Những hệ thống máy tính kiểm sốt riêng biệt đã tăng. Điều mong muốn của những hệ thống là liên kết lại các hệ thống. Điều này đã trở nên rõ ràng và bây giờ nĩ đƣợc tìm thấy ở các hệ thống nhƣ quản lý động cơ, điều khiển lực kéo, phanh chống hãm cứng…, làm việc cùng nhau tạo nên việc tăng cƣờng điều khiển xe. Khi máy tính kiểm sốt hệ thống đƣợc liên kết cùng với nhau, chúng đƣợc gọi là “mạng máy tính”. Liên kết mạng máy tính trên xe đƣợc xem nhƣ là sự “phối hợp”, nhƣng việc giới thiệu đề tài này là hữu dụng để xem xét một vài nguyên lý tổng quát của liên kết mạng máy tính; điều này sẽ tạo ra một sự hiểu sâu sắc trong liên kết mạng đƣợc dùng trên xe.
2.10.1 Những hệ thống cơ bản
Hình 2.10: Máy tính được kết nối theo một đường truyền
Hình 2.10 chỉ ra những nguyên lý cơ bản của một số máy tính đƣợc liên kết cùng với nhau bởi một dây chung mà chúng gửi thơng điệp để
chia sẻ dữ liệu.
Một thuận lợi cần thiết của hệ thống là nĩ giảm đƣợc số lƣợng dây dẫn, điều này thì cần thiết, đĩ cĩ thể là một vấn đề nếu cĩ hơn một thơng điệp trên một đƣờng truyền dữ liệu tại đúng một thời điểm. Vấn đề này cĩ thể khắc phục bằng cách cĩ những quy tắc chính xác, cách mà dữ liệu đƣợc truyền giữa các máy tính và đƣợc kết nối tới đƣờng dẫn. Những quy tắc này đƣợc biết đến nhƣ là “giao thức”.
2.10.2 Hệ thống máy tính đƣợc kết nối thành hình sao
Một giải pháp để kết nối hệ thống máy tính cùng nhau trên một đƣờng truyền là kết nối hệ thống hình sao đƣợc chỉ ra ở Hình 2.11. Một tiện lợi của hệ thống là sự ngắt kết nối giữa một máy tính và ở trung tâm sẽ khơng gây ra bất cứ lỗi nào của tồn bộ mạng. Cổng trung tâm cũng cĩ thể chỉ là một cổng điện tử nhận thơng tin từ bất kỳ các máy tính. Sau đĩ
nĩ xác định các máy tính nào (ECMs) trên mạng dự định đi đến và sau đĩ chỉ gửi thơng tin đến máy tính (ECM) đĩ.
Hệ thống máy tính đƣợc nối mạng của cả hai kiểu thƣờng đƣợc tìm thấy trên những xe giống nhau. Mạng vùng điều khiển (CAN) là một hệ thống nối mạng (đƣợc sắp đặt bởi Bosh) đƣợc dùng rộng rãi trong những mạng xe cĩ tốc độ cao (chú ý, thuật ngữ “tốc độ cao” đƣợc xem là tốc độ mà dữ liệu di chuyển quanh liên kết mạng và khơng phải là tốc độ của
xe). Khi một xe đƣợc trang bị với những liên kết mạng mà hoạt động ở những tốc độ khác nhau (tốc độ truyền, hay những bit dữ liệu trên một giây), thực tế thơng thƣờng cho phép chúng kết nối với các máy tính khác thơng qua giao diện đƣợc biết đến là “cổng truyền dữ liệu”.
2.10.3 Những thơng tin
Thơng tin là thuật ngữ dùng để diễn tả một mục dữ liệu đƣợc gửi từ một máy tính (ECM) tới một máy tính khác thơng qua mạng liên kết. Thơng tin cĩ thể dài chẳng hạn là nội dung của một tập tin đƣợc tạo ra bởi nhiều megabyte, hay là một thơng tin ngắn chỉ một vài byte.
Để cho tốc độ truyền dữ liệu (tốc độ baud) một thơng tin dài phải tốn một khoảng thời gian dài để đƣợc truyền và điều này là một vấn đề nếu máy tính khác cần gửi nhiều thơng tin khẩn cấp. Để ngăn ngừa việc này cĩ thể xảy ra, những thơng tin đƣợc chia cắt thành nhiều phần nhỏ đƣợc gọi là những gĩi. Mỗi gĩi thì đƣợc truyền trên đƣờng dẫn nhƣ những thực thể riêng biệt, máy tính nhận dữ liệu sau đĩ ráp những gĩi lại với nhau tạo thành thơng điệp đầy đủ.
(Chú ý, 1 baud = 1 bit, số nhị phân 0 hay 1, trên giây.)
Những gĩi đƣợc cấu trúc thành một khung trƣớc khi nĩ đƣợc chuyển đi. Những cái khung này bao gồm:
Gĩi dữ liệu.
Những bit dữ liệu mà máy tính gửi cĩ thể đƣợc đồng nhất hĩa.
Những bit dữ liệu mà máy tính đƣa đến cĩ thể đƣợc nhận dạng.
Một dãy bit dữ liệu biểu hiện sự bắt đầu của khung hình.
Một số bit dữ liệu để biểu hiện chiều dài của khung hay điểm kết thúc của khung.
2.10.4 Những giao thức
Những mạng thực hiện đƣợc chức năng đĩ phải là những quy tắc (giao thức) điều hành chuyển đổi dữ liệu. Một giao thức đƣợc dùng chung trong giao tiếp giữa những máy tính liên kết mạng đƣợc biết đến nhƣ là đa truy cập bằng cảm sĩng với sự tránh va chạm (CSMA-CD). CSMA-CD làm việc nhƣ sau.
Một máy tính trên mạng phải chờ cho liên kết mạng nhàn rỗi trƣớc khi nĩ cĩ thể chuyển một khung dữ liệu. Khi một khung dữ liệu gửi tới tất cả các máy tính trên liên kết mạng kiểm tra địa chỉ nơi nhận và, khi việc kiểm tra hồn thành, sự gửi đến máy tính cho phép (đọc vào) tất cả
các khung dữ liệu. Sự gửi đến các máy tính sau đĩ thực hiện kiểm tra lỗi và nếu những lỗi đƣợc tìm thấy nĩ sẽ gửi những thơng điệp lỗi này tới máy tính truyền dữ liệu. Nhận đƣợc thơng báo lỗi, máy tính truyền dữ liệu này sẽ gửi lại tồn bộ khung dữ liệu.
Nếu hai máy cùng gửi một khung dữ liệu đồng thời đĩ sẽ là một vấn đề trên đƣờng dẫn. Điều này đƣợc biết đến nhƣ là sự va chạm và nĩ gây ra cho khung dữ liệu bị hƣ hỏng. Nếu điều này xảy ra lệnh máy tính yêu cầu máy tính truyền dữ liệu dừng việc chuyển những khung dữ liệu của nĩ ngay lập tức và gửi đi một tín hiệu nhiễu. Tín hiệu nhiễu cảnh báo những máy tính khác trên liên kết mạng và sau đĩ chúng bỏ đi những phần của khung dữ liệu mà đƣợc gửi. Mỗi máy tính sau đĩ phải chờ một khoảng thời gian ngắn trƣớc khi nĩ cố thử gửi lại.
Mỗi máy tính, hoặc thiết bị khác, mà đƣợc kết nối tới liên kết mạng phải đƣợc trang bị một giao diện thích hợp. Thẻ mạch giao diện đƣợc trang bị một vi điều khiển cho phép nhận và kiểm tra gĩi dữ liệu mà khơng ảnh hƣởng đến những nhiệm vụ mà bộ vi xử lý chính của máy tính đang giải quyết.
Tĩm lại, để cho mạng nội bộ (LAN) hoạt động thì những điều dƣới đây phải xảy ra:
Dữ liệu phải đƣợc chia cắt thành từng gĩi.
Những bit phát hiện sai sĩt phải đƣợc bổ sung.
Mỗi gĩi phải hình thành những khung dữ liệu.
Khung dữ liệu phải đƣợc truyền lên mạng.
Sự phát hiện các xung đột phải đƣợc thay thế, quá trình truyền dữ liệu phải dừng lại, tín hiệu nhiễu phải đƣợc đƣa ra.
Máy tính phải đợi trong thời gian ngẫu nhiên trƣớc khi sự truyền lập lại.
Cần chú ý rằng tất cả điều này diễn ra trong vi điều khiển dƣới sự điều khiển của xung máy tính.