Đề cương bài giảng mạng truyền thông trong ô tô

TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN KHOA C KH NG LC BI GING HC PHN: MNG TRUYN THễNG TRONG ễ Tễ S TN CH: 02 LOI HèNH O TO: I HC CHNH QUY NGNH: CễNG NGH K THUT ễ Tễ Hng Yờn - 2015 MC LC MC LC TN CH Error! Bookmark not defined CHNG 1: TNG QUAN V MNG TRUYN THễNG TRấN ễ Tễ 1.1 S tng quỏt 1.2 u im ca MPX 1.3 nh ngha MPX Error! Bookmark not defined 1.4 c im chớnh ca MPX Error! Bookmark not defined 1.5 Nguyờn tc c bn ca truyn thụng trờn MPX .Error! Bookmark not defined 1.6 Cỏc loi giao thc truyn thụng s dng trờn ụ tụ CHNG 2: C S K THUT CA TRUYN THễNG 2.1 Cỏc khỏi nim c bn 2.2 Ch truyn ti 12 2.3 Cu trỳc mng 14 2.4 Truy nhp bus 18 2.5 Bo ton d liu 22 2.6 Ma hoa bit 25 2.7 K thut truyn dn 29 TN CH 40 CHNG CC GIAO THC CA MNG TRUYN THễNG TRấN ễTễ 40 3.1 Giao thc BEAN 40 3.2 Giao thc AVC-LAN 45 3.3 Giao thc CAN 51 3.4 Giao thc LIN 58 CHNG PHN TCH S MCH IN 62 4.1 Hng dn c v phõn tớch mt s s mng tiờu biu 62 4.2 Thc hnh lp trỡnh CAN iu khin in thõn xe 62 CU HI ễN TP 63 CHNG 1: TNG QUAN V MNG TRUYN THễNG TRấN ễ Tễ 1.1 KHI NIM V MNG TRUYN THễNG Sự phổ biến giải pháp tự động hoá sử dụng hệ thống truyền thông số kết tổng hợp tiến kỹ thuật vi điện tử, kỹ thuật máy tính, kỹ thuật thông tin đ-ơng nhiên kỹ thuật tự động hoá Mạng truyền thông công nghiệp nói chung mạng truyền thông ôtô nói riêng khái niệm chung hệ thống mạng truyền thông số, truyền bít nối tiếp, đ-ợc sử dụng để ghép nối thiết bị công nghiệp, thiết bị nhiều hệ thống với Các hệ thống truyền thông phổ biến cho phép liên kết mạng nhiều mức khác nhau, từ cảm biến, cấu chấp hành d-ới cấp tr-ờng máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty Mạng truyền thông thực chất dạng đặc biệt mạng máy tính, so sánh với mạng máy tính thông th-ờng điểm giống khác nh- sau: * Kỹ thuật truyền thông số hay truyền liệu đặc tr-ng chung hai lĩnh vực * Trong nhiều tr-ờng hợp, mạng máy tính sử dụng ô tô đ-ợc coi phần mô hình phân cấp mạng công nghiệp * Yêu cầu tính thời gian thực, độ tin cậy khả t-ơng thích ô tô mạng truyền thông cao so với mạng máy tính thông th-ờng, mạng máy tính th-ờng đòi hỏi cao độ bảo mật * Mạng máy tính có phạm vi trải rộng khác nhau, ví dụ nhỏ nh- mạng LAN cho nhóm vài máy tính, lớn nh- mạng Internet Trong nhiều tr-ờng hợp, mạng máy tính gián tiếp sử dụng dịch vụ truyền liệu mạng viễn thông Trong đó, hệ thống mạng truyền thông ô tô th-ờng có tính chất độc lập, phạm vi hoạt động t-ơng đối hẹp Sự khác phạm vi mục đích sử dụng hệ thống mạng truyền thông công nghiệp mạng truyền thông ô tô với hệ thống mạng viễn thông mạng máy tính dẫn đến khác yêu cầu mặt kỹ thuật nh- kinh tế Ví dụ, yêu cầu kết nối nhiều máy tính khác cho nhiều phạm vi ứng dụng khác nhau, kiến trúc giao thức mạng máy tính phổ thông th-ờng phức tạp so với kiến trúc giao thức mạng công nghiệp mạng truyền thông ôtô Đối với hệ thống truyền thông công nghiệp mạng truyền thông ôtô, đặc biệt cấp d-ới yêu cầu tính thời gian thực, khả thực đơn giản, giá thành hạ lại đ-ợc đặt hàng đầu 1.2 VAI TRề CA MNG TRUYN THễNG Ghép nối thiết bị, trao đổi thông tin vấn đề giải pháp tự động hoá Một nhiều điều khiển cần đ-ợc ghép nối với cảm biến cấu chấp hành, Giữa điều khiển hệ thống điều khiển phân tán cần trao đổi thông tin với để phối hợp thực điều khiển trình ghép nối giao tiếp với điều khiển để theo dõi, giám sát toàn trình hoạt động hệ thống điều khiển Vậy, mạng truyền thông ôtô có vai trò quan trọng nh- lĩnh vực đo l-ờng, điều khiển tự động hóa hệ thống? Sử dụng mạng truyền thông ôtô, đặc biệt bus tr-ờng để thay cách nối điểm - điểm cổ điển thiết bị ó mang lại hàng loạt lợi ích nh- sau: * Đơn giản hoá cấu trúc liên kết thiết bị: Một số l-ợng lớn thiết bị thuộc chủng loại khác đ-ợc ghép nối với thông qua đ-ờng truyền * Tiết kiệm dây nối công thiết kế, lắp đặt hệ thống: Nhờ cấu trúc đơn giản, việc thiết kế hệ thống trở nên dễ dàng nhiều Một số l-ợng lớn cáp truyền đ-ợc thay đ-ờng nhất, giảm chi phí đáng kể cho nguyên vật liệu công lắp đặt * Nâng cao độ tin cậy độ xác thông tin: Khi dùng ph-ơng pháp truyền tín hiệu t-ơng tự cổ điển, tác động nhiễu dễ làm thay đổi nội dung thông tin mà thiết bị cách nhận biết Nhờ kỹ thuật truyền thông số, thông tin truyền khó bị sai lệch hơn, mà thiết bị nối mạng có thêm khả tự phát lỗi chẩn đoán lỗi có Hơn nữa, việc bỏ qua nhiều lần chuyển đổi qua lại t-ơng tự - số số t-ơng tự nâng cao độ xác thông tin * Nâng cao độ linh hoạt, tính mở hệ thống: Một hệ thống mạng chuẩn hoá quốc tế tạo điều kiện cho việc sử dụng thiết bị nhiều hãng khác Việc thay thiết bị, nâng cấp mở rộng phạm vi chức hệ thống dễ dàng nhiều Khả t-ơng tác thành phần (phần cứng phần mềm) đ-ợc nâng cao nhờ giao diện chuẩn * Đơn giản hoá /tiện lợi hoá việc tham số hoá, chẩn đoán, định vị lỗi, cố thiết bị; Với đ-ờng truyền nhất, thiết bị trao đổi liệu trình, mà gửi cho liệu tham số, liệu trạng thái, liệu cảnh báo liệu chẩn đoán Các thiết bị tích hợp khả tự chẩn đoán, trạm mạng có khả cảnh giới lẫn Việc cấu hình hệ thống lập trình, tham số hoá, chỉnh định thiết bị đ-a vào vận hành thực từ xa qua trạm kỹ thuật trung tâm * Mở nhiều chức khả ứng dụng hệ thống: Sử dụng mạng truyền thông cho phép áp dụng kiến trúc điều khiển nh- điều khiển phân tán, điều khiển phân tán với thiết bị tr-ờng, điều khiển giám sát chẩn đoán lỗi từ xa qua Internet, tích hợp thông tin hệ thống điều khiển giám sát thông tin Có thể nói, mạng truyền thông công nghiệp nói chung mạng truyền thông ôtô nói riêng làm thay đổi hẳn t- thiết kế tích hợp hệ thống -u giải pháp dùng mạng truyền thông nằm ph-ơng diện kỹ thuật, mà khía cạnh hiệu kinh tế Chính vậy, ứng dụng rộng rãi hầu hết lĩnh vực công nghiệp, nhđiều khiển trình, tự động hóa xí nghiệp, tự động hoá nhà, điều khiển giao thông, v.v Trong điều khiển trình, hệ thống bus tr-ờng dần thay mạch dòng t-ơng tự (current loop) 4-20mA Trong hệ thống tự động hoá xí nghiệp tự động hóa nhà, số l-ợng lớn phần tử trung gian đ-ợc bỏ qua nhờ hệ bus ghép nối trực tiếp thiết bị cảm biến chấp hành Nói tóm lại, sử dụng mạng truyền thông thiếu đ-ợc việc tích hợp hệ thống tự động hóa đại 1.3 S TNG QUT Hỡnh 1.1 Minh v s lng ECU s dng trờn ụ tụ Nhng nm gn õy, nhng h thng iu khin t ng v iu khin thụng minh trờn ụtụ a c to ngy cng nhiu ỏp ng nhng yờu cu kht khe v tớnh nng an ton, thoi mỏi v tin nghi trờn xe iu ny a to nờn s t phỏ cụng ngh ch to hp iu khin in t (ECU) v cụng ngh cm bin (Sensor) S lng ECU trờn mt chic xe (hỡnh 1.1) a tng lờn rt nhiu, cú th lờn n 40 ECU trờn chic xe v 25 ECU trờn nhng chic xe ti Chớnh vỡ th, no a lm tng trng lng xe s gia tng mnh ca s lng dõy in Hỡnh 1.2 Mng khụng dõy h thng giao thụng hin i i phú vi iu ny, mi nh sn xut ụtụ a ch ng nghiờn cu v phỏt minh mt h thng cú th kt ni tt c cỏc ECU trờn xe m khụng s dng dõy dn in thụng thng H thng ny c gi l mng truyn thụng a dn (MPX- Multiplex Communication System) Chớnh vic kt ni gia cỏc ECU ca cỏc h thng thụng qua cỏc bus d liu a lm tng tc truyn tớn hiu v lm gim trng lng ca xe Vớ d v mt mng truyn thụng ca hóng Lexus c trỡnh by trờn hỡnh 1.2 Hỡnh 1.3 S tng quỏt ca mng truyn thụng trờn xe Lexus 1.4 CC LOI GIAO THC TRUYN THễNG TRấN ễTễ Bảng 1.1 Cỏc loi giao thc truyn thụng hay s dng trờn ụ tụ Protocol BEAN CAN (TOYOTA Original) (ISO Standard) LIN AVC-LAN (ISO Standard) (TOYOTA Original) Application Body Electrical Power Train Body Electrical Audio Communication Speed 10 kbps 500 kbps (HS) 250 kbps (MS) 9.6 kbps 17.8 kbps Data Length 11 Byte (Variable) Byte (Variable) Byte (0, 2, 4, 8) 32 Byte (Variable) Communication Wire AV Signal Wire Twisted-pair wire AV Signal Wire Twisted-pair wire Drive Type Single Wire Voltage Drive Differential Voltage Drive Single Wire Voltage Drive Differential Voltage Drive Communication Direction One-way and Two-way Communications Two-way Communication Two-way Communication Two-way Communication Access System CSMA/CD (Multi Master) CSMA/CR (Multi Master) Master/Slave (Single Master) Master/Slave (Single Master) Topology Bus (Daisy Chain) Bus Star Star Sleep/Wake-up Available N.A Available N.A Error Detection CRC CRC N.A Parity Check Response ACK, NAK ACK N.A ACK + Truyn d liu mt chiu tc thp gia cụng tc chớnh ca s in v ECU thõn xe õy ch l vic giao tip mt chiu n ECU nh trc h thng truyn tớn hiu mt chiu (tc truyn l kbps) + BEAN (Body Electronics Area Network - Mng in t thõn xe): H thng ny cú tc truyn d liu l 10kbps + AVC-LAN (Audio Visual Communication-Local area Network): H thng ny c s dng truyn tớn hiu cho h thng õm thanh, nghe nhỡn, h thng dn ng, nh v ton cu, (tc truyn d liu l 17kbps) + UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitting- Truyn/Nhn d liu ni tip khụng ng b): H thng ny c dựng vic truyn tớn hiu gia cỏc ECU cú liờn quan n vic iu khin xe: gia ECU ng c v ECU iu khin trt, ECU ng c v ECU ca xe HV (xe dựng ng c lai),(tc truyn d liu l 9600 - 19200 bps) + LIN (Local Interconnect Network- mng cc b trờn xe): H thng ny cng s dng truyn d liu gia cỏc ECU ca thõn xe (tc truyn d liu l 20kps) + CAN (Controller Area Network): Dựng truyn tớn hiu gia cỏc ECU trờn xe (cú tc truyn: CAN tc thp-125kbps v CAN tc cao- 1Mbps) Ngoi cũn cú cỏc giao thc khỏc cng c s dng trờn mng truyn thụng trờn ụtụ, gm: Byteflight, TTP/C, TTCAN, FlexRay, Trong ti liu ny ch chung nghiờn cu cỏc giao thc BEAN, AVC-LAN, LIN v CAN CHNG 2: C S K THUT CA TRUYN THễNG 2.1 CC KHI NIM C BN 2.1.1 Thụng tin, d liu v tớn hiu 2.1.1.1 Thụng tin Thông tin khái niệm sở quan trọng khoa học kỹ thụât, giống nh- vật chất l-ợng Các đầu vào nh- đầu hệ thống kỹ thuật vật chất, l-ợng thông tin, nh- mô tả hình 2.1 Một hệ thống xử lý thông tin hệ thống truyền thông hệ thống kỹ thuật quan tâm tới đầu vào đầu thông tin Tuy nhiên, đa số hệ thống kỹ thụât khác th-ờng có đầu vào đầu hỗn hợp (vật chất, l-ợng thông tin) Hình 2.1 Vai trò thông tin hệ thống kỹ thuật Thông tin th-ớc đo mức nhận thức, hiểu biết vấn đề, kiện hệ thống Ví dụ, thông tin cho biết cách xác hay t-ơng đối nhiệt độ trời hay mực n-ớc bể chứa Thông tin giúp phân biệt mặt vấn đề, trạng thái vật Nói cách khác, thông tin loại trừ tính chất bất định Trong vật chất l-ợng tảng vật lý hoá học, thông tin chủ thể tin học công nghệ thông tin Thông tin sở cho giao tiếp Thông qua việc giao tiếp mà đối tác có thêm hiểu biết lẫn vấn đề, kiện hệ thống 2.1.1.2 D liu Thông tin đại l-ợng trừu t-ợng, cần đ-ợc biểu diễn d-ới hình thức khác Khả biểu diễn thông tin đa dạng, ví dụ qua chữ viết, hình ảnh, cử chỉ, vv Dạng biểu diễn thông tin phụ thuộc vào mục đích, tính chất ứng dụng Đặc biệt thông tin mô tả, hay nói cách khác số lượng hóa liệu để lưu trữ xử lý máy tính Trong tr-ờng hợp đó, ta nói thông tin đ-ợc số hoá sử dụng hệ đếm nhị phân, hay mã hoá nhị phân Nói ngữ cảnh cấu trúc điện, liệu phần thông tin hữu ích đ-ợc biểu diễn dãy bit [1.0] Tuy thực tế, khái niệm nh- xử lý thông tin xử lý liệu, truyền tải thông tin truyền tải liệu hay đ-ợc dùng với ý nghĩa t-ơng tự, ta cần phân biệt rõ ràng thông tin liệu Ví dụ, hai tập liệu khác mô tả nội dung thông tin Ng-ợc lại, hai tập liệu giống mang thông tin khác nhau, tuỳ theo cách mô tả Ta so sánh quan hệ liệu thông tin với quan hệ toán học số ý nghĩa sử dụng số Theo nghĩa thứ hai, liệu đ-ợc hiểu phần biểu diễn thông tin hữu dụng (thông tin nguồn) điện Tuy nhiên, vào ngữ cảnh cụ thể mà ta không nhầm lẫn hai cách sử dụng thuật ngữ L-ợng thông tin Thụng tin l thc o mc nhn thc, s hiu bit v mt , mt s kin hoc mt h thng Thụng tin l c s cho s giao tip, thụng qua giao tip cỏc i tỏc cú th hiu bit ln hoc v cựng mt , mt s kin hoc mt h thng Thông tin xoá bỏ tính bất định, ví dụ khẳng định kiện có xảy hay không, câu trả lời hay sai Mức độ xóa bỏ tính bất định hay nói cách khác, giá trị hiểu biết nguồn thông tin mang lại - đ-ợc gọi l-ợng thông tin Chính liệu dạng biểu diễn thông tin xử lý đ-ợc máy tính, nên l-ợng thông tin đ-ợc đ-ợc đo đơn vị liệu (bit = binary digit) Trong tr-ờng hợp thông tin khẳng định /sai, rõ ràng cần bit để ghi mã 0, hay nói cách khác l-ợng thông tin bit Với ví dụ khác, để biểu diễn hay phân biệt màu số 16 màu ta cần bit, 256 màu ta cần bit Để biểu diễn hay phân biệt chữ bảng ký tự có 256 chữ ký hiệu cần bit Một thông báo cần gửi Hello gồm có ký tự cần 40 bit Ta nói rằng, l-ợng thông tin bit, bit, 40 bit Ta có kbit = 1024 bit, 1Mbit = 1024 kbit 1Gbit = 1024 Mbit 2.1.1.3 Tớn hiu L mt i lng vt lý mang thụng tin/d liu (cha ng thụng tin nú) v cú th c truyn dn Tớn hiu c c trng bi cỏc tham s vt lý: Biờn , pha, tn s, v c phõn chia thnh cỏc dng c bn sau: + Tớn hiu tng t: Tham s thụng tin cú th cú mt giỏ tr bt k mt khong no o + Tớn hiu ri rc: Tham s thụng tin ch cú th cú mt s giỏ tr (ri rc) nht nh + Tớn hiu liờn tc: Tớn hiu co ý ngha ti bt k thi im no mt khong thi gian quan tõm (hm liờn tc ca bin thi gian mt khong xỏc nh) + Tớn hiu giỏn on: Tớn hiu ch co ý ngha nhng thi im nht nh + Tớn hiu s: Tớn hiu s dựng truyn ti thụng tin a c mó húa nh phõn phn iu khin hng nhn d liu (ch Control field nhn cỏc tớn hiu yờu cu) Message length xut di d liu Data di d liu bin thiờn Parity bit Bit chn l th hin mó li h thng Acknowledgment Tr li cho vic kim tra xem d liu 0-256 c gi l chớnh xỏc 3.2.7 Kim tra v chõn oỏn AVC_LAN - i vi nhng mu xe cú AVC-LAN v BEAN, ch x lý s c ca AVC_LAN sau xỏc nhn rng BEAN hot ng bỡnh thng - Bt u ch chn oỏn (i vi loi cú mn hỡnh hin th) Hỡnh 3.17 Bt u ch chn oỏn ca AVC-LAN - Ch kim tra Hỡnh 3.18 Ch kim tra ca AVC-LAN - Kt qu kim tra: 49 Bng 3.3 Bng tng hp kt qu kim tra cỏc mó li ca AVC-LAN - Hin th mn hỡnh thụng tin mng LAN - Kt qu chn oỏn ca LAN monitor Bng 3.4 Bng tng hp kt qu chn oỏn ca AVC-LAN monitor 50 - LAN monitor (ca s riờng) Hỡnh 3.19 Mn hỡnh hin th LAN monitor 3.3 Giao thc CAN CAN (Controller Area Network) l mt chun giao tip quc t, c phỏt minh u tiờn bi hóng Bosch nm 1986 CAN phc v cho vic ni mng cỏc phng tin giao thụng c gii thay th cỏch ni c in trc o Hỡnh 3.20 Mng CAN- dõy v tớn hiu mng CAN 51 Hỡnh 3.21 Mt s ng dng mng CAN Hỡnh 3.22 Kim tra tớn hiu mng CAN 52 3.3.1 Chuõn giao thc Hỡnh 3.23 Giao thc kt ni ca CAN CAN s dng chun giao thc dng bus Trong o co ng bus d liu chớnh l CAN HI (CAN tc truyn d liu cao 500 Kilobits /s) v CAN LOW (CAN tc truyn d liu thp 125 - 250 Kilobits /s) Hai bus d liu chinh ny dựng kt ni cỏc cm chi tit theo tng nhỏnh mng, mi nhỏnh mng bao gm ECU v cm bin CAN HI v CAN LOW to thnh dõy cỏp xon vo chng nhiu súng radio, tia la bugi, song in thoi di ng v cỏc cun dõy t trng: Hỡnh 3.24 in ỏp CAN HI v CAN LOW 3.3.2 Cu trỳc mng v k thut truyn dn CAN thc cht ch l chun giao thc t phn trờn ca lp vt lý cho ti ht lp liờn kt d liu, vỡ vy khụng quy nh c th v chun truyn dn cng nh mụi trng truyn thụng Thc t cỏp ụi dõy xon kt hp vi chun RS-485 cng nh cỏp quang c s dng rng rói i vi cỏp ụi dõy xon, cu trỳc mng thớch hp nht l cu trỳc ng thng, mc theo kiu ng trc ng nhỏnh, o chiu di ng nhỏnh hn ch di 0.3m Tc truyn cú th la chn nhiu mc khỏc nhau, nhiờn phi thng nht v c nh ton b mng Do cú s rng buc gia tc truyn v chiu di dõy dn 53 phng phỏp truy nhp bus CSMA/CA Tc truyn ti a l 1Mbit/s khong cỏch 40m v 50 kbit/s khong cỏch 1000m S trm ph thuc nhiu vo cu trỳc mng, cỏp truyn v c tinh in hc ca cỏc b thu phỏt thụng thng hn ch s 64 i vi cu trỳc ng thng v s dng cỏp ụi dõy xon CAN phõn bit hai trng thỏi logic ca tớn hiu l mc tri (dominant) v mc ln (recessive), nhiờn khụng quy nh rừ giỏ tr bớt no ng vi mc tớn hiu no Trong trng hp c bớt tri v bớt ln c phỏt ng thi thỡ bớt tri s ln ỏt tớn hiu trờn bus s cú mc tri Trong thc t nu s dng mch AND thỡ mc tri tng ng vi bớt v mc ln tng ng vi bớt 3.3.3 C ch giao tip c trng ca CAN l phng phỏp nh a ch v giao tip hng i tng, hu ht cỏc h thng bus trng khỏc u giao tip da vo a ch cỏc trm Mi thụng tin trao i mng c coi nh mt i tng, c gỏn mt s ma cn cc Thụng tin c gi i trờn bus theo kiu truyn thụng bỏo vi di cú th khỏc Cỏc thụng bỏo khụng c gi ti mt a ch nht nh m bt c trm no cng co th nhn theo nhu cu Ni dung mi thụng bỏo c cỏc trm phõn bit qua mt ma cn cc (IDENTIFIER) Ma cn cc khụng noi lờn a ch ich ca thụng bỏo, m ch biu din ý ngha ca d liu thụng bỏo Vỡ th, mi trm trờn mng cú th t quyt nh tip nhn v x lý thụng bỏo hay khụng tip nhn thụng bỏo qua phng thc lc thụng bỏo (message filtering) Cng nh s dng phng thc lc thụng bỏo, nhiu trm cú th ng thi cựng nhn mt thụng bỏo v cú cỏc phn ng khỏc Mt trm cú th yờu cu mt trm khỏc gi d liu bng cỏch gi mt khung REMOTE FRAME Trm cú kh nng cung cp ni dung thụng tin o s gi tr li mt khung d liu DATA FRAME co cựng ma cn cc vi khung yờu cu Cựng vi tinh nng n gin, c ch giao tip hng i tng CAN cũn mang li tớnh linh hot v tớnh nht quỏn d liu ca h thng Mt trm CAN khụng cn bit thụng tin cu hỡnh h thng (vớ d a ch trm) Nờn vic b xung hay b i mt trm mng khụng ũi hi bt c mt s thay i no v phn cng hay phn mm cỏc trm khỏc Trong mng CAN, cú th chc chn rng mt thụng bỏo hoc c tt c cỏc trm quan tõm tip nhn ng thi, hoc khụng c trm no tip nhn Tớnh nht quỏn d liu c m bo qua cỏc phng phỏp gi ng lot v x lý li 3.3.4 Cu trỳc bc in CAN s dng phng thc nh a ch theo i tng Cỏc i tng c hiu õy chinh l i din cho cỏc thụng bỏo mang d liu quan tõm nh giỏ tr o, giỏ tr iu khin, thụng tin trng thỏi Mi i tng thụng bỏo cú mt tờn riờng bit, hay núi cỏch khỏc l l mt cn cc (IDENTIFIER) c s dng truy cp trờn bus Mi bc in s cú mt ụ cha cn cc 54 ca i tng vi chiu di 11 bớt (dng khung chun theo CAN2.0A) hoc 29 bớt (khung m rng CAN2.0B) CAN nh ngha kiu bc in sau: - Khung d liu (DATA FRAME) mang d liu t mt trm truyn ti cỏc trm nhn - Khung yờu cu d liu (REMOTE FRAME) c gi t mt trm yờu cu truyn khung d liu vi cựng ma cn cc - Khung li (ERROR FRAME) c gi t bt k trm no phỏt hin li bus - Khung quỏ ti (OVERLOAD FRAME) c s dng nhm to mt khong cỏch thi gian b sung gia hai khung d liu hoc yờu cu d liu trng hp mt trm b quỏ ti Cỏc khung d liu v yờu cu d liu cú th s dng c dng khung chun v dng khung m rng Gia hai khung d liu hoc yờu cu d liu cn mt khong cỏch ớt nht l bớt ln phõn bit c gi l INTERFRAME SPACE Trong trng hp quỏ ti khong cỏch ny s ln hn bỡnh thng Khung d liu/Yờu cu d liu: Mi khung d liu cú th mang t n byte d liu s dng Chun CAN khụng quy nh giao thc v cỏc dch v trờn lp 2, o vic din gii vựng d liu ny nh th no thuc ton quyn ngi s dng Cỏc bc in nh cú th khụng thớch hp vi mt s lnh vc ng dng nht nh, nhng to li th v tinh nng thi gian thc C th, tỡnh trng mt thnh viờn chim gi bus mt thi gian di nh vy s khụng xy Hỡnh 3.25 Cu trỳc khung d liu CAN Khung yờu cu d liu cng co cu trỳc tng t nh khung d liu, nhng khụng mang d liu v khỏc vi khung d liu bớt cui ca ụ phõn x - Khi u khung l mt bớt tri v ỏnh du u ca mt khung d liu hoc khung yờu cu d liu Tt c cỏc trm s phi ng b húa da vo bớt u ny 55 - ễ phõn x c s dng l mc u tiờn ca bc in Quyt nh quyn truy nhp bus cú nhiu thụng bỏo c gi i ng thi ễ phõn x cú chiu di 12 bit i vi dng khung chun v 32 bit i vi dng khung m rng o ma cn cc di 11 bớt hoc 29 bớt Bớt cui cựng ca ụ phõn x c gi l bit RTR (Remote Transmission Request), dựng phõn bit gia khung d liu (bớt tri) v khung yờu cu d liu (bớt ln) - ễ iu khin chiu di bit, o bit cui mó húa chiu di d liu (bớt tri bng bớt ln bng 1) Tựy theo dng khung chun hay m rng m ý ngha ca hai bớt cũn li khỏc mt chỳt - ễ d liu cú chiu di t n byte, o mi byte c truyn i theo th t t bớt cú giỏ tr cao nht (MSB) n bớt cú giỏ tr thp nht (LSB) - ễ kim soỏt li CRC bao gm 15 bit c tinh theo phng phỏp CRC v mụt bit l n phõn cỏch Day bit u vo tớnh bao gm bớt u khung, ụ phõn x, ụ iu khin v ụ d liu, vi a thc phỏt - ễ xỏc nhn ACK (Acknowlegment) gm bit c phỏt i l cỏc bit ln Mi trm nhn c bc in phi kim tra mó CRC Nu ỳng s phỏt chng mt bớt tri thi gian nhn c bit ARC u tiờn (ARC slot) Nh vy, mt bc in c truyn chớnh xỏc s cú mt bớt ARC tri nm gia hai bớt ln phõn cỏch (mt bớt phõn cỏch CRC v mt bớt phõn cỏch ARC) - Kt thỳc chung c ỏnh du bng bớt ln Khung li: Mt khung li c gi t bt k trm no phỏt hin li trờn bus Khung li bo gm c li (Error Flag) v phõn cỏch li (Error Delimiter) CAN phõn bit hai loi li l li ch ng (Active Error) v li b ng (Passive Error) Tng ng vi chỳng l hai dng c li: Hỡnh 3.26 Cu trỳc khung li CAN - Dng c li ch ng bao gm bớt tri lin 56 - Dng c li b ng bao gm bớt ln lin nhau, tr trng hp nú b ghi e lờn bi cỏc bớt tri t trm khỏc Mt trm li ch ng phỏt hin li s bỏo hiu bng cỏch gi mt c li ch ng C li ch ng vi phm lut nhi bớt hoc phỏ b dng c nh ca ụ ACK hay ụ kt thỳc khung Chớnh vỡ vy, tt c cỏc trm khỏc cng phỏt hin li v bt u gi c li Cui cựng, dóy bớt tri quan sỏt c trờn bus thc t l kt qu ca s xp chng nhiu c li khỏc phỏt riờng t cỏc trm Tng chiu di ca dóy ny dao ng khong t n 12 bớt Phõn cỏch li c ỏnh du bng bớt ln liờn tc Sau gi xong mt c li, mi trm phi gi tip mt s bớt ln v ng thi quan sỏt bus Cho n phỏt hin mt bớt ln (tc l cỏc trm khỏc a gi xong c li ch ng), chỳng s phỏt tip by bớt ln Khung quỏ ti: Mt khung quỏ ti cú cu trỳc tng t nh khung li bao gm c quỏ ti (Overload flag) v phõn cỏch quỏ ti (Overload Delimiter) Hỡnh 3.27 Cu trỳc khung quỏ ti CAN C quỏ ti gm sỏu bớt tri tng t nh c li ch ng C quỏ ti xúa b dng c nh ca ụ INTERMISSION khong trng gia hai khung Chớnh vỡ vy, tt c cỏc trm khỏc cng phỏt hin tỡnh trng quỏ ti v bt u gi c quỏ ti Cui cựng, dóy bớt tri quan sỏt c trờn bus thc t l s xp chng nhiu c li khỏc phỏt riờng t cỏc trm Cng ging nh khung li, phõn cỏch quỏ ti c ỏnh du bng tỏm bớt ln liờn tc Sau gi xong mt c li, mi trm phi quan sỏt bus cho n phỏt hin mt bớt ln Ti thi im o tt c cỏc trm khỏc a gi xong c quỏ ti, chỳng s phỏt tip bớt ln Ti a l hai khung quỏ ti cú th s dng nhm to thi gian tr gia hai khung d liu hoc khung yờu cu d liu 3.3.5 Truy nhp bus CAN s dng phng phỏp truy nhp mụi trng CSMA/CA, tc iu khin phõn kờnh theo tng bit Phng phỏp phõn mc u tiờn truy nhp bus da theo tớnh cp thit ca ni dung thụng bỏo Mc u tiờn ny phi c t c nh, trc h thng i vo hnh Thc t, ma cn cc khụng nhng mang ý ngha ca d liu thụng bỏo, m cũn ng thi c s dng l mc u tiờn 57 Bt c mt trm no mng cng co th bt u gi thụng bỏo, mi ng truyn ri Mi bc in u bt u bng mt bớt im v ma cn cc, vỡ th nu hai hoc nhiu trm cựng ng thi bt u gi thụng bỏo, vic xung t trờn ng truyn s c phõn x da theo tng bớt ca ma cn cc Mi b thu phỏt u phi so sỏnh mc tớn hiu ca mi bớt gi i vi mc tớn hiu quan sỏt c trờn bus Nu hai mc tớn hiu cú trng thỏi logic ging thỡ trm cú quyn phỏt bit tip theo, trng hp ngc li s phi dng lp tc Hỡnh 3.28 Minh hot ng ca CAN Trong trng hp thc hin bớt giỏ tr ng vi mc tri v bớt giỏ tr ng vi mc ln, bớt s ln ỏt Vỡ vy, mt thụng bỏo co ma cn cc nh nht s c tip tc phỏt hay núi cỏch khỏc, thụng bỏo no co ma cn cc cng thỡ mc u tiờn cng cao Trong trng hp xy va chm gia mt thụng bỏo mang d liu (DATA FRAME) v mt thụng bỏo yờu cu gi d liu (REMOTE FRAME) vi cựng ma cn cc, thụng bỏo mang d liu s c u tiờn Phng thc phõn x ny khụng nhng m bo thụng tin khụng b mt mỏt, m cũn nõng cao hiu qu s dng ng truyn 3.4 Giao thc LIN L mt chun giao thc mi cú chui giỏ tr truyn d liu thp Nú c s dng cho nhng h thng in phõn phi linh hot m khụng cn s dng n CAN 3.4.1 Chuõn giao thc Giao thc ny s dng truyn d liu gia cỏc ECU ca thõn xe v cú h truyn dn tng t nh h thng AVC-LAN (chớnh/ ph) ECU chinh c kt ni vi mng CAN, l mt cng chc nng co nhim v nhn nhng thụng tin khỏc t mng CAN v x lý tớn hiu n cỏc ECU thnh phn 58 Hỡnh 3.29 Chun giao thc ca LIN 3.4.2 H truyn dn LIN l mt mng li thi gian kớch hot s dng c ch chớnh/ ph (ch/t), o cỏc nỳt tng th qun lý tin nhn c truyn i theo mt bng lch trỡnh bng cỏch phỏt súng mt tiờu (nhn dng khung phc v theo yờu cu ca truyn dn) trờn bus d liu v gi v ECU ch Bng lch trỡnh trờn ECU ch cú cỏch sp xp: A, B v C Hỡnh 3.30 Truyn dn d liu trờn LIN 3.4.3 Cu trỳc thụng ip trờn LIN Hỡnh 3.31 Cu trỳc thụng ip trờn LIN Bng 3.3 Bng chi tit v thụng ip ca LIN STT Tờn vit tt Chc nng ca thụng ip Synch Break Bt u thụng ip Synch Field Xỏc nh thi gian c bn truyn d liu Ident Field Nhn dng tin nhn Data Field D liu tn ti 2, hoc byte Check Sum Giỏ tr mó li c phỏt hin 59 Thụng ip khung LIN co di lờn n 8byte Bng thụng mng s dng LIN c cung cp bi c ch ca cỏc nỳt ch LIN cung cp dch v tit kim bng thụng (khụng cú phn ng ca mt nỳt ph cho cỏc yờu cu ca cỏc nỳt ch nu khụng cú cp nht liờn quan d liu c gi, o, mt nỳt khỏc cú th s dng bng thụng) v tit kim nng lng (ch ch cho cỏc nỳt) 3.4.4 Kim tra v chõn oỏn trờn LIN S h thng Hỡnh 4.12 S chn oỏn ca LIN - Kim tra mó DTC: Bng 4.2 Bng tng hp cỏc mó li ca LIN Relation of Door Control System (Master ECU: Main Body ECU) DTC No Detection Items Detecting Condition B1206 P/W master switch communication stop B1273 Sliding roof ECU communication stop Communication with Main Body ECU stopped 10 sec or more B2287 LIN communication master malfunction B2321 Driver slide door ECU communication stop B2322 Front passenger side door ECU communication stop B2323 Rear door RH ECU communication stop B2324 B2325 Main Body ECU detects communication error Communication with Main Body ECU stopped 10 sec or more Rear door LH ECU communication stop LIN communication bus malfunction Main Body ECU detects communication error times consecutively 60 Relation of Smart Entry & Start System (Master ECU: Certification ECU) B2785 Communication malfunction connected by LIN between B2786 No response from Steering Lock ECU B2789 No response from ID box ECUs Certification ECU detects communication error times consecutively Communication with Certification ECU stopped 10 sec or more Phng phỏp x lý s c v c bn l ging vi mng BEAN - Trng hp h mch: + Thỏo gic ni + Ngun hoc mỏt ca cỏc ECU hng + Bi dõy b t + Cỏc ECU b h hng - Trng hp ngn mch: - Khi mt ng tớn hiu b ngn mch, khụng th tỡm im ngn mch c th ch bi mó DTC 61 CHNG MT S S MNG 4.1 Hng dn c v phõn tớch mt s s mng tiờu biu (Cỏc s s c tra cu t cỏc phn mm Aldata, Mitchell ON Demand v phõn tớch trờn lp) Danh muc cac ch viờt tt CAN Controller Area Network ECM Electronic Control Module ECU Electronic Control Unit DLC3 Data Link Connector J/C Junction Connector BEAN Body Electronics Area Network AVC-LAN Audio Visual Communication-Local area Network LIN Local Interconnect Network MPX Multiplex Communication System Hi High Lo Low UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitting TTP/C Time-Triggered Protocol TTCAN Time-Triggered Controller Area Network MAC Medium Access Control LLC Logical Link Control TDMA Time Division Multiple Access CSMA/CD Carrier Sence Multiple Access with Collison Detection CSMA/CA Carrier Sence Multiple Access with Collison Avoidance LAN Local Area Network OBDII On Board Diagnostics II EOBD European On Board Diagnostics CANL CAN Low CANH CAN High 4.2 Thc hnh lp trỡnh CAN iu khin in thõn xe (Hc sinh c chia nhom thc hnh lp trỡnh iu khin ti phũng thớ nghim C- in t ụ tụ) 62 CU HI ễN TP MễN MNG TRUYN THễNG TRấN ễTễ Vai trũ ca mng truyn thụng trờn ụtụ hin i? 2.Mng truyn thụng trờn ụtụ cú nhng dng giao thc no? p dng cho nhng nhúm thit b hoc h thng no? Trỡnh by khỏi nim thụng tin mng truyn thụng trờn ụtụ Thụng tin cú th c biu t di nhng dng no? Trỡnh by cỏc loi tớn hiu truyn dn thụng tin Trỡnh by mi quan h gia cỏc i tỏc truyn thụng Trong hot ng mó húa v gii mó cn phi gii quyt nhng gỡ? Phõn bit cỏc khỏi nim tc truyn v tc bớt Trỡnh by cỏc phng phỏp truyn bit 10 Trỡnh by phng phỏp truyn ti mng truyn thụng 11 Cu trỳc mng l gỡ? Cú nhng kiu cu trỳc no? 12 Cú my phng phỏp truy nhp BUS? c im ca cỏc phng phỏp ny 13 bo ton d liu truyn thụng ngi ta cú nhng gii phỏp no? 14 Nêu phân tích tiêu chuẩn mã hóa bit 15 Trỡnh by nguyờn tc truyn dn tớn hiu ca cỏp quang 16 Nêu phân tích cấu trúc Bus mạng truyền thông 17 Phân biệt khái niệm: Thông tin, liệu, thông điệp, điện 18 Trong cấu trúc mạng có liên kết nào? Đặc điểm liên kết 19 So sỏnh khung truyn ca mt bc thụng ip giao thc CAN v giao thc BEAN 20 So sỏnh khung truyn ca mt bc thụng ip giao thc AVC-LAN v giao thc BEAN 21 Mô tả phân tích tóm tắt mô hình lớp truyền thông 22 Trong cấu trúc mạng có liên kết nào? Đặc điểm liên kết 23 So sỏnh khung truyn ca mt bc thụng ip giao thc AVC-LAN v giao thc LIN 24 Nêu phân tích cấu trúc Bus mạng truyền thông 25 Nêu phân tích nguyên tắc truyền liệu 26 Mô tả phân tích tóm tắt mô hình lớp truyền thông 27 Mô tả phân tích tóm tắt ph-ơng pháp truy nhập Bus 28 Trỡnh by quy trỡnh c bn lp trỡnh CAN cho mt hờ thng iu khin in thõn xe 63 ... trúc giao thức mạng máy tính phổ thông th-ờng phức tạp so với kiến trúc giao thức mạng công nghiệp mạng truyền thông tô Đối với hệ thống truyền thông công nghiệp mạng truyền thông tô, đặc biệt... giám sát thông tin Có thể nói, mạng truyền thông công nghiệp nói chung mạng truyền thông tô nói riêng làm thay đổi hẳn t- thiết kế tích hợp hệ thống -u giải pháp dùng mạng truyền thông nằm ph-ơng... thống truyền thông số kết tổng hợp tiến kỹ thuật vi điện tử, kỹ thuật máy tính, kỹ thuật thông tin đ-ơng nhiên kỹ thuật tự động hoá Mạng truyền thông công nghiệp nói chung mạng truyền thông tô nói