Hệ thống thông tin đa chiều MPX pot

-0- Khái quát về MPX Hệ thống thông tin đa chiều (MPX) gồm có 3 ch<ơng ã Khái quát về MPX ã Chức năng của MPX ã Chức năng chẩn đoán Đây là khóa tự học, trách nhiệm nắm bắt đGợc nội dụng của tài liệu này là thuộc về Kỹ thuật viên. Phần kiến thức cơ bản về MPX cho các Kỹ thuật viên chẩn đoán (MPX) không có trong Khoá đào tạo tập trung. Nếu bạn có điều gì không hiểu, hãy hỏi những Kỹ thuật viên có kinh nghiệm hay giảng viên. ChGơng này mô tả khái quát về MPX ã Khái quát ã MPX là gì? ã BEAN là gì? -1- Khái quát Khái quát Một đặc tính của ôtô hiện đại là sự phát triển việc điều khiển điện tử một cách nhanh chóng. ã Nhiều hệ thống khác nhau. ã Điều khiển chính xác Vấn đề đặt ra là sự gia tăng mạnh của số lGợng dây điện. Để đối phó với điều này, mỗi nhà sản xuất ôtô đã chủ động phát triển MPX (Multiplex Communication System). Một ECU điều khiển từng hệ thống mà đã đGợc kết nối với nhau tạo nên hệ thống MPX. (1/1) Khái quát Ưu điểm Việc áp dụng MPX mang lại những Gu điểm sau. ã Nó làm giảm số lGợng dây điện. ã Việc chia sẻ thông tin cho phép giảm số lGợng công tắc, cảm biến và bộ chấp hành. ã Do ECU nằm gần công tắc và cảm biến sẽ đọc thông tin của tín hiệu và truyền tín hiệu đến các ECU khác, chiều dài của dây điện có thể rút ngắn lại. (1/1) -2- Khái quát Lịch sử *1: Liên lạc một chiều tốc độ thấp (Công tắc chính cửa sổ điện đến ECU thân xe 1 kbps) *2: Hệ thống thông tin phức đa chiều đầu đủ hành đầu của Toyota (4 ECU, chuẩn 5 kbps tGơng tự nhG BEAN) *3: Mở rộng đến 11 ECU để hỗ trợ máy chẩn đoán. *4: Mở rộng đến 28 ECU và áp dụng hệ thống thông tin thân xe nhiều đGờng truyền và ECU trung tâm. (1/1) MPX là gì? Mô tả 1. MPX là gì? Một hệ thống trong đó có nhiều ECU đGợc kết nối với nhau bằng một đGờng truyền tín hiệu đơn (đGờng truyền) và dữ liệu hay tin nhắn đGợc truyền giữa các ECU qua đGờng truyền này. Để áp dụng MPX, Toyota đã phát triển một chuẩn thông tin liên lạc mới tên là BEAN (Body Electronics Area Network - Mạng Điện Tử Thân Xe) Hãy lGu ý rằng một bộ điều khiển độc lập (ECU) đGợc nối với đGờng truyền gọi là một điểm nút trong MPX. 2. Điểm nút Khái niệm này có nghĩa ban đầu là giao điểm và để cho biết một cấu trúc lôgíc của mạng. Một mạng máy tính bao gồm nhiều cổng và thiết bị. Điểm nút sẽ số hoá các bộ phận này và quyết định cấu trúc hay chức năng. Trong mạng thông tin đa chiều, Nút có nghĩa là ECU. Tham khảo: ĐGờng truyền tín hiệu (1/1) -3- Tham khảo Đ<ờng truyền tín hiệu Các cực của đGờng truyền tín hiệu dùng trong hệ thống MPX thGờng đGợc ký hiệu là MPX1, MPX2 v.v. Khi tranzitor đGợc bật lên, mức truyền dẫn sẽ trở nên cao = 1. Điều này đGợc gọi là trạng thái Trội. Khi Tranzistor tắt đi, mức truyền dẫn trở nên thấp= 0. Đây đGợc gọi là trạng thái Lặn. Nếu có bất kỳ một Nút đGợc nối với đGờng truyền tín hiệu phát ra 1, mức tín hiệu truyền dẫn sẽ là 1. Chỉ khi tất cả các nút phát tín hiệu 0 sẽ làm cho mức tín hiệu truyền dẫn là 0. (Nút mà phát ra tín hiệu 1 trGớc những nút khác.) Gợi ý: ã Trạng thái Trội Trạng thái của đGờng truyền là trội (hay Chủ động 1 trong hệ thống BEAN ã Trạng thái Lặn Trạng thái của đGờng truyền là Lặn (hay Thụ động 0 trong hệ thống BEAN Các chức năng của đGờng truyền trong quá trình truyền và nhận tín hiệu là nhG sau. 1. Trong khi truyền Từng nút sẽ theo dõi trạng thái truyền dẫn trong khi truyền dữ liệu. (để quyết định và đánh giá RSP) 2. Trong khi nhận Mặc dù không có nút nào có thể truyền dữ liệu khi đang nhận, bộ phận phát có thể chỉ đGợc kích hoạt tại thời điểm đang nhận RSP (tín hiệu ACK hoặc NAK đGợc phát ra) Gợi ý: RSP, ACK, và NAK sẽ đGợc giải thích sau trong phần Chi tiết về thông điệp. (1/1) MPX là gì? Đặc điểm chính của MPX 1. Mạch kết nối khép kín Trong hệ thống BEAN, đGờng truyền tín hiệu không ở dạng đGờng truyền thông thGờng mà ở dạng vòng tròn. Kết quả là, độ tin cậy ngăn ngừa mất tín hiệu đGờng truyền bị đứt đGợc tăng lên. ã ĐGờng truyền thông thGờng Nếu dây bị đứt, liên lạc giữa các ECU sau điểm đứt sẽ bị mất. ã ĐGờng truyền BEAN Cấu trúc dạng mạch khép kín cho phép việc liên lạc đGợc tiếp tục bằng cách dùng đGờng truyền khác nếu đGờng truyền tín hiệu bị đứt. GợI ý: Nếu đGờng dây trong mạng bị đứt nhiều hơn một điểm, việc liên lạc sẽ không thực hiện đGợc. (1/1) -4- MPX là gì? Đặc điểm chính của MPX 2. Chế độ Nghỉ và Sẵn sàng Khi sử dụng xe, MPX ở trong trạng thái Sẵn sàng, tuy nhiên khi hệ thống nhận thấy rằng lái xe đã rời khỏi xe, nó sẽ dừng việc liên lạc giữa mọi điểm nút (ECU) để tránh dòng điện rò. Trạng thái này đGợc gọi là trạng thái nghỉ. Lúc này, tất cả ECU ở trong chế độ tiết kiệm năng lGợng ngoại trừ chức năng Phát hiện trạng thái sẵn sàng. Trạng thái nghỉ và sẵn sàng thay đổi nh< sau: (1) Khi hệ thống phát hiện thấy trạng thái mà lái xe đã rời khỏi xe, tất cả các nút sẽ dừng việc liên lạc. Trạng thái này đGợc gọi là trạng thái Nghỉ. (2) ECU trong hệ thống chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lGợng, ngoại trừ chức năng phát hiện chế độ sẵn sàng. (3) Khi đang ở chế độ nghỉ, nếu có bất kỳ công tắc có liên quan nào đGợc kích hoạt (Ví dụ, khi lái xe mở cửa hay mở khóa cửa bằng chìa) ECU phát hiện thấy có hoạt động sẽ thoát khỏi chế độ tiết kiệm năng lGợng và bắt đầu truyền tín hiệu trở lại. (4) Tại thời điểm đầu tiên của quá trình truyền dữ liệu sau khi đã sẵn sàng, nó sẽ gửi một thông báo Sẵn sàng đến các ECU khác để khôi phục hoạt động. GợI ý: Khi khóa điện đGợc đặt ở vị trí ACC hay LOCK và tất cả các cửa đóng, và một thời gian sau khi công tắc cuối cùng hoạt động, các ECU sẽ đồng thời chuyển sang chế độ Nghỉ. Khi một ECU khôi phục từ chế độ Nghỉ, nó sẽ đánh thức các ECU khác. (1/1) MPX là gì? Các loại hệ thống truyền tín hiệu Các phGơng pháp sau đây đGợc sử dụng để truyền tín hiệu. 1. BEAN (Body Electronics Area Network -Mạng Điện Tử Thân Xe) (1) Tốc độ truyền: 10 kbps (bps: bit trên giây) (2) Hệ thống này đGợc dùng cho hệ thống MPX trong các hệ thống điều khiển của xe. 2. Truyền một chiều (1) Tốc độ truyền: 1000 bps (2) Thực hiện truyền tín hiệu giữa công tắc chính cửa sổ điện và ECU thân xe. Đây chỉ là việc giao tiếp một chiều đến ECU định trGớc do hệ thống truyền tín hiệu một chiều. 3. AVC-LAN (Audio Visual Communication - Local Area Network [Truyền tín hiệu cho hệ thống nghe nhìn - Mạng cục bộ]) (1) Tốc độ truyền: 17 kbps (2) Hệ thống này đGợc sử dụng để truyền tín hiệu cho hệ thống âm thanh, hệ thống dẫn đGờng v.v. 4. UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitting [Truyền/Nhận dữ liệu nối tiếp không đồng bộ]) (1) Tốc độ truyền: 9600 - 19200 bps (2) Hệ thống này đGợc dùng trong việc truyền tín hiệu giữa các ECU có liên quan đến việc điều khiển xe: giữa ECU động cơ và ECU điều khiển trGợt, ECU động cơ và ECU của xe HV (xe dùng động cơ lai) v.v. 5. Truyền dữ liệu nối tiếp (1) Tốc độ truyền: 333 bps (2) Hệ thống này đGợc dùng trong việc truyền tín hiệu giữa bộ nhận tín hiệu điều khiển khóa cửa điện và ECU thân xe v.v. 6. Truyền dữ liệu thông minh (1) Tốc độ truyền: 125 kbps (2) Hệ thống này đGợc dùng trong việc truyền tín hiệu giữa các ECU động cơ bên trái và ECU động cơ bên phải v.v. Tham khảo: bps: Viết tắt của từ Bits Per Second (Tốc độ truyền tín hiệu) ã Đơn vị của tốc độ truyền tín hiệu ã Tốc độ truyền thông tin giữa 2 cực đGợc gọi là tốc độ truyền ã Nó biểu diễn số bít truyền trong 1 giây. Ví dụ, nếu truyền 100 bít trên giây, tốc độ tín hiệu là 100 bps. (1/1) -5- BEAN là gì? Mô tả 1. Khái quát BEAN là một chuẩn (giao thức) thông tin đa chiều mà đGợc thiết lập để truyền dữ liệu giữa các ECU điều khiển những thiết bị điện hay điện tử. (ĐGợc sử dụng đặc biệt cho các sản phẩm của Toyota) 2. Chuẩn (giao thức) Chuẩn hay giao thức là những quy tắc cần thiết để quản lý việc truyền tín hiệu giữa các loại thiết bị và máy tính khác nhau. Chúng quy định các trạng thái khác nhau, nhG phần cứng và phần mềm, cho việc truyền tín hiệu. Ví dụ, định dạng của dữ liệu truyền đi hay những ký hiệu truyền phải đGợc xác định trGớc giữa các thiết bị liên lạc. 3. Cấu trúc thông điệp của hệ thống BEAN Thông điệp của BEAN bao gồm Bắt đầu mẫu tin và Kết thúc mẫu tin. Để tăng hiệu quả truyền, còn có những thông tin Truyền định kỳ đGợc truyền theo chu kỳ và Truyền không định kỳ nó đGợc truyền khi có điều gì đó xảy ra. Tham khảo: Chi tiết về thông điệp Truyền theo định kỳ và Truyền không định kỳ (1/1) Tham khảo Chi tiết về thông điệp 1. Chi tiết về thông điệp Tờn vit tt Tờn ca thụng ip Chc nng SOF Bt u mu tin Bớt khi u PRI Tớnh u tiờn Quyn u tiờn ML di ca thụng ip Tng s byte ca d liu (bao gm 2 byte cho ID) c hin th dng nh phõn. Thụng tin ph bin (n tt c cỏc nỳt): $FE Thụng tin chung (n tt c cỏc nhúm): $D1-D3 DST-ID ID ca ni nhn Thụng tin riờng (n mt nỳt no ú): ID ca tng nỳt MES-ID ID ca thụng ip Ni dung ca thụng ip DATA D liu Cú chiu di thay i (c ch ra bi ML) CRC Kim tra chu k tha phỏt hin li EOM Kt thỳc thụng ip Bỏo rng thụng ip n CRC ó kt thỳc RSP Phn hi Nỳt gi: Khụng cú Nỳt nhn: ACK khi bỡnh thng (NAK) khi bt thng GI í: RSP ch phỏt ra n cỏc nỳt nhn EOF Kt thỳc mu tin Bỏo rng tt c thụng ip ó kt thỳc. 2. Lỗi nhận RSP (Reception error) và gửi lại Nếu một nút ở đầu nhận phát hiện thấy lỗi trong thông điệp, lỗi đó sẽ đGợc thông báo đến nút ở đầu truyển bằng RSP. Sau đó, nút truyền đó sẽ truyền lại thông điệp một lần nữa. (đến 3 lần bao gồm cả lần truyền ban đầu) 3. Mã CRC (kiểm tra lỗi của dữ liệu phát đi) Một chuỗi dữ liệu từ PRI đến DATA đGợc thiết lập bằng số nhị phân. Khi số nhị phân đGợc chia bởi một đa thức cố định (X 8 + X 4 + X +1) sẽ có một số dG. Mã CRC đGợc biễu diễn bằng số dG đó. Nếu số nhị phân của dữ liệu từ PRI đến CRC chia hết cho đa thức ở đầu nhận (hay nói theo cách khác, số dG bằng không), dữ liệu sẽ đGợc đánh giá là bình thGờng. -6- Tham khảo Truyền định kỳ và Truyền không định kỳ Trong BEAN có 3 loại thời điểm truyền nhG sau: 1. Truyền định kỳ ã Dữ liệu đGợc truyền tại những chy kỳ nhất định. ã Thời điểm truyền định kỳ (chu kỳ: t) 2. Truyền không định kỳ: ã Dữ liệu đGợc truyền theo hoạt động của công tắc. ã Thời điểm truyền không định kỳ 3. Truyền kết hợp (Truyền định kỳ và không định kỳ) Khi công tắc đGợc bật ON, bộ định thời truyền định kỳ đGợc đặt lại. (1/1) BEAN là gì? Đặc điểm chính của BEAN 1. áp dụng hệ thống nhiều nút chủ Tất cả các nút kết nối trên đGờng truyền đều có quyền ngang nhau khi phát đi thông điệp của chúng. GợI ý: So với hệ thống này, trong hệ thống (Chính - phụ), máy tính chính điều khiển tất cả các máy phụ và máy phụ chỉ đáp ứng các yêu cầu của máy chính. -7- BEAN là gì? Đặc điểm chính của BEAN 2. Điểm đến của thông điệp Cho phép chuyển giữa thông tin chung và thông tin riêng. Thông tin chung: truyền đến tất cả các nút Thông tin riêng: truyền đến một nút nào đó. 3. áp dụng ph<ơng pháp xác định không làm hỏng Khi có nhiều hơn một nút bắt đầu yêu cầu, hệ thống này xác định nút nào có mức Gu tiên cao hơn tùy theo trật tự đã xác định trGớc và ngăn không cho dữ liệu bị phá hủy do xung đột. 4. Phát hiện lỗi ở nút nhận và gửi thông tin lỗi đến nút gửi Khi lỗi bị phát hiện và lỗi sẽ đGợc thông báo lại (việc liên lạc không hoàn tất nhG bình thGờng), nút ở đầu truyền sẽ tự động phát lại thông điệp. 5. Chiều dài của thông điệp thay đổi Chiều dài của thông điệp có thể thay đổi trong mạch MPX. 6. Tốc độ truyền: 10 kbps Tham khảo: PhGơng pháp CSMA/CD và điểm đến của thông điệp Xác định -8- Tham khảo: Ph<ơng pháp CSMA/CD và điểm đến của thông điệp 1. Ph<ơng pháp CSMA/CD (1) Thời điểm bắt đầu truyền Chỉ khi đGờng truyền không bị tắc nghẽn (khi không có nút nào đang truyền tín hiệu), tất cả các nút có cơ hội truyền tín hiệu nhG nhau. GợI ý: ã "ĐGờng truyền không tắc nghẽn" có nghĩa là một chuỗi 7 bít hay nhiều hơn tín hiệu 0 (tín hiệu lặn) đGợc xác định trong đGờng truyền đó. Về nguyên tắt, khi một nút đang truyền tín hiệu, các nút khác không thể truyền tín hiệu. ã Nếu tỷ lệ chiếm dụng đGờng truyền trở nên đặc biệt cao, thông điệp có mức Gu tiên thấp hơn có thể bị chậm hay đôi khi không đGợc truyền. Trong phGơng pháp CSMA/CD, tỷ lệ chiếm dụng đGờng truyền đGợc khống chế sao cho tỷ lệ này phải khoảng 70% hay thấp hơn trong trGờng hợp xấu nhất. (2) Tỷ lệ chiếm đ<ờng truyền (thông l<ợng) Cho biết lGợng chiếm dụng trên một đGờng truyền bởi tín hiệu của thông điệp. Thời điểm truyền của từng thông điệp đGợc xác định bởi phân chia bít truyền để sao cho tỷ lệ này không vGợt quá 70% trong trong trGờng hợp xấu nhất. (Thời gian còn lại 30%, đGờng truyền không bị chiếm chỗ) 2. Điểm đến của thông điệp Trong BEAN, các điểm đầu nhận có thể đGợc xác định bằng một trong 3 phGơng pháp sau: ã Liên lạc chung: Truyền thông điệp đến tất cả các nút. ã Liên lạc riêng: Truyền thông điệp đến một số nút nhất định. ã Liên lạc chung theo khu vực (1-3): Truyền thông điệp đến nhóm các nút nhất định (các nút đGợc chia thành nhóm theo chức năng của chúng) GợI ý: Khi một nút nhận thấy rằng DST-ID không cho nút đó, nó sẽ không xử lý bất kỳ việc tiếp nhận nào (Để giảm tắc nghẽn trên đGờng truyền) (1/1) Tham khảo Xác định Ví dụ có 3 nút đồng thời bắt đầu truyền thông điệp. ã Nút 1 bắt đầu phát "1""110010 " ã Nút 2 bắt đầu phát "1""110001 " ã Nút 3 bắt đầu phát "1""011111 " Gợi ý: Nếu một nút liên tục phát ra 1 từ khi bắt đầu, mức Gu tiên sẽ đGợc đảm bảo là cao nhất. 1. Tất cả các nút phải phát ra "1" là SOF (bít ban đầu). 2. Nút 3 phát ra 0 tại điểm kiểm tra đGờng truyền này nhận thấy 1 đang phát ra. Do đó, nó xác định bản thân nó là lặn và ngừng truyền. 3. Nút 2 phát ra 0 tại điểm này kiểm tra đGờng truyền này nhận thấy 1 đang phát ra. Do đó, nó xác định bản thân nó là lặn và ngừng truyền. GợI ý: ã Nút 1 giành đGợc quyền gửi yêu cầu trGớc tiên. ã Chức năng xác định sẽ giao quyền Gu tiên cho từng thông điệp. Các nút bị từ chối bởi chức năng xác định rút lại thông điệp của mính và lần sau khi đGờng truyền không bị tắc nghẽn, chúng sẽ cố gắng phát lại một lần nữa.Chú ý rằng chức năng phân xử chỉ có tác dụng khi nhiều nút cùng một lúc phát ra thông điệp. Vì vậy, nếu một nút đã bắt đầu phát tín hiệu của nó, nút khác không thể cản trở nó. ý tGởng cơ bản là Đến trGớc, phục vụ trGớc. Nếu nhiều nút ở trạng thái chờ, tại thời điểm mà thông điệp trội đã kết thúc và đGờng truyền trở nên thông, SOF (bít bắt đầu) sẽ phát ra bởi tất cả các nút. Một số nút có thể bị chậm; tuy nhiên việc chậm này có thể chấp nhận đGợc. (1/1) -9- Bài tập Hãy dùng bài tập để kiểm tra mức độ hiểu bài của bạn trong chGơng này. Sau khi trả lời mỗi bài tập, bạn có thể sử dụng nút tham khảo để kiểm tra những trang có liên quan đến câu hỏi đó. Khi bạn trả lời sai, hãy quay lại phần giải thích để xem lại và tìm ra câu trả l ời đúng. Khi tất cả câu hỏi đã đGợc trả lời đúng, bạn có thể chuyển đến chGơng tiếp theo. [...]... những ưu điểm của việc áp dụng Hệ thống thông tin đa chiều Hãy chọn câu đúng 1 Những hệ thống khác nhau có thể dùng chung các công tắc và cảm biến, điều này cho phép giảm số lượng dây điện 2 Cho dù các hệ thống khác nhau có thể dùng chung công tắc và cảm biến, số lượng dây điện vẫn tăng lên 3 Độ tin cậy của các hệ thống phức tạp trở nên lớn hơn 4 Hệ thống thông tin đa chiều sẽ giúp cho việc chẩn đoán... kiệm năng lượng Câu hỏi-3 Câu nào trong những câu sau đây về BEAN (Hệ thống mạng điện tử thân xe) là đúng? 1 BEAN được sử dụng để điều khiển hệ thống âm thanh 2 BEAN sử dụng hệ thống thông tin một chiều 3 BEAN được sử dụng để liên lạc giữa ECU động cơ và ECU điều khiển trượt hay ECU của xe HV (Xe lai) 4 BEAN là một chuẩn thông tin đa chiều mà được thiết kế cho việc truyền dữ liệu giữa các ECU điều khiển... bộ phận điện phức tạp ngày càng tăng Câu hỏi-2 Câu nào trong những câu sau đây về Trạng thái Nghỉ và Trạng thái sẵn sàng của hệ thống thông tin đa chiều là đúng? 1 Khi khóa điện được bật đến vị trí ACC hay LOCK, ECU chuyển sang Trạng thái Nghỉ để tiết kiệm năng lượng 2 Khi hệ thống nhận thấy người sử dụng đã ra khỏi xe, ECU sẽ chuyển sang Trạng thái Nghỉ để tiết kiệm năng lượng 3 Khi người sử dụng mở . -0- Khái quát về MPX Hệ thống thông tin đa chiều (MPX) gồm có 3 ch<ơng ã Khái quát về MPX ã Chức năng của MPX ã Chức năng chẩn đoán Đây là khóa tự học,. dụng Hệ thống thông tin đa chiều. Hãy chọn câu đúng. 1. Những hệ thống khác nhau có thể dùng chung các công tắc và cảm biến, điều này cho phép giảm số lGợng dây điện. 2. Cho dù các hệ thống. 2. Điểm đến của thông điệp Cho phép chuyển giữa thông tin chung và thông tin riêng. Thông tin chung: truyền đến tất cả các nút Thông tin riêng: truyền đến một nút nào đó.