Một mục đích cơ bản của những hệ thống mạng trên ơ tơ là giảm số lƣợng dây dẫn đƣợc dùng. Một vài ƣớc lƣợng gợi ý là nhiều hơn 15 kg dây dẫn cĩ thể bỏ bằng cách dùng mạng liên kết trên một xe. Một sự tiết kiệm khác đƣợc thực hiện ở cách dùng các cảm biến. Ví dụ, những hệ thống điều khiển lực kéo và quản lý động cơ sử dụng cảm biến tốc độ động cơ cĩ thể thực hiện dùng một cảm biến tốc độ động cơ đơn bằng cách đặt việc đọc trên đƣờng dẫn dữ liệu nhƣ yêu cầu (thí dụ cảm biến là sự đa nhiệm vụ), thay vì cĩ một cảm biến riêng biệt cho mỗi hệ thống. Sự kinh tế nhƣ vậy cĩ thể xảy ra với một phạm vi hệ thống và điều này cĩ thể dẫn tới việc giảm tổng số lƣợng cảm biến trên xe.
Cĩ vài vùng điều khiển xe mà ở đĩ những đƣờng dẫn dữ liệu cĩ thể đƣợc dùng để đem lại lợi ích. Trong số này, chẳng hạn nhƣ là hệ thống chiếu sáng, hệ thống đo kiểm, cĩ thể truyền dữ liệu ở tốc độ chậm, ví dụ
1000 bits trên giây. Những hệ thống khác nhƣ là động cơ và hộp số địi hỏi phải cĩ tốc độ cao, cĩ thể là 250000 bits trên giây. Để cung cấp những nhu cầu khác cho tập đồn kỹ sƣ ơ tơ cần cĩ ba nhĩm đƣợc biết đến là nhĩm A, nhĩm B và nhĩm C.
Nhĩm A. Dữ liệu truyền ở tốc độ chậm, gần 10000 bits/s, đƣợc dùng cho các dây bên sƣờn xe nhƣ các đèn bên ngồi,…
Nhĩm B. Dữ liệu truyền ở tốc độ trung bình, 1000 bits/s đến 125000 bits/s, dùng cho điều khiển tốc độ xe, trang thiết bị, hệ thống khí thải,…
Nhĩm C. Dữ liệu truyền ở tốc độ cao, 125000 bits/s đến 1000000 bits/s (hoặc hơn nữa), dùng cho hệ thống phanh, hệ thống điều khiển lực kéo, hệ thống ổn định,…
2.11.1 Nguyên lý của hệ thống truyền dữ liệu trên ơ tơ
Cơng tắc điều khiển của hệ thống trên xe đƣợc bố trí gần chỗ ngồi của tài xế. Lƣợng thiết bị hoạt động điện trên xe tăng lên với lƣợng đáng kể tập trung gần vị trí tài xế. Vấn đề cần đặt ra là tìm một chỗ trống đủ cho số lƣợng dây điện.
Hình 2.12 hiển thị một khái niệm cơ bản của mạch điện trên xe. Để giữ nĩ ở vị trí đơn giản nhƣlà vị trí cầu chì.
Hình 2.12: Khái niệm tổ hợp mạch điện
Nhƣ đã đƣợc chú thích về tính chất mạch điện, đây là dây dẫn điện cĩ thể truyền thơng điệp dữ liệu đến các bộ điều khiển từ xa tƣơng ứng. Thơng điệp đĩ bao gồm dữ liệu bằng số (0s và 1s) nhƣ đã đƣợc miêu tả.
Những hình chữ nhật đƣợc đánh số 1, 2, 3 và 4 tƣơng ứng với những giao diện điện tử cho phép thơng tin hai chiều giữa ECU và những cái đèn, hay dây điện trở cửa sổ phía sau. Cơng tắc bảng điều khiển đƣợc kết nối tới một bộ đa xử lý (MUX) cho phép những mã nhị phân đại diện cho những sự kết hợp khác nhau của những vị trí cơng tắc đƣợc truyền qua ECU vào trong đƣờng dẫn dữ liệu. Chẳng hạn, những cơng tắc cho mặt bên và đèn kích thƣớc và các cơng tắc khác tắc là kết quả của mã nhị phân của 1000, thêm vào những bit khác (0s và 1s) đƣợc yêu cầu bởi nghi thức đƣợc đặt trên đƣờng dẫn dữ liệu vì vậy mà những đèn bên của xe đƣợc cung cấp năng lƣợng. Cơng tắc những sự chuyển đổi khác nhƣ là mở xơng kính phía sau sẽ dẫn tới những mã khác nhau và điều này sẽ đƣợc truyền bởi ECU tới những đƣờng dẫn dữ liệu, trong một cách tƣơng tự nhƣ vậy. Khi bộ vi xử lý đang di chuyển những bit dữ liệu ở tốc độ khoảng 1000 lần trên giây thật là rõ ràng, ngƣời ta cĩ thể dễ dàng nhận thấy, bất cứ sự thay đổi nào xuất hiện sẽ xảy ra ngay lập tức.
2.11.2 Dữ liệu truyền đi cho các ứng dụng khác
Hệ thống điều khiển lực kéo miêu tả trong Chƣơng 1 hoạt động
trong thời điểm thực tế và điều này cĩ nghĩa là dữ liệu đƣợc truyền giữa các chi tiết của hệ thống ở tốc độ cao. Tăng thêm việc dùng thiết bị này cĩ thể làm cho tốc độ truyền dữ liệu trong mạng nhanh hơn, nhƣ là mạng CAN. CAN bắt nguồn từ Bosch. Nĩ dùng cặp dây điện xoắn nhau để truyền dữ liệu.
Rover 75 là chiếc xe hiện đại sử dụng cách truyền dữ liệu khác đƣợc minh họa nhƣ sau:
1. Hai đƣờng dây mạng CAN cĩ thể truyền dữ liệu ở tốc độ cao đến 500 kbaud (500000 bits/s) (hình 2.13).
2. Một dây đơn cho cửa, đèn, cửa nĩc,… dữ liệu truyền ở tốc độ 9.6
kbaud (Hình 2.14).
Hình 2.14: Hệ thống dây dẫn điện đơn
3. Dây đơn cho mục đích chẩn đốn, truyền ở tốc độ 10.4 kbaud
(Hình 2.15).
2.11.3 Mã hĩa dữ liệu
Một phần giao thức đƣợc đƣa ra ở phần 2.10.4, đƣợc xem xét về phƣơng pháp truyền thơng điệp xung quanh vấn đề truyền tải dữ liệu. Cĩ
hai phƣơng pháp đƣợc dùng đĩ là:
Khơng trở về số khơng (NRZ) (Hình 2.16):
Hình 2.16: Truyền dữ liệu NRZ của tần số bit hệ nhị phân
Mạng CAN (Hình 2.17):
Hình 2.17: Tần số dữ liệu mạng CAN
Một điểm khác biệt ở đĩ là chúng đại diện cho những cấp độ (0 và 1,
hoặc cao và thấp) mà đƣợc dùng trong máy tính. Trong phƣơng pháp
NRZ, bảng mã hệ nhị phân 0,1,1,1,0,0,1 cĩ thể đƣợc truyền nhƣ Hình 2.16.
Trong mạng CAN cĩ hai đƣờng dây đƣợc dùng cho truyền dữ liệu. Một dây đƣợc biết là CAN-H và dây cịn lại là CAN-L. Tần số bit mạng CAN đƣợc minh họa trong Hình 2.17.
Bộ ngắt mạch trên dây CAN-H trong khoảng giữa 2.5 và 3.5V và
CAN- L trong khoảng giữa 2.5 và 1.5V. Khi CAN-H và CAN-L ở 2.5V khơng cĩ giá trị điện áp khác giữa chúng và điều này đại diện cho logic 0. Logic 1 tạo ra khi mà CAN-H ở 3.5V và CAN-L ở 1.5V.