CHƯƠNG 5 : SỰ KẾT NỐI CÁC THÀNH PHẦN TRÊ NÔ TÔ
5.5. Khớp nối mạng
Các ứng dụng khác nhau sẽ sử dụng các giao thức và cấu trúc liên kết phù hợp khác nhau. Tuy nhiên, có một vấn đề là các giao thức mạng khác nhau khơng tương thích với nhau, có nghĩa là dữ liệu không thể được trao đổi một cách đơn giản giữa các mạng.
Trong trường hợp này, việc tạo ra một cổng được xem như một sự trợ giúp. Một cổng có thể được xem như là một trình thơng dịch, nó nhận dữ liệu từ bộ phận có liên quan, sau đó dịch dữ liệu và chuyển dữ liệu đến cho một bộ phần có liên quan khác. Về mặt kỹ thuật, cổng là một máy tính đọc dữ liệu được truyền bởi các mạng và chuyển đổi nó sang mạng khác. Do đó việc sử dụng các cổng giúp trao đổi thông tin giữa các mạng khác nhau.
Có thể sử dụng cổng trung tâm (Hình 5.4a) hoặc một số cổng phân tán (Hình 5.4b) để kết nối các hệ thống đường truyền. Tất cả các tuyến mạng được chuyển đến cổng trung tâm. Trong trường hợp khác, một cổng kết nối hai hoặc nhiều đường truyền.
Hình 5.4 : Cấu trúc cổng a. Mạng với cổng trung tâm
b. Mạng với một số cổng phân phối 5.6. Một số ví dụ trong kết nối trong ô tô
5.6.1 Cấu trúc liên kết
thuộc vào thiết bị xe. Hình 5.5 cho thấy ví dụ về việc mạng được cấu trúc cho từng hạng xe khác nhau. Trong một số trường hợp, các nhà sản xuất ô tô khác nhau sử dụng các hệ thống giao thức khác nhau để giao tiếp.
Hình 5.5 : Cấu trúc điển hình liên kết mạng cho xe thế hệ mới a. Xe thông thương
b. Xe sang
5.6.2. Tín hiệu truyền dẫn
Các loại tín hiệu
một chiếc xe. Một số ví dụ:
Điều kiện vận hành động cơ (ví dụ: nhiệt độ động cơ, tốc độ động cơ, tải trọng động cơ)
Các phép đo vật lý được ghi lại bởi các cảm biến (ví dụ: nhiệt độ
bên ngồi)
Các tín hiệu điều khiển để kích hoạt động cơ servo (ví dụ: các
đơn vị cửa sổ điện)
Vị trí cơng tắc phần tử điều khiển (ví dụ: đối với cần gạt nước)
Dữ liệu đa phương tiện (âm thanh và video) để truyền phát nhạc
và lời nói (ví dụ: từ các đài phát thanh hoặc khi nói chuyện rảnh tay với điện thoại di động) và hình ảnh chuyển động (ví dụ: khi phát DVD hoặc màn hình từ camera đảo chiều)
Độ phân giải
Các tín hiệu phải có sẵn với một độ phân giải phù hợp. Vị trí của cơng tắc có thể được hiển thị đơn giản dưới dạng giá trị 1 bit (0 cho công tắc mở, 1 cho cơng tắc đóng). Các tín hiệu khác như điện áp tương tự được số hóa từ cảm biến nhiệt độ động cơ hoặc tốc độ động cơ được tính tốn được hiển thị dưới dạng giá trị 1 byte hoặc 2 byte, tùy thuộc vào yêu cầu độ phân giải. Một byte có thể được sử dụng để biểu thị 256 giá trị và hai byte có thể được sử dụng để biểu thị 65536 giá trị (= 256* 256). Độ phân giải cho tín hiệu cảm biến có dải điện áp 0...5 V xấp xỉ 20 mV biểu diễn với 1 byte (= 5 V / 256). Độ phân giải 5 mV yêu cầu biểu diễn dữ liệu 10 bit
Việc chuyển đổi giữa giá trị nhị phân và giá trị vật lý phải đồng nhất để các tín hiệu được truyền đại diện cho cùng một giá trị vật lý trong tất cả các hệ thống. Độ phân giải chính xác 30 vịng / phút là đủ để truy cập vào sơ đồ đánh lửa khi có liên quan đến tốc độ động cơ n. Phạm vi giá trị từ 0 đến 255* 30 vòng / phút (= 7, 650 vịng / phút) và do đó, tồn bộ phạm vi tốc độ có thể được biểu thị bằng một byte (8 bit). Mặt khác, việc tăng 30 vòng / phút là quá ít đối với điều khiển tốc độ khơng tải. Cần nhiều bit hơn để biểu thị tín hiệu với độ chính xác cao hơn, với điều kiện là một
phạm vi đo tương ứng đang được ghi lại.
Đầu ra
Trong hệ thống hướng biến cố là một trong những hệ thống được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực ơ tơ, các tín hiệu có thể được truyền trên đường truyền dữ liệu khi xảy ra biến cố. Ví dụ về các biến cố là hoạt động của các công tắc để chuyển đổi trên hệ thống điều hịa khơng khí hoặc gạt nước kính chắn gió. Các tín hiệu đại diện cho trạng thái hoạt động của động cơ. Ví dụ các tín hiệu khơng nhất thiết phải được liên kết với biến cố: Nhiệt độ động cơ, chỉ thay đổi chậm, được đo theo chu kỳ trong
khung thời gian cố định bằng bộ điều khiển động cơ (ví dụ: 1 giây). Tốc độ động cơ,
mặt khác, có thể thay đổi cực kỳ nhanh chóng. Thời gian mà điều khiển động cơ thực hiện các phép đo và tính tốn phụ thuộc vào vị trí trục khuỷu và được thực hiện một lần trên mỗi chu kỳ đốt. Ở tốc độ động cơ nhanh, điều này tương ứng với khoảng thời gian vài mili giây, tức là khoảng. 3,3 ms ở tốc độ động cơ 6.000 vòng / phút cho động cơ 6 xi-lanh. Tuy nhiên, không phải mọi hệ thống cần thông tin tốc độ cho các chức năng điều khiển và điều chỉnh đều phụ thuộc vào tính khả dụng này. Do đó, bộ điều khiển động cơ không cần xuất thông tin tốc độ trên đường truyền dữ liệu ngay khi được tính tốn. Trong trường hợp này cũng vậy, việc truyền dữ liệu diễn ra theo khung thời gian theo chu kỳ. Khung thời gian 10 ms là bình thường trong khu vực điều khiển động cơ. Điều này có nghĩa là thơng tin tốc độ được truyền trên đường truyền 100 lần mỗi giây.
Dữ liệu đa phương tiện
Một hệ thống đường truyền kỹ thuật số tương thích đa phương tiện thường được sử dụng trong các loại xe hạng sang để truyền dữ liệu âm thanh - thay thế cho việc sử dụng cáp analog. Ngoài chất lượng âm thanh được cải thiện, một hệ thống đường truyền loại này cung cấp lợi thế là các luồng âm thanh khác nhau và các lệnh kiểm tra liên quan có thể được chuyển song song. Trong ngành cơng nghiệp ô tô, đường truyền cáp quang MOST (Phương tiện truyền thông định hướng truyền thông) đã được chứng minh là thành công như một hệ thống đường truyền đa phương tiện.
Việc truyền tín hiệu âm thanh địi hỏi một mặt chuyển đồng bộ giữa máy phát và một hoặc nhiều máy thu và mặt khác là tốc độ truyền dữ liệu cao. Theo quan điểm về việc truyền dữ liệu trên đường truyền MOST diễn ra đồng bộ với tốc độ xung đồng
hồ cố định, việc đồng bộ hóa đã được đảm bảo bởi cơ chế truyền của nó
Việc truyền kỹ thuật số tín hiệu âm thanh chất lượng CD, tức là với độ phân giải 16 bit và tốc độ xung nhịp 44,1 kHz, yêu cầu tốc độ dữ liệu không đổi 1,35 Mbit / s cho một kênh âm thanh nổi. Có thể truyền tối đa 15 kênh âm thanh song song với phiên bản hiện tại của đường truyền MOST (MOST25 với tổng tốc độ truyền lên tới 24,8 Mbit / s).
5.6.3. Truyền dữ liệu : Ví dụ
Các ví dụ sau đây cho thấy tín hiệu nào được đo và đánh giá trong hệ thống nào.
Tốc độ lái xe
Bộ điều khiển ESP tính tốn tốc độ lái xe từ các cảm biến tốc độ bánh xe. Biến này được truyền trên đường truyền CAN-C (ổ CAN). Hệ thống quản lý động cơ cần giá trị này cho điều khiển hành trình, trong số những thứ khác, và bộ điều khiển truyền động xác định thay đổi bánh răng từ tốc độ lái xe. Điều khiển tốc độ chủ động (ACC) cần tốc độ lái xe hiện tại để tính khoảng cách cần thiết từ xe phía trước và sử dụng nó làm giá trị điểm đặt.
Một cổng truyền thông tin tốc độ thông qua một đường truyền CAN khác đến cụm công cụ, hiển thị giá trị thông qua một dụng cụ kim đồng hồ.
Đường truyền CAN-B (CAN tiện nghi) cũng được kết nối với mạng thông qua cổng. Một số loại xe hạng sang được trang bị ghế ngồi năng động. Phần đệm của ghế được bơm căng tùy thuộc vào tốc độ và gia tốc, chống lại lực ly tâm của người lái. Điều này làm tăng sự thoải mái đáng kể khi vào cua.
Thông tin tốc độ được gửi đến CAN- thơng tin giải trí thơng qua cổng và được chuyển tiếp đến hệ thống âm thanh xe hơi. Điều này cho phép âm lượng được điều chỉnh phù hợp với tốc độ lái xe. Hệ thống điều hướng cần tốc độ để tính tốn vị trí nếu thiếu tín hiệu GPS (ví dụ: trong đường hầm).
Giao diện chẩn đốn được kết nối trực tiếp với động cơ và bộ điều khiển truyền qua K-line nối tiếp. Tất cả các đơn vị điều khiển khác được kết nối với giao diện chẩn đốn thơng qua một đường K ảo được mô phỏng trên đường truyền CAN. Điều này cho phép đọc tốc độ lái xe trong xưởng thông qua máy chẩn đốn được kết nối (ví dụ: việc kiểm tra chính xác các cảm biến tốc độ bánh xe phải được kiểm tra để kiểm tra
chức năng ABS).
Tốc độ động cơ
Việc phun và thời gian đánh lửa (với động cơ xăng) là đầu ra với độ phân giải chính xác nhỏ hơn 1 ° của góc trục khuỷu. Để đảm bảo hành vi thời gian thực, vị trí trục khuỷu phải được ghi lại trong bộ điều khiển động cơ. Cảm biến tốc độ động cơ quét đĩa răng trục khuỷu và chuyển tín hiệu đến bộ điều khiển, tính tốn cả vị trí trục khuỷu và tốc độ động cơ. Biến này được sử dụng để tính thời gian phun và góc đánh lửa.
Biến tốc độ động cơ cần thiết trong nhiều hệ thống khác. Do đó, bộ điều khiển động cơ xuất nó trên đường truyền dữ liệu. Điểm chuyển số được xác định trong bộ điều khiển hộp số tùy thuộc vào tốc độ. Tốc độ động cơ là cần thiết cho chức năng ASR (kiểm soát trượt khi tăng tốc) trong Chương trình cân bằng điện tử (ESP) -ASR can thiệp (giảm mô-men xoắn) không được làm cho động cơ bị đình trệ.
Như trong ví dụ trước, tốc độ động cơ được truyền đến giao diện chẩn đoán và cụm cơng cụ (hiển thị trên bộ đếm vịng quay).
Bật tắt báo hiệu
Trình điều khiển vận hành cần gạt tín hiệu rẽ (Hình 5.6, Mục 1). Tín hiệu được chuyển đến bộ điều khiển trụ lái thông qua một đường rời rạc (2) tùy thuộc vào việc người lái đang chỉ báo rẽ phải hay rẽ trái. Đây có thể là một tín hiệu mã hóa kháng, ví dụ. Đơn vị điều khiển đánh giá tín hiệu và phát hiện ra rằng trình điều khiển đang rẽ trái, ví dụ
Hình 5.6 : Truyền báo hiệu trong khi bật tắt các nút báo hiệu 1. Mức độ bật tắt nút báo hiệu
2.Bộ điều khiển trụ lái 3.Bộ điều khiển điện tử
4, 5. Bộ điều khiển bật tắt đèn. 6. Cổng
7.Bộ nhận biết rơ móc 8. Bật tắt đèn trên rơ móc 9.Cụm cơng cụ
CAN- Tiện nghi chuyển tiếp thơng tin này đến bộ phận điều khiển cung cấp điện của xe (3). Hướng chỉ thị được xác định trên cơ sở thơng tin nhận được (tần số flash bình thường, tần số flash tăng trong trường hợp hỏng bóng đèn). Đèn báo rẽ trái phía trước và phía sau bên trái sau đó được kích hoạt thơng qua các đường rời rạc (4, 5). Bộ phận điều khiển cung cấp năng lượng cho xe cũng truyền tín hiệu rẽ trái báo
hiệu thơng tin về CAN-tiện nghi. Cổng (6) chuyển tiếp thông tin đến cụm cơng cụ
CAN. Đèn báo sau đó nhấp nháy trên cụm thiết bị (9). Nếu xe có một móc kéo rơ mc, thơng tin sẽ được chuyển đến bộ điều khiển nhận dạng rơ mc (7) thơng qua
CAN-tiện nghi. Điều này kích hoạt đèn báo rẽ trên rơ mc (8) thơng qua dây cáp.
Cần gạt nước giai đoạn 1
Cơng tắc gạt nước (Hình 5.7, Mục 1) truyền tín hiệu qua một đường riêng biệt đến bộ điều khiển cột lái (2), để đánh giá thơng tin (ví dụ: giai đoạn gạt nước 1). Bộ điều khiển truyền thông tin này trên đường truyền CAN-tiện nghi. Bộ điều khiển cung cấp năng lượng xe (3) nắm lấy thơng tin và chuyển tiếp nó đến mơ tơ gạt nước (4) thông qua đường truyền LIN. Bộ điều khiển cung cấp năng lượng xe hoạt động như một cổng giữa CAN-tiện nghi và LIN-gạt nước.
Hình 5.7 : Truyền dữ liệu trong quá trình vận hành cần gạt nước 1. Cần gạt nước
2. Bộ điều khiển trụ lái 3. Bộ điều khiển điện tử 4. Động cơ cho gạt nước Quản lý tải
Ở tốc độ vịng quay thấp (tốc độ khơng tải) và khi một lượng điện năng đáng kể được sử dụng bởi người tiêu dùng, điện áp ắc quy hoặc máy phát điện có thể bị giảm xuống giá trị thấp. Bộ điều khiển cung cấp năng lượng xe tính tốn trạng thái hiện tại của nguồn điện xe từ áp ắc quy hiện tại, tín hiệu DF từ máy phát điện (sử dụng máy phát điện) và thông tin về sự tải nặng được bật với thời gian bật với thời lượng ngắn. Bộ điều khiển cung cấp điện của xe yêu cầu tăng tốc độ không tải qua đường
truyền CAN nếu nguồn điện của xe không đủ ở tốc độ không tải. Bộ điều khiển động cơ thực hiện yêu cầu. Nếu hành động này không giải quyết được vấn đề, bộ điều khiển cung cấp điện cho xe sẽ tắt các tiêu thụ cụ thể như bộ sưởi cho kính chắn gió phía sau, sưởi ghế hoặc sưởi gương. Những sự tiêu thụ này được kết nối với bộ điều khiển cung cấp điện xe thông qua các đường dây riêng biệt.
Ứng dụng đa phương tiện
Các chuỗi tín hiệu trong q trình phát tín hiệu vơ tuyến trên bộ khuếch đại được mơ tả dưới đây như một ví dụ về việc truyền tín hiệu và dữ liệu đa phương tiện trong hệ thống thơng tin giải trí xe hạng sang với đường truyền MOST (Hình 5.5b)
Các chức năng của hệ thống thơng tin giải trí trên xe được điều khiển thơng qua bộ phận vận hành trung tâm (Hình 5.8, Mục 1). Trong các hệ thống hiện tại, bộ phận này thường có màn hình trong bảng điều khiển và bộ điều khiển nút xoay nút bấm trong bảng điều khiển trung tâm, thông qua việc người dùng tương tác với hệ thống
Hình 5.8 : Kết nối đa phương tiện 1. Bộ điều khiển chủ
2. Bộ thu sóng vơ tuyến 3. Bộ khuếch đại
5. Màn hình
6. Phần tử điều khiển 7. Loa
Để phát một đài phát thanh, bộ phận trung tâm, trong hầu hết các hệ thống chịu trách nhiệm quản lý các kênh âm thanh của hệ thống thơng tin giải trí, thiết lập trên đường truyền MOST một kênh âm thanh nổi có chất lượng âm thanh cần thiết giữa bộ thu sóng radio (2) và bộ khuếch đại (3). Bây giờ nó điều chỉnh trong trạm được yêu cầu tại bộ thu sóng radio thơng qua các lệnh kiểm tra tương ứng và nếu cần sẽ thực hiện thêm các cài đặt. Cuối cùng, bộ phận trung tâm kết nối đầu ra bộ chỉnh với kênh âm thanh lập thể được tạo trước đó. Để thơng tin được hiển thị trong giao diện người dùng, bộ phận trung tâm nhận được từ bộ thu sóng radio dữ liệu tương ứng liên quan đến trạng thái thu hiện tại của nó (ví dụ tên trạm hiện tại) được cập nhật khi cần thiết.
Tại bộ khuếch đại, bộ phận trung tâm kết nối kênh âm thanh lập thể với đầu vào được chọn và sử dụng các lệnh kiểm tra tương ứng để đặt các thuộc tính để xuất tín hiệu âm thanh, ví dụ: lượng thiết lập. Khi tất cả các cài đặt đã được thực hiện, nó sẽ ra lệnh cho bộ khuếch đại làm mờ dần tín hiệu âm thanh của tín hiệu radio, sau đó được phát ra thơng qua loa hệ thống thơng tin giải trí.
Trước đó, bộ điều hành cần điều kiện nếu một trường hợp cần thiết rằng tín hiệu trước tín hiệu đầu ra của âm thanh đã bị làm mờ, đầu ra của thiết bị liên kết bị dừng và kênh âm thanh liên quan bị loại bỏ.
Song song, cổng CAN / MOST (4) liên tục truyền dữ liệu tốc độ lái xe mà nó nhận được thơng qua CAN-Tiện nghi, thông qua đường truyền MOST đến bộ khuếch đại, đã yêu cầu thông báo cho thông tin này khi hệ thống được khởi động. Bộ khuếch đại có thể sử dụng tốc độ cùng với thơng tin xe khác để tính toán các cài đặt bổ sung