáo trình Mạng Truyền Thơng Trên Ơ Tơ Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp.HCM, 63 trang [2] Bosch Professional Automotive Information Automotive Mechatronics Konrad Reif Ed [3] https://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%B4_h%C3%ACnh_OSI [4] https://www.slideshare.net/mbedlabsTechnosoluti/can-bus-65612867 102 S K L 0 ... truyền thông ? ?tô Hình 22 Sơ đồ tổng quát mạng truyền thông ô tô Bảng Các loại giao thức truyền thông hay sử dụng ô tô Giao Thức Định nghĩa Loại Bus CAN- C High-speed CAN Controller Area Network CAN- B... hành 1.2 Tính cấp thiết đề tài Môn học ứng dụng điều khiển tự động ô tô môn học áp dụng cho sinh viên năm ngành công nghệ kỹ thuật ô tô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Môn học trang bị cho... dụng xe 29 Hình 22 Sơ đồ tổng quát mạng truyền thông ô tô 30 Hình 23 Các vùng ứng dụng xe 37 Hình 24 Điện áp hoạt động hai dây CAN_ H CAN_ L CAN tốc độ cao 42 Hình 25 Điện áp