Đề tài này có nhiệm vụ tìm hiều cơ sở lý thuyết của hệ thống truyền dữ liệu Multiplex trên ô tô và phương thức truyền dữ liệu như CAN, BEAN, LIN. Giới thiệu hoạt động của hệ thống truyền dữ liệu MPX trên một số ô tô cụ thể (ví dụ xeToyota Yaris, Lexus, Landcruiser, Forcus). Và giới thiệu quy trình chuẩn đoán chung kiểm tra lỗi trên MPX, CAN LIN
Trang 1LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhà trường, các thầy cô trong Khoa Công nghệ Kỹ
thuật ô tô và thầy giáo Đinh Tấn Ngọc đã dạy dỗ chỉ bảo hướng dẫn tận tình tạo mọi
điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường và giúp em hoàn thành tiểu luận này!
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng…….năm 2019
Sinh viên thực hiện: Lương Thành Luân
Trang 2MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v
MỤC LỤC HÌNH ẢNH v
DANH MỤC BẢNG ix
Chương 1 TỔNG QUAN 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1
1 3 Phương pháp nghiên cứu 2
1.4 Kết cấu khoá luận 2
Chương 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG MPX TRÊN Ô TÔ 3
2.1 Khái quát chung về hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển MPX trên ô tô 3
2.2 Ưu điểm của hệ thống MPX 4
2.3 Lịch sử 5
2.4 Giới thiệu về hệ thống MPX 6
2.5 Đường truyền tín hiệu 7
2.6 Đặc điểm chính của MPX 8
2.6.1 Mạch kết nối khép kín 8
2.6.2 Chế độ nghỉ và sẵn sàng 8
2.7 Các loại truyền tín hiệu chuẩn sử dụng trên MPX 9
2.8 Các loại chuẩn truyền dữ liệu: BEAN, CAN, LIN, và AVC- LAN sử dụng trên MPX 10
2.8.1 Mạng BEAN 10
2.8.1.1 Khái niệm về BEAN 10
Trang 32.8.1.2 Chi tiết về thông điệp 11
2.8.1.3 Đặc điểm chính của BEAN 13
2.8.1.4 Phương pháp CSMA/CD và điểm đến của thông điệp 15
2.8.2 Mạng CAN 17
2.8.2.1 Khái quát chung về hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển CAN trên ô tô 17
2.8.2.2 Cấu trúc mạng CAN 18
2.8.2.3 Tốc độ truyền tải dữ liệu trong CAN 22
2.8.2.4 Gửi và nhận dữ liệu trong CAN 23
2.8.2.5 Ứng dụng mạng CAN 25
2.8.2.6 Những hư hỏng của mạng giao tiếp CAN 26
2.8.3 Mạng LIN 27
2.8.3.1 Tổng quan về LIN 27
2.8.3.2 Lịch sử mạng LIN 27
2.8.3.3 Đặc điểm của mạng LIN 28
2.8.3.4 Nguyên lý của LIN 28
2.8.3.5 Truyền dữ liệu trên LIN 30
2.3.3.6 Định nghĩa trường Byte 31
2.8.4 Mạng ACV – LAN 33
2.8.4.1 Khái quát chung 33
2.8.4.2 Địa chỉ của ACV-LAN 33
2.8.5 Các bộ phận của mạng 34
2.8.5.1 Đường truyền cho hệ thống cửa 35
2.8.5.2 Đường truyền của hệ thống trục lái 38
2.8.5.3 Đường truyền cho bảng táplô 41
2.8.5.4 ECU trung tâm 43
Trang 4Chương 3 Giới thiệu một số hệ thống xe sử dụng MPX 44
3.1 MPX trên xe Land cruiser 44
3.1.1 Kết nối mạng CAN trên xe Land cruiser 44
3.1.2 Kết nối ACV- LAN 46
3.2 Hệ thống MPX trên xe FORCUS 46
3.3 Hệ thống MPX trên xe Lexus 50
Chương 4: CHẨN ĐOÁN 57
4.1 Tổng quan 57
4.2 Chuẩn đoán hệ thống MPX 58
4.2.1 Quy trình chuẩn đoán kiểm tra lỗi trên MPX 58
4.2.2 Quy trình khắc phục hư hỏng 61
4.2.3 Quy trình chẩn đoán ngắn mạch 63
4.3 Quy trình chẩn đoán và khắc phục hư hỏng của hệ thống kết nối thông tin điều khiển CAN-MPX 66
4.3.1 Quy trình chẩn đoán và khắc phục hư hỏng của hệ thống kết nối thông tin điều khiển CAN 66
4.3.2 Kiểm tra đường truyền và DTC về truyền dữ liệu 66
4.3.3 Chẩn đoán 67
4.3.4 Sửa chữa dây điện của CAN 69
4 3.5 Quy trình kiểm tra CAN 69
4.4 Quy trình kiểm tra mạng LIN 71
4.5 Quy trình chuẩn đoán mạng ACV-LAN 73
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO 76
Trang 5DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
CAN: Controller Area Network – Mạng điều khiển vùng
MPX: Multiplex communication network - Hệ thống truyền dữ liệu đa dẫn
AVC- LAN: Audio Visual Communication - Local Area Network - Truyền tín hiệu cho hệ thống nghe nhìn – Mạng cục bộ
BEAN: Body Electronics Area Network - Mạng điện tử thân xe ECU: Electronic Control Unit
LIN: Local Interconnect Network - Mạng Kết Nối Nội Bộ Khu Vực
CD: Collision Detection
DLC3: giắc nối dữ liệu số 3
EOF: End of Frame: Kết thúc khung
GND: Ground: nối đất G/W: Gateway ECU
SO 11898-2: CAN tốc độ cao ISO 11898-3:
CAN fault-tolerant (tốc độ thấp) ISO 11992-1:
CAN fault-tolerant cho xe tải, xe lửa
UART: Universal Ansynchronous Receiver/ Transmitting - Truyền/ Nhận dữ liệu nối tiếp không đồng bộ
Sleep: Chế độ nghỉ SOF: Start of Frame: Bắt đầu khung SRR: rộng 1 bit, được sử dụng trong khung mở rộng
CAMERA-C: Television Camera ECU CSMA: Carrier Sense Multiple Access CD: Collision Detection CRC: Cyclic Redundancy Check: Cung cấp mã phát hiện lỗi Wake up: Chế độ bị đánh thức
Trang 6MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 2 1 Hệ thống tín hiệu MPX 4
Hình 2 2 Minh họa thể hiện ưu điểm của hệ thống MPX 4
Hình 2 3 Các loại tín hiệu sử dụng trong hệ thống 5
Hình 2 4 Lịch sử phát triển hệ thống MPX 5
Hình 2 5 Mô tả về hệ thống MPX 6
Hình 2 6 Đường truyền tín hiệu của MPX 7
Hình 2 7 Đường truyền trong quá trình truyền và nhận tín hiệu 8
Hình 2 8 Mô tả chế độ hoạt động MPX 8
Hình 2 9 Cấu trúc về BEAN 10
Hình 2 10 Chi tiết thông điệp 11
Hình 2 11 Tín hiệu truyền định kỳ và không định kỳ 13
Hình 2 12 Minh họa nút chủ trên hệ thống cửa sổ điện 14
Hình 2 13 Sự va chạm thông tin của BEAN 14
Hình 2 14 Đường truyền giữa các nút của BEAN 16
Hình 2 15 Minh họa sử dụng mạng CAN 17
Hình 2 16 Hệ thống mạng CAN 18
Hình 2 17 Tín hiệu can tốc độ cao 19
Hình 2 18 Mạng CAN nhận diện lỗi tốc độ thấp ISO 11898-3 19
Hình 2 19 Tín hiệu truyền CAN tốc độ thấp ISO 11898-3 20
Hình 2 20 Nút mạng CAN 21
Hình 2 21 Mô tả tín hiệu gửi và nhận CAN 23
Hình 2 22 Tín hiệu CAN 24
Hình 2 23 Cách thức truyền CAN 24
Hình 2 24 Mô hình mạng LIN 27
Hình 2 25 Mô tả về một bộ tín hiệu thu phát (từ thông số LIN 2.0 29
Hình 2 26 Xác định mức logic trên bus 29
Hình 2 27 Ví dụ về tín hiệu LIN 30
Hình 2 28 Cấu trúc của một trường byte 31
Hình 2 29 Trường phá vỡ 31
Hình 2 30 Trường byte đồng bộ 31
Trang 7Hình 2 31 Trường ID 32
Hình 2 32 Chiều dài khung hình tùy thuộc vào ID 32
Hình 2 33 Trường dữ liệu đáp ứng 32
Hình 2 34 Mô tả về ACV-LAN 33
Hình 2 35 Địa chỉ vật lý và Logic ACV-LAN 34
Hình 2 36 Sơ đồ khối của hệ thống MPX 35
Hình 2 37 Đường truyền hệ thống MPX của hệ thống cửa 36
Hình 2 38 Bố trí các ECU trong hệ thống cửa 38
Hình 2 39 Đường truyền hệ thống MPX của hệ thống trục lái 39
Hình 2 40 Bố trí các ECU trong hệ thống trục lái 40
Hình 2 41 Đường truyền hệ thống MPX của bảng táp lô 41
Hình 2 42 Bố trí các ECU trong bảng táp lô 42
Hình 2 43 Sơ đồ ECU trung tâm 43
Hình 3 1 Sơ đồ khối hệ thống truyền thông tin trên xe Land cruiser 2009 44
Hình 3 2 Sơ đồ chi tiết hệ thống truyền thông tin trên xe Land cruiser 2009 45
Hình 3 3 Sơ đồ kết nối ACV- LAN truyền thông tin trên xe Land cruiser 2009 46
Hình 3 4 Kết cấu dây xoắn và đường truyền tín hiệu 46
Hình 3 5 Sơ đồ khử nhiễu của đường truyền dẫn động bằng điện áp chênh lệch 47
Hình 3 6 Hệ thống truyền dữ liệu trên xe FORCUS 2004 47
Hình 3 8 Tín hiệu MPX trên xe Lexus 50
Hình 3 9 Sơ đồ khối hệ thống MPX 50
Hình 3 10 Đường truyền hệ thống MPX của hệ thống cửa 51
Hình 3 11 Bố trí các ECU trong hệ thống cửa 52
Hình 3 12 Bố trí các ECU trong hệ thống cửa 53
Hình 3 13 Hệ thống MPX bảng điều khiển taplo 53
Hình 3 14 Bố trí ECU hệ thống taplo 55
Hình 3 15 Bố trí ECU hệ thống taplo 55
Hình 3 16 Sơ đồ khối ECU trục lái 56
Hình 3 17 Bố trí các ECU trong hệ thống trục lái 57
Trang 8Hình 4 7 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống 65
Hình 4 8 Kiểm tra cực CAN-H và CAN-L 67
Hình 4 9 Sửa chữa dây điện của CAN 68
Hình 4 10 Những mã lỗi trên CAN 68
Hình 4 13 khi cụm máy thu radio là cum chi tiết chính 73
Trang 9DANH MỤC BẢNG
Bảng 2 1 Chi tiết thông điệp 11
Bảng 2 2 Phiên bản mạng LIN qua các năm 27
Bảng 2 3 các ECU liên quan đến đường truyền của hệ thống cửa 36
Bảng 2 4 ECU liên quan đến đường truyền hệ thống trục lái 39
Bảng 2 5 ECU liên quan đến đường truyền của bảng táplô 41
Bảng 3 1 các ECU liên quan đến đường truyền của hệ thống cửa 51
Bảng 3 2 ECU liên quan đến đường truyền hệ thống trục lái 56
bảng 4 1 Đường liên lạc bị đứt 62
bảng 4 2 Đường liên lạc bị chập 63
Trang 10Chương 1 TỔNG QUAN
1.1 Đặt vấn đề
Trong vài thập niên gần đây nền kinh tế thế giới đã có những dấu hiệu chuyển mình khá rõ rệt, các nghành kinh tế của các nước có những đột phá mới mẻ Nhu cầu đời sống của người dân tăng lên, đòi hỏi nhu cầu và dịch vụ chất lượng dịch vụ cao hơn và đặc biệt
là sự tiến bộ vượt bậc về khoa học kỹ thuật trong đầu thế kỷ 21, thế kỷ mà máy máy móc
và tự động ngày càng thay thế con người trong cuộc sống
Ngành công nghiệp ô tô cũng không nằm ngoài dòng chảy của thế giới Từ những năm đầu tiên con người người phát minh ra chiếc xe hơi đầu tiên thay thế cho sức kéo của động cơ cho đến những chiếc xe càng ngày càng hiện đại với sự tiện nghi ngày càng cao, trong những càng hiện đại, số lượng các hệ thống sử dụng vi điều khiển, vi xử lý, cảm biến ngày càng nhiều khiến, và việc điều khiển điện tử một cách nhanh chóng, có nhiều hệ thống điều khiển khác nhau và việc điều khiển đòi hỏi phải chính xác Vấn đề đặt ra là sự gia tăng một cách mạnh mẽ số lượng dây điện, tổng khối lượng dây điện xấp
xỉ 50 kg và tổng chiều dài dây gần 2 km Để giải quyết vấn đề này, các nhà sản xuất ôtô
đã chủ động phát triển một hệ thống thông tin đa dẫn Multiplex gọi tắt là MPX MPX
là một hệ thống giao tiếp dùng để nhận hay truyền 2 hay nhiều dữ liệu trở lên thông qua 1 đường dây giao tiếp Mỗi ECU điều khiển từng hệ thống và được kết nối với nhau trong MPX
Trong những năm gần đây nghành công nghiệp ô tô tuy còn non trẻ nhưng đã bước chuyển mình rõ rệt Các phương tiện vận tải hiện đại từ các nước có nền công nghiệp tiên tiến được nhập vào Việt Nam ngày càng nhiều Nhưng năm gần đây xe ô tô ở Việt Nam bắt đầu được sử dụng rộng rãi, số lượng ô tô hiện đại ngày càng nhiều, đòi hỏi trình độ chuyên môn đào tạo kỹ sư tài giỏi ngày càng cấp thiết để ngành ô tô việt nam bắt kịp xu hướng ô tô thế giới Chính vì vậy tôi đã chọn nghiên cứu hệ thống hệ thống mạng MPX trên ôtô và ứng dụng chẩn đoán trên ô tô
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài này có nhiệm vụ tìm hiều cơ sở lý thuyết của hệ thống truyền dữ liệu Multiplex trên ô tô và phương thức truyền dữ liệu như CAN, BEAN, LIN Giới thiệu hoạt động của
hệ thống truyền dữ liệu MPX trên một số ô tô cụ thể (ví dụ xe Toyota Yaris, Lexus, Land
Trang 11cruiser, Forcus) Và giới thiệu quy trình chuẩn đoán chung kiểm tra lỗi trên MPX, CAN, LIN
1 3 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu, tổng hợp tài liệu
1.4 Kết cấu khoá luận
Ngoài lời mở đầu, kết luận và kiến nghị, phụ lục và danh mục tài liệu tham khảo, nội dung của khoá luận bao gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống MPX trên xe ô tô
Chương 3: Giới Thiệu hệ thống MPX trên một số xe cụ thể xe Toyota Yaris, Lexus,
Land cruiser, Forcus
Chương 4: Ứng dụng chẩn đoán trên ô tô MPX
Sau một thời gian tìm tòi nghiên cứu thực hiện tiểu luận tốt nghiệp em đã hoàn thành Nhưng do thời gian không có nhiều và sự hạn chế về trình độ chuyên môn nên tiểu luận tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong sự đóng góp từ Thầy và các bạn
để đề tài được hoàn thiện hơn
Trang 12Chương 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG MPX TRÊN Ô TÔ
2.1 Khái quát chung về hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển MPX trên ô tô
Chúng ta đã biết, mức độ phức tạp của hệ thống dây dẫn trên ô tô ngày càng tăng Ngày nay kích thước, trọng lượng và hỏng hóc xuất phát từ hệ thống dây dẫn đều đạt mức độ báo động Trên một số loại xe, dây dẫn trong bó đã lên đến 1200 sợi và cứ sau 10 năm số dây dẫn tăng lên gấp đôi Ví dụ: chỉ riêng dây chạy vào cửa xe phía tài xế cần khoảng 60 sợi mới đủ điều khiển hết các chức năng của các thiết bị đặt trong cửa: Nâng
hạ kính, khóa, chóng trộm, điều kiển kính chiếu hậu, loa… Số điểm nối(connecter) trên
xe cũng tăng lệ thuận với số dây dẫn và khả năng hư hỏng do độ sụt áp lớn cũng tăng theo Bên cạnh đó, các hệ thống đìêu khiển bằng vi xử lý ngày càng nhiều trên xe Hiện nay các hệ thống điều khiển bằng vi xử lý như điều khiển động cơ (xăng, lửa, ga tự động, góc mở xupap…), hệ thống phanh chống hãm cứng, kiểm soát lực kéo, hộp số tự động đã trở thành tiêu chuẩn của các loại xe thường dùng Các hệ thống trên hoạt động độc lập nhưng vẫn sửu dụng chung một số cảm biến và trao đổi với nhau một số thông tin càng làm tăng độ phức tạp của hệ thống dây dẫn Có giải quyết việc này bằng cách sử dụng một máy tính điều khiển tất cả các hệ thống
Tuy nhiên, giá thành xe xẽ rất cao vì vậy không hiệu quả Cách giải quyết thứ hai là dùng một đường truyền dữ liệu chung( common data bus), giúp trao đổi thông tin giữa các dữ liệu có thể truyền trên một dây và có thể là số lượng dây dẫn trên xe giảm xuống đáng kể với 3 loại dây: Một dây dương, một dây mass và một dây tín hiệu Ý tưởng này
đã đã dược áp dụng trong nghành khác như nghành viễn thông cách đây nhiều năm, tuy nhiên nó mới chỉ được các hãng xe áp dụng trên xe trông nhưng năm gần đây Hệ thống này đã được ứng dụng thử nhiệm đầu tiên từ những năm 70 bởi Lucas và vài năm gần đây đã xuất hiện trên một số xe như TOYOTA, FORD…
Trang 13Hình 2 1 Hệ thống tín hiệu MPX
2.2 Ưu điểm của hệ thống MPX
Giảm số lượng dây dẫn điện
Bằng cách chia xẻ thông tin với nhau sẽ giảm được số lượng các bộ phận như công
tắc, cảm biến, bộ chấp hành,…
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 số lượng dây điện có thể giảm lại
Hình a: Thông thường Hình b: có MPX
Hình 2 2 Minh họa thể hiện ưu điểm của hệ thống MPX
Trang 14Ngoài ra, trong hệ thống MPX, tất cả các tín hiệu đề mã hóa thành tín hiệu số nên thông tin truyền tải đạt độ chính xác cao, vì thế người lái xe đánh giá được tình trạng kỹ thuật của xe
Hình 2 3 Các loại tín hiệu sử dụng trong hệ thống
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 đường truyền và ECU trung tâm
Trang 152.4 Giới thiệu về hệ thống MPX
Hình 2 5 Mô tả về hệ thống MPX
Khái niệm MPX là một hệ thống trong đó có nhiều ECU được kết nối với nhau bằng một đường truyền tín hiệu đơn (đường truyền) và dữ liệu hay tin nhắn được truyền giữa các ECU qua đường 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 lưu ý rằng một bộ điều khiển độc lập (ECU) được nối với đường truyền gọi là một
“điểm nút” trong MPX
Điểm nút: Khái niệm này có nghĩa ban đầu là “giao điểm” và để cho biết một cấu trúc lôgic của mạng Một mạng máy tính bao gồm nhiều cổng và thiết bị “Điểm nút” sẽ số hóa các bộ phận này và quyết định cấu trúc hay chức năng Trong mạng thông tin đa chiều, “Nút” có nghĩa là ECU
Trang 162.5 Đường truyền tín hiệu
Hình 2 6 Đường truyền tín hiệu của MPX
Đường truyền tín hiệu
Các cực của đường truyền tín hiệu dùng trong hệ thống MPX thường được ký hiệu là MPX1, MPX2 v.v Khi tranzitor đựợc bật lên, mức truyền dẫn sẽ trở nên cao = “1” Điều này được gọi là trạng thái Trội Khi Tranzistor tắt đi, mức truyền dẫn trở nên thấp = ‘’0’’ Đây được gọi là trạng thái Lặn
Nếu có bất kỳ một Nút được nối với đường 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” trước những nút khác
Trạng thái trội: Trạng thái của đường truyền là “trội” hay “Chủ động” “1” trong hệ thống BEAN
Trạng thái lặn: Trạng thái của đường truyền là “Lặn” hay “Thụ động” “0” trong hệ thống BEAN
Các chức năng của đường truyền trong quá trình truyền và nhận tín hiệu là như sau: Trong khi truyền: Từng nút sẽ theo gửi trạng thái truyền dẫn trong khi truyền dữ liệu.(để quyết định và đánh giá RSP)
Trong khi nhận: Mặc dù không có nút nào có thể truyền dữ liệu khi đang nhận, bộ phận phát có thể chỉ được kích hoạt tại thời điểm đang nhận RSP (tín hiệu ACK hoặc NAK được phát ra) RSP, ACK, và NAK sẽ được giải thích sau trong phần “Chi tiết về thông điệp”
Trang 172.6 Đặc điểm chính của MPX
2.6.1 Mạch kết nối khép kín
Trong hệ thống BEAN, đường truyền tín hiệu không ở dạng đường truyền tín hiệu thông thường mà ở dạng vòng tròn Kết quả là, độ tin cậy ngăn ngừa đường truyền tín hiệu mất được tăng lên so với đường truyền thông thường Như hình dưới khi hệ thống BEAN bị đứt đường truyền vẫn có thể hoạt động bình thường, tuy nhiên bị đứt nhiều hơn
1 điểm đường truyền không còn truyền được nữa Khi đường truyền ở dạng thường khi bị đứt sự liên lạc giữa các ECU không còn
Hình 2 7 Đường truyền trong quá trình truyền và nhận tín hiệu
2.6.2 Chế độ nghỉ và sẵn sàng
Hình 2 8 Mô tả chế độ hoạt động MPX
Trang 18Chế 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 đó rời khỏi xe, nó sẽ dừng việc liên lạc giữa mọi điểm nút (ECU) để tránh dòng điện rò Trạng thái này được gọi là “ trạng thái nghỉ” Lúc này, tất cả ECU ở trong chế độ tiết kiệm năng lượng ngoại trừ chức năng “Phát hiện trạng thái sẵn sàng”
Trạng thái nghỉ và sẵn sàng thay đổi như sau:
Khi hệ thống phát hiện thấy trạng thái mà lái xe đó rời khỏi xe, tất cả các nút sẽ dừng việc liên lạc Trạng thái này được gọi là trạng thái Nghỉ
ECU trong hệ thống chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lượng, ngoại trừ chức năng phát hiện chế độ sẵn sàng
Khi đang ở chế độ nghỉ, nếu có bất kỳ công tắc có liên quan nào được 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 lượng và bắt đầu truyền tín hiệu trở lại
Tại thời điểm đầu tiên của quá trình truyền dữ liệu sau khi đó sẵn sàng, nó sẽ gửi một thông báo “Sẵn sàng” đến các ECU khác để khôi phục hoạt động
Khi khóa điện được 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
2.7 Các loại truyền tín hiệu chuẩn sử dụng trên MPX
Các phương pháp sau đây được sử dụng để truyền tín hiệu:
BEAN (Body Electronics Area Network -Mạng Điện Tử Thân Xe): Tốc độ truyền: 10 kbps (bps: bit trên giây) Hệ thống này được dùng cho hệ thống MPX trong các hệ thống điều khiển của xe
Truyền một chiều: Tốc độ truyền: 1000 bps 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 trư-
ớc do hệ thống truyền tín hiệu một chiều
AVC-LAN (Audio Visual Communication - Local Area Network-Truyền tín hiệu cho
hệ thống nghe nhìn - Mạng cục bộ): Tốc độ truyền: 17 kbps Hệ thống này được sử dụng
để truyền tín hiệu cho hệ thống âm thanh, hệ thống dẫn đường v.v
UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitting -Truyền/Nhận dữ liệu nối tiếp không đồng bộ): Tốc độ truyền: 9600 - 19200 bps Hệ thống này được dùng trong việc
Trang 19truyền tín hiệu giữa các ECU có liên quan đến việc điều khiển xe: giữa ECU động cơ và ECU điều khiển trợt, ECU động cơ và ECU của xe HV (xe dùng động cơ lai) v.v
Truyền dữ liệu nối tiếp: Tốc độ truyền: 333 bps Hệ thống này được dựng trong việc truyền tín hiệu giữa bộ nhận tín hiệu điều khiển khóa cửa điện và ECU thân xe v.v
Truyền dữ liệu thông minh: Tốc độ truyền: 125 kbps Hệ thống này được 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) Đơn vị của tốc độ truyền tín hiệu Tốc độ truyền thông tin giữa 2 cực được gọi là tốc độ truyền Nó biểu diễn số bít truyền trong 1 giây Ví dụ, nếu truyền 100 bít trên giây, tốc độ tín hiệu là
Trang 20Khái quát: BEAN là một chuẩn (giao thức) thông tin đa chiều mà được thiết lập để truyền dữ liệu giữa các ECU điều khiển những thiết bị điện hay điện tử (Được sử dụng đặc biệt cho các sản phẩm của Toyota)
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, như phần cứng và phần mềm, cho việc truyền tín hiệu
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” được truyền theo chu kỳ và “Truyền không định kỳ” nó được truyền khi có điều
gì đó xảy ra
2.8.1.2 Chi tiết về thông điệp
Hình 2 10 Chi tiết thông điệp
Chi tiết về thông điệp, truyền theo định kỳ và truyền không định kỳ của BEAN:
Bảng 2 1 Chi tiết thông điệp
Trang 21SOF Bắt đầu mẫu tin Bít khởi đầu
PRI Tính ưu tiên Quyền ưu tiên
ML Độ dài của
thông điệp
Tổng số byte của dữ liệu (bao gồm 2byte cho ID) được hiển thị ở dạng nhị phân
DST-ID ID của nơi nhận
Thông tin phổ biến (đến tất cả các nút):$FE
Thông tin chung (đến tất cả các nhóm):$D1-D3
Thông tin riêng (đến một nút nào đó):
ID của từng nút MES-
ID
ID của thông điệp
Nội dung của thông điệp
DATA Dữ liệu Có chiều dài thay đổi (Được chỉ ra
bởi ML) CRC Kiểm tra chu kỳ
ACK khi bình thường (NAK) khi bất thường EOF Kết thúc mẫu tin Báo rằng tất cả thông điệp đã kết
thúc
✓ Các lỗi RSP và CRC
Trang 22Lỗi nhận RSP (Reception error) và gửi lại: Nếu một nút ở đầu nhận phát hiện thấy lỗi trong thông điệp, lỗi đó sẽ được thông báo đến nút ở đầu truyền 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)
Mã CRC (kiểm tra lỗi của dữ liệu phát đi): Một chuỗi dữ liệu từ PRI đến DATA được thiết lập bằng số nhị phân Khi số nhị phân được chia bởi một đa thức cố định (X8 + X4 + X +1) sẽ có một số d Mã CRC được biễu diễn bằng số d 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 d bằng không), dữ liệu sẽ được đánh giá là bình thường
✓ Truyền định kỳ và Truyền không định kỳ
Hình 2 11 Tín hiệu truyền định kỳ và không định kỳ
Trong BEAN có 3 loại thời điểm truyền như sau:
Truyền định kỳ: Dữ liệu được truyền tại những chu kỳ nhất định Thời điểm truyền định kỳ (chu kỳ: t)
Truyền không định kỳ: Dữ liệu được truyền theo hoạt động của công tắc Thời điểm truyền không định kỳ
Truyền kết hợp (Truyền định kỳ và không định kỳ): Khi công tắc được bật ON, bộ định thời truyền định kỳ được đặt lại
2.8.1.3 Đặc điểm chính của BEAN
✓ Áp dụng hệ thống nút chủ
Tất cả các nút kết nối trên đường truyền đều có quyền ngang nhau khi phát đi thông điệp của chúng
Trang 23Gợi 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
Hình 2 12 Minh họa nút chủ trên hệ thống cửa sổ điện
Hình 2 13 Sự va chạm thông tin của BEAN
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
Trang 24Áp dụng phương 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 ưu tiên cao hơn tùy theo trật tự đó xác định trước và ngăn không cho dữ liệu bị phá hủy do xung đột
Phát hiện lỗi ở nút nhận và gửi thông tin lỗi đến nút gửi: Khi lỗi bị phát hiện và lỗi sẽ được thông báo lại (việc liên lạc không hoàn tất như bình thường), nút ở đầu truyền sẽ tự động phát lại thông điệp
Chiều dài của thông điệp thay đổi: Chiều dài của thông điệp có thể thay đổi trong
Nếu tỷ lệ chiếm dụng đường truyền trở nên đặc biệt cao, thông điệp có mức ưu tiên thấp hơn có thể bị chậm hay đôi khi không được truyền
Trong phương pháp CSMA/CD, tỷ lệ chiếm dụng đường truyền được khống chế sao cho tỷ lệ này phải khoảng 70% hay thấp hơn trong trường hợp xấu nhất
Tỷ lệ chiếm đường truyền (thông lượng): Cho biết lượng chiếm dụng trên một đường truyền bởi tín hiệu của thông điệp
Thời điểm truyền của từng thông điệp được xác định bởi “phân chia bít truyền” để sao cho tỷ lệ này không vượt quá 70% trong trường hợp xấu nhất (Thời gian còn lại 30%, đường truyền không bị chiếm chỗ)
Điểm đến của thông điệp
Trong BEAN, các điểm đầu nhận có thể được xác định bằng một trong 3 phương pháp sau:
Liên lạc chung: Truyền thông điệp đến tất cả các nút
Liên lạc riêng: Truyền thông điệp đến một số nút nhất định
Liên lạc chung theo khu vực (1-3): Truyền thông điệp đến nhóm các nút nhất định (các nút được chia thành nhóm theo chức năng của chúng)
Trang 25Gợi 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 đường truyền)
Hình 2 14 Đường truyền giữa các nút của BEAN
Xác định: Có 3 nút đồng thời bắt đầu truyền thông điệp
Tất cả các nút phải phát ra "1" là SOF (bít ban đầu)
Nút 3 phát ra “0” tại điểm kiểm tra đường truyền này nhận thấy “1” đang phát ra Do
đó, nó xác định bản thân nó là lặn và ngừng truyền
Nút 2 phát ra “0” tại điểm này kiểm tra đường truyền này nhận thấy “1” đang phát ra
Do đó, nó xác định bản thân nó là lặn và ngừng truyền
Gợi ý: Nút 1 giành được quyền gửi yêu cầu trước tiên
Chức năng xác định sẽ giao quyền ưu tiên cho từng thông điệp Các nút bị từ chối bởi chức năng xác định rút lại thông điệp của mình và lần sau khi đường 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 đó bắt đầu phát tín hiệu của nó, nút khác không thể cản trở nó, ý tưởng cơ bản là “Đến trước, phục vụ trước” Nếu nhiều nút ở trạng thái chờ, tại thời điểm
Trang 26mà thông điệp trội đó kết thúc và đường 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 được
2.8.2 Mạng CAN
2.8.2.1 Khái quát chung về hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển CAN trên ô
tô
Mạng giao tiếp - Controller Area Network (CAN) bắt đầu xuất hiện trên xe từ năm
2003 Kể từ đó, ngày càng có nhiều xe đã được trang bị hệ thống CAN, cho đến năm
2008 thì hầu như tất cả xe du lịch và xe tải nhẹ được bán ở Mỹ đều được trang bị CAN CAN cho phép các mô-đun điều khiển của các hệ thống khác nhau có thể chia sẻ dữ liệu và tương tác theo cách mà trước đây không thể Các mô-đun này sẽ sử dụng một mạng lưới dây dẫn và mạch điện chung gọi là “Data Bus” để có thể giao tiếp và trao đổi thông tin cho nhau CAN cho phép bộ điều khiển (PCM), bộ điều khiển ABS / ESC/ bộ điều khiển trợ lực lái, bộ điều khiển hệ thống treo điện tử, bộ điều khiển hệ thống điều hòa và hàng chục các hệ thống khác có thể kết nối với nhau
CAN đã được tạo ra vào năm 1984 bởi Robert Bosch Corp với dự đoán về sự phát triển trong tương lai của các thiết bị điện tử trên máy bay Mạng giao tiếp được sản xuất đầu tiên và ứng dụng trên ô tô vào năm 1992 trên một số mẫu xe của Mercedes-Benz Ngày nay, các xe đời mới hầu như đều được trang bị hệ thống
Hình 2 15 Minh họa sử dụng mạng CAN
Trang 27so với giá trị thông thường
Trang 28Hình 2 17 Tín hiệu can tốc độ cao
ISO 11898-3, được gọi là CAN có tốc độ thấp hoặc nhận diện lỗi CAN, sử dụng mạng tuyến tính, mạng sao hoặc mạng nhiều sao kết nối với mạng tuyến tính và được kết thúc tại mỗi nút mạng bằng một phần của điện trở kết thúc tổng thể Điện trở giới hạn có giá trị khoảng 100 Ω, nhưng không nhỏ hơn 100 Ω
Hình 2 18 Mạng CAN nhận diện lỗi tốc độ thấp ISO 11898-3
Trang 29Tốc độ thấp / Tín hiệu nhận diện lỗi mạng CAN có thể truyền tín hiệu điện CAN cao tới 5 V và dây CAN thấp tới 0 V khi truyền một tín hiệu nổi - dominant (0), và không truyền khi đó là truyền tín hiệu lặn - recessive (1) Điện áp vi sai nổi phải lớn hơn 2,3 V (với 5 V Vcc) và điện áp vi sai lặn phải nhỏ hơn 0,6 V Các điện trở kết thúc thụ động trả lại CAN điện áp thấp tới RTH trong đó RTH tối thiểu là 4,7 V (Vcc - 0,3 V trong đó Vcc
có giá trị 5 V) và CAN điệp áp cao tới RTL, trong đó RTL tối đa là 0,3 V Cả hai dây phải có khả năng xử lý từ -27 đến 40 V mà không bị hư hại
Hình 2 19 Tín hiệu truyền CAN tốc độ thấp ISO 11898-3
Với cả CAN tốc độ cao và CAN tốc độ thấp, tốc độ của quá trình chuyển đổi sẽ nhanh hơn khi quá trình chuyển tiếp tín hiệu nổi xảy ra vì các dây CAN đang được điều khiển tích cực Tốc độ của tín hiệu nổi để chuyển tiếp tín hiệu lặn, phụ thuộc chủ yếu vào chiều dài của mạng CAN và điện dung của dây được sử dụng
CAN tốc độ cao thường được sử dụng trong các ứng dụng ô tô và công nghiệp, nơi xe mạng chạy từ đầu này đến đầu khác Khả năng chịu lỗi CAN thường được sử dụng khi các nhóm nút mạng cần được kết nối với nhau
Các thông số kỹ thuật ISO yêu cầu mạng phải được giữ trong một điện áp mạng chế độ chung tối thiểu và tối đa, nhưng không xác định cách giữ mạng trong phạm vi này
Mạng CAN phải được giới hạn Các điện trở giới hạn là cần thiết để ngăn chặn phản
xạ cũng như trở lại mạng về trạng thái lặn hoặc không hoạt động của nó
Tốc độ cao CAN sử dụng điện trở 120 Ω ở mỗi đầu của một tuyến tính CAN tốc độ thấp sử dụng điện trở ở mỗi nút mạng Các loại giới hạn khác có thể được sử dụng như Mạng Giới Hạn Sự Chệch được xác định trong ISO11783 Một Mạng Giới Hạn Sự
Trang 30Chệch cung cấp nguồn và Mass ngoài CAN tín hiệu trên cáp bốn dây Điều này cung cấp
tự động điện và sự kết thúc ở mỗi đầu của mỗi đoạn mạng Một mạng ISO11783 được thiết kế cho các giắc cắm và loại bỏ các đoạn mạng và ECU
Hình 2 20 Nút mạng CAN
Mỗi nút mạng yêu cầu:
Bộ xử lý trung tâm, bộ vi xử lý hoặc bộ xử lý máy chủ
Bộ xử lý máy chủ quyết định những gì các tín hiệu nhận được có nghĩa là gì và những thông điệp nào nó muốn truyền tải
Cảm biến, bộ truyền động và thiết bị điều khiển có thể được kết nối với bộ xử lý máy chủ
Bộ điều khiển CAN: thường là một phần không thể thiếu của vi điều khiển
Nhận: Bộ điều khiển CAN lưu trữ các bit nối tiếp nhận được từ mạng cho đến khi toàn bộ thông báo có sẵn, sau đó có thể được tìm nạp bởi bộ xử lý máy chủ (thường là
do bộ điều khiển CAN kích hoạt ngắt)
Gửi: Bộ vi xử lý máy chủ gửi (các) tín hiệu truyền đến bộ điều khiển CAN, truyền các bit này lên trên mạng khi mạng được độc lập
Bộ thu phát được xác định theo tiêu chuẩn ISO 11898-2 / 3 đơn vị truy cập trung bình [Medium Access Unit - MAU]
Trang 31Nhận: Bộ thu phát chuyển đổi luồng dữ liệu từ mức CAN bus đến mức mà bộ điều khiển CAN sử dụng Nó thường có mạch bảo vệ để bảo vệ bộ điều khiển CAN
Truyền: Bộ thu phát chuyển đổi luồng dữ liệu từ bộ điều khiển CAN sang mức CAN bus Mỗi nút mạng có thể gửi và nhận tín hiệu, nhưng không thể đồng thời Một tín hiệu hoặc cấu trúc bao gồm các mã ID (số nhận dạng), đại diện cho mức độ ưu tiên của thông báo và có tối đa 8 byte dữ liệu CRC, thừa nhận vị trí [ACK] và các tín hiệu khác cũng là một phần của thông báo CAN FD được cải tiến mở rộng chiều dài của phần dữ liệu lên đến 64 byte trên mỗi khung hình Tin nhắn được truyền tuần tự lên mạng bằng cách sử dụng định dạng không quay về không (No Return to Zero - NRZ) và có thể nhận được bởi tất cả các nút mạng Các thiết bị được kết nối bởi mạng CAN thường là các cảm biến,
bộ truyền động và các thiết bị điều khiển khác Các thiết bị này được kết nối với mạng thông qua bộ xử lý máy chủ, bộ điều khiển CAN và bộ thu phát CAN
2.8.2.3 Tốc độ truyền tải dữ liệu trong CAN
Giống như nhiều xe hiện tại, thông tin trong những chiếc xe được trang bị mạng giao tiếp CAN sẽ được truyền trực tiếp Hệ thống truyền tải dữ liệu có thể có một hoặc hai dây Nếu nó có hai dây thường được xoắn để loại bỏ hiện tượng nhiễu điện từ Tốc độ truyền tải thông tin sẽ thay đổi tùy thuộc vào loại xe cũng như kiểu mạng giao tiếp
Các loại hệ thống giao tiếp trên CAN
Hệ thống truyền tải thông tin loại A có tốc độ tương đối chậm, mạch truyền dữ liệu thường có tốc độ dưới 10 Kbps Hệ thống này sẽ được sử dụng cho các hệ thống như điều chỉnh gương bằng điện, ghế điện, cửa kính điện, khóa cửa điện, mở cốp từ xa và đèn
Hệ thống truyền tải thông tin loại B có tốc độ truyền từ 10 Kbps lên đến 125 Kbps, tùy thuộc vào giao thức điều hành (SAE J1850 hoặc theo tiêu chuẩn ISO 9141-2 của châu Âu) Tốc độ này đủ nhanh để mang những thông tin phức tạp và dữ liệu cần sự nhanh nhạy Hệ thống này sẽ được sử dụng để chia sẻ thông tin của các hệ thống như: điều khiển hộp số tự động, hệ thống an ninh và điều hòa không khí
Hệ thống truyền tải thông tin loại C có tốc độ nhanh nhất Tốc độ có thể lên tới 1 Mgbps cũng có xe chỉ đạt 500 Kbps, tốc độ này đủ nhanh để truyền dữ liệu của PCM, mô-đun túi khí, hệ thống chống bó cứng phanh và hệ thống cân bằng điện tử
Trang 322.8.2.4 Gửi và nhận dữ liệu trong CAN
Mỗi mô-đun trong mạng lưới CAN đều có khả năng gửi và nhận tín hiệu Mỗi mô-đun đều có một địa chỉ duy nhất riêng của mình trong mạng CAN Điều này cho phép các mô-đun có thể nhận được tín hiệu đầu vào và dữ liệu cần thiết để hoạt động, trong khi bỏ qua thông tin dành cho các mô-đun khác mà cũng được chia sẻ lên mạng CAN Khi một mô-đun gửi thông tin lên mạng CAN, thông tin này sẽ được mã hóa để các mô-đun khác nhận ra nó đến từ đâu
Hình 2 21 Mô tả tín hiệu gửi và nhận CAN
Dữ liệu được truyền đi dưới dạng bit bao gồm chữ số "0" và "1" Nếu bạn nhìn vào các
dữ liệu trên một máy đọc xung, ta thấy dạng xung vuông thay đổi khi điện áp cao và thấp Giá trị điện áp thấp thường tương ứng với "0" trong khi giá trị điện áp cao tương ứng với
"1" Các giá trị điện áp thực tế sẽ khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng và giao thức mà nhà sản xuất xe đang sử dụng, nhưng hầu hết điện áp sẽ nằm trong khoảng 5-7 V
Trang 33Hình 2 22 Tín hiệu CAN
Mạng CAN tiêu chuẩn đòi hỏi một định dạng "khung cơ sở" cho dữ liệu Điều này có nghĩa là đối với mỗi tín hiệu riêng biệt được gửi hoặc nhận bởi một mô-đun trên CAN, có một bit bắt đầu (gọi là bit "bắt đầu khung" hoặc bit "bắt đầu thông báo"), tiếp theo là mã
"định danh" (mã bao gồm 11 bit cho biết kiểu dữ liệu được truyền tải), tiếp theo là một
mã ưu tiên (mã "yêu cầu truyền tải từ xa") cho thấy tầm quan trọng cả dữ liệu, tiếp theo là 0-8 byte (một byte bằng 8 bit) dữ liệu thực tế, tiếp theo là một số bit xác nhận thông tin,
và cuối cùng là một bit kết thúc
Hình 2 23 Cách thức truyền CAN
Một trong những nhiệm vụ của bất kỳ mạng giao tiếp nào đó là giữ tất cả các dữ liệu tách rời nhau Thông thường các mô-đun kiểm soát thân xe hoặc cụm đồng hồ taplô sẽ được giao nhiệm vụ quản lý lưu lượng mạng CAN Khi thấy một dữ liệu được gửi lên CAN, nó sẽ nhìn vào bit đầu tiên của dữ liệu Nếu bit đầu tiên là "0", thì dữ liệu này sẽ được ưu tiên hơn các dữ liệu khác
Trang 34Nếu bit đầu tiên là "1" nó sẽ được ưu tiên thấp hơn Như vậy, những dữ liệu được ưu tiên cao luôn được gửi đến các địa chỉ trước, còn những dữ liệu được ưu tiên thấp có thể tạm thời bị chặn cho đến khi lượt gửi dữ liệu trên mạng giao tiếp CAN giảm
số các hệ thống khác được điều khiển độc lập, nhưng thông tin liên lạc giữa các hệ thống
là điều cần thiết Một hệ thống con có thể điều khiển các bộ truyền động hoặc nhận phản hồi từ các cảm biến Tiêu chuẩn CAN được đưa ra để đáp ứng nhu cầu này Một lợi thế quan trọng là kết nối giữa các hệ thống xe khác nhau có thể cho phép nhiều tính năng an toàn, kinh tế và thuận tiện được thực hiện bằng phần mềm đơn lẻ - chức năng sẽ tăng thêm chi phí và độ phức tạp nếu các tính năng này "cài cứng" bằng cách sử dụng điện ô
tô truyền thống Ví dụ như: Tự động khởi động / dừng: Tín hiệu đầu vào cảm biến khác nhau xung quanh xe (cảm biến tốc độ, góc lái, điều hòa nhiệt độ bật / tắt, nhiệt độ động cơ) được đối chiếu qua mạng CAN để xác định xem động cơ có thể đứng đứng yên để tiết kiệm nhiên liệu
Phanh đỗ điện: Chức năng "giữ chân" lấy đầu vào từ cảm biến độ nghiêng của xe (cũng được sử dụng bởi báo động chống trộm) và cảm biến tốc độ đường (cũng được sử dụng bởi ABS, điều khiển động cơ và điều khiển lực kéo) qua mạng CAN để xác định xem chiếc xe dừng lại trên một nghiêng Tương tự như vậy, đầu vào từ cảm biến đai an toàn (một phần của bộ điều khiển túi khí) được cấp từ mạng CAN để xác định xem dây
an toàn có được gắn chặt hay không, do đó phanh đỗ sẽ tự động nhả khi di chuyển Hệ thống hỗ trợ đỗ xe: Khi người lái xe gài số lùi, bộ điều khiển truyền động có thể gửi tín hiệu qua mạng CAN để kích hoạt cả hệ thống cảm biến đỗ xe và mô-đun điều khiển cửa cho gương cửa phía tài xế nghiêng xuống để hiển thị vị trí của lề đường Mạng CAN cũng có đầu vào từ cảm biến mưa để kích hoạt gạt nước kính chắn gió sau xe gài số lùi
Hệ thống hỗ trợ lái xe / va chạm làn đường tự động: Các đầu vào từ cảm biến đỗ xe cũng được mạng CAN sử dụng để cấp dữ liệu bên ngoài cho các hệ thống hỗ trợ lái xe như
Trang 35cảnh báo độ lệch làn đường, và gần đây hơn, các tín hiệu này đi qua mạng CAN để kích hoạt phanh bằng điện trong các hệ thống tránh va chạm Tự động hãm phanh: Đầu vào được lấy từ cảm biến mưa (được sử dụng chủ yếu cho cần gạt nước kính chắn gió) thông qua mạng CAN đến mô-đun ABS để khởi động ứng dụng phanh không thể nhận thấy trong khi lái xe để làm sạch độ ẩm của rôto phanh Một số mẫu xe Audi và BMW đời mới được tích hợp tính năng này Trong những năm gần đây, tiêu chuẩn mạng LIN đã được giới thiệu để bổ sung CAN cho các hệ thống con không quan trọng như điều hòa không khí và thông tin giải trí, nơi tốc độ truyền dữ liệu và độ tin cậy ít quan trọng hơn
2.8.2.6 Những hư hỏng của mạng giao tiếp CAN
Mặc dù hệ thống CAN sử dụng dây điện ít hơn nhằm giảm trọng lượng và chi phí, nhưng nó cũng sử dụng nhiều mô-đun phức tạp hơn Vấn đề truyền tải dữ liệu có thể xảy
ra nếu giắc cắm trên mô-đun bị ăn mòn hoặc lỏng lẻo, hay bị chập cháy Một số mô-đun thậm chí có thể mất bộ nhớ nếu bình ắc quy hết điện hoặc không được kết nối với hệ thống điện Và bạn cần dùng một máy chẩn đoán để nạp lại chương trình cho bộ điều khiển thì mới có thể hoạt động lại
Một trong những tính năng của CAN là mô-đun có thể gửi và nhận được tín hiệu "ok"
để báo cho các mô-đun điều khiển chính biết chúng có đang làm việc hay không Về lý thuyết, điều này làm cho việc chẩn đoán dễ dàng hơn Mặt khác, nếu một mô-đun hư hỏng có thể khiến cả mạng lưới các mô-đun bị tê liệt và không hoạt động
Khi một vấn đề về truyền tải dữ liệu xảy ra, hệ thống sẽ thiết lập một mã lỗi (DTC) và kích hoạt đèn báo Tùy thuộc vào mã lỗi, chiếc xe có thể có hoặc không thể khởi động, hoặc nó chỉ có thể hoạt động và bị tắt máy ngay khi lên ga Mất liên lạc giữa bộ điều khiển động cơ và bộ điều khiển hộp số (ví dụ mã lỗi U1026 trên GM) có thể khiến hộp số chỉ chạy được ở 1, 2 số
Mất mã liên kết có thể chỉ ra vấn đề ở hệ thống dây điện của CAN, hoặc mô-đun bị lỗi Tất cả các mô-đun trong CAN cần ba yếu tố để hoạt động chính xác: nguồn điện, nối mát
và kết nối dữ liệu liên tục Khi chẩn đoán các vấn đề của CAN, bạn thường bắt đầu bằng cách kiểm tra điện áp tại các mô-đun, sau đó là kiểm tra nối mát, và cuối cùng là kiểm tra dòng dữ liệu Nếu cả ba đều tốt, nhưng các mô-đun không hoạt động, thì mô-đun cần phải được thay thế
Trang 36Để bảo vệ bình ắc quy khi xe tắt, một tín hiệu "ngủ" sẽ được gửi đến các mô-đun trong CAN Một số có thể vẫn còn hoạt động trong một khoảng thời gian ngắn sau khi xe tắt (mô-đun túi khí), và một số không bao giờ tắt (mô-đun hệ thống chống trộm và mô-đun chìa khóa thông minh), nhưng hầu hết các mô-đun sẽ đi “ngủ” để tiết kiệm pin Nếu tín hiệu “ngủ” không được gửi đi, hoặc các mô-đun không nhận dạng được tín hiệu “ngủ” thì bình ắc quy sẽ nhanh hết điện và bạn sẽ sớm phải sạc bình hoặc thay thế bình ắc quy mới
2.8.3 Mạng LIN
2.8.3.1 Tổng quan về LIN
LIN là mạng giao tiếp phổ biến thứ 2 sau CAN LIN là viết tắt của Local Interconnect Network thường được sử dụng trong mạng giao tiếp nội bộ trên hệ thống body không cần tốc độ truyền cao và có thể giao tiếp 2 chiều
LIN thường sử dụng trên những hệ thống phụ “Sub system”, những hệ thống không cần tốc độ truyền cao và dữ liệu nhiều Một số hệ thống thường dùng mạng giao tiếp LIN như: điều khiển gương, điều khiển ghế, khóa cửa, cửa sổ trời, gạt mưa, nâng hạ kính…
Trang 37LIN 1.2 2000-11-17
LIN 1.3 2002-12-13
LIN 2.0 2003-09-16 Bước thay đổi lớn
2.8.3.3 Đặc điểm của mạng LIN
Tiêu chuẩn LIN bao gồm đặc điểm kỹ thuật của giao thức truyền, môi trường truyền, giao diện giữa các công cụ phát triển và giao diện cho lập trình phần mềm LIN thúc đẩy khả năng tương tác của các nút mạng từ quan điểm của phần cứng và phần mềm và hành
vi EMC có thể dự đoán được
LIN là một giao thức truyền thông nối tiếp hỗ trợ hiệu quả việc kiểm soát các nút cơ điện tử trong các ứng dụng ô tô nhiều chức năng Các thuộc tính chính của bus LIN là:
- Một hệ thống chính điều khiển nhiều tín hiệu con
- Triển khai silicon chi phí thấp dựa trên phần cứng giao diện UART / SCI phổ biến, tương đương trong phần mềm hoặc dưới dạng máy trạng thái thuần túy
- Tự đồng bộ hóa mà không có bộ cộng hưởng thạch anh hoặc gốm trong các nút tín hiệu con
- Truyền tín hiệu xác định với thời gian truyền tín hiệu có thể tính toán trước
- Truyền dây đơn chi phí thấp
- Tốc độ lên tới 20 kbit / s
- Tương tác ứng dụng dựa trên tín hiệu
2.8.3.4 Nguyên lý của LIN
Bộ tín hiệu LIN-bus là phiên bản sửa đổi của bộ thu phát được sử dụng theo tiêu chuẩn ISO 9141 Bus có nghĩa là hai chiều và được kết nối với bộ thu phát nút, và cũng thông qua một điện trở kết thúc và một diode tới Vbat của nút
Trang 38Hình 2 25 Mô tả về một bộ tín hiệu thu phát (từ thông số LIN 2.0
Trên BUS, mức logic thấp (0) là trội và mức cao logic (1) là lặn Nguồn cung cấp điện
áp (Vsup) cho ECU phải nằm trong khoảng từ 7 V đến 18 V Các mức độ BUS thể hiện
Hình 2 26 Xác định mức logic trên bus
Trang 392.8.3.5 Truyền dữ liệu trên LIN
Mạng LIN được mô tả bởi LDF (Tệp mô tả LIN) chứa thông tin về khung và tín hiệu Tập tin này được sử dụng để tạo phần mềm trong cả ECU chính và công tắc ấn
Nút chủ điều khiển và đảm bảo rằng các khung dữ liệu được gửi với khoảng thời gian
và chu kỳ phù hợp và mọi khung hình đều có đủ không gian thời gian trên BUS Việc lập lịch trình này dựa trên LCF (Tệp cấu hình LIN) được gửi xuống phần mềm nút chính Tất cả dữ liệu được gửi trong một khung cấu trúc chứa tiêu đề, phản hồi và một khoảng thời gian phản hồi để bộ chấp hành sẽ có thời gian trả lời Mỗi cấu trúc được gửi trong một khung được xác định bởi LCF
sẽ làm đầy tín hiệu với dữ liệu
Tín hiệu kích hoạt sự kiện: Mục đích của phương pháp này là nhận được càng nhiều thông tin từ các nút bấm chấp hành từ hành khách mà không làm quá tải bus với các tín hiệu Một tín hiệu kích hoạt sự kiện có thể được lấp đầy với dữ liệu từ nhiều hơn một nút chấp hành Khi hành khách bấm nút, chỉ cập nhật dữ liệu trong tín hiệu kích hoạt sự kiện khi giá trị đã thay đổi Nếu có nhiều hơn một nút dược bấm muốn cập nhật dữ liệu trong khung thì sẽ xảy ra xung đột Sau đó, nút chủ sẽ gửi các tín hiệu vô điều kiện cho mỗi nút chấp hành bắt đầu bằng tín hiệu có mức ưu tiên cao nhất
Trang 402.3.3.6 Định nghĩa trường Byte
Giao thức được định hướng theo byte có nghĩa là dữ liệu được gửi một byte mỗi lần Trường một byte chứa bit start (trội), 8 bit dữ liệu và bit stop (recessive) Các bit dữ liệu được gửi LSB trước (bit đáng kể đầu tiên) Truyền dữ liệu có thể được chia thành một nhiệm vụ chính và một nhiệm vụ phụ
Hình 2 28 Cấu trúc của một trường byte
Nhiệm vụ chính
Khung (tiêu đề) được gửi bởi chủ chứa ba phần; ngắt đồng bộ, đồng bộ byte và trường
ID Mỗi phần bắt đầu bằng một bit start và kết thúc bằng một bit stop
Ngắt đồng bộ đánh dấu sự bắt đầu của một tin nhắn và phải có ít nhất 13 bit chiếm ưu thế bao gồm cả bit bắt đầu Sự phá vỡ đồng bộ kết thúc với một dấu phân cách phá vỡ trên mạng mà nên có ít nhất một bit recessive
Hình 2 29 Trường phá vỡ
Đồng bộ byte được gửi để quyết định thời gian giữa hai cạnh rơi và từ đó xác định tốc
độ truyền mà chủ sử dụng Mẫu bit là 0x55 (01010101, số cạnh tối đa) Điều này đặc biệt
có thể sử dụng để tương thích với các nút nô lệ ngoài giá
Hình 2 30 Trường byte đồng bộ
Trường ID chứa mã định danh dài 6 bit và hai bit chẵn lẻ Mã định danh 6 bit chứa thông tin về người gửi và người nhận và số byte được mong đợi trong phản hồi Các bit chẵn lẻ được tính như sau: chẵn lẻ P0 là kết quả của logic logic XOR Thứ giữa ID0, ID1,