NGHIÊN CỨU MẠNG TRUYỀN DỮ LIỆU CANBUS TRÊN CÁC Ô TÔ HIỆN ĐẠI

Nó được ứng dụng trong thực tế trên tất cả các phương tiện và nhiều loại máy móc mang lại rất nhiều lợi ích.Đầu tiên nó giúp Các ECU giao tiếp thông qua một hệ thống CAN duy nhất.. Nó đư

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU MẠNG TRUYỀN DỮ LIỆU CAN-BUS TRÊN CÁC Ô TÔ HIỆN ĐẠI

Cán bộ hướng dẫn: T.S Vũ Hải Quân

Sinh viên thực hiện: Bùi Trung Lập

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4

DANH MỤC BẢNG BIỂU 6

LỜI NÓI ĐẦU 7

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MẠNG GIAO TIẾP CAN-BUS 8

1.1 Giới thiệu chung về mạng Can-bus 8

1.1.1 Lịch sử phát triển 8

1.1.2 Ưu điểm của mạng Can 9

1.1.3 Kết nối kiểu Bus 11

1.2 Khái niệm hệ thống mạng Can (Control Erea Network) 12

1.3 Mô hình 7 lớp Open System Interconnection (OSI) 14

1.3.1 Giới thiệu 14

1.3.2 Khái quát ISO-11898-2 15

1.3.3 Mức Bus 16

1.3.4 Giắc nối và dây dẫn 17

1.3.5 Yêu cầu và khả năng hoạt động 17

1.3.6 Chiều dài Bus 17

1.4 Các thuộc tính của Can 18

1.5 Cấu trúc của mạng giao tiếp Can 20

1.5.1 Data Frame ( Khung dữ liệu) 20

1.5.2 SOF( Start of frame) 21

1.5.3 Arbitration field ( Trường phân chia) 21

1.5.4 Control field 23

1.5.5 Data Field 24

1.5.6 CRC Field 24

1.5.7 ACK Field 25

1.5.8 Interframe space 25

1.5.9 Remote Frame ( Khung tách biệt) 26

1.5.10 Error Frame ( Khung lỗi) 26

1.5.11 Overload Frame 27

1.6 Cấu tạo của phần cứng 28

1.7 Kết Luận Chương 1 29

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG MẠNG GIAO TIẾP CAN-BUS TRÊN CÁC Ô TÔ ĐỜI MỚI 30

2.1 Đặc điểm của mạng giao tiếp Can- Bus trên ô tô 30

2.2 Hệ thống truyền dữ liệu Can-Bus trên xe Toyota Yaris 32

2.2.1 Kết nối (Kiểu Bus) 32

2.2.2 Vị trí các chi tiết 33

2.3 Kết Luận Chương 2 41

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH MẠNG GIAO TIẾP CANBUS ỨNG DỤNG MODULE CAN MCP 2515 43

3.1 Giới thiệu về Arduino Uno R3 và phần mềm Arduino IDE 43

3.1.1 Arduino Uno R3 43

3.1.2 Phần mềm lập trình Arduino IDE 45

3.2 Tổng quan về Module MCP 2512 46

3.3 Xây dựng mô hình thực tế 47

3.3.1 Hướng đi của mô hình 47

3.3.2 Các linh kiện sử dụng trong mô hình 48

3.3.3 Tiến hành xây dựng mô hình 53

3.4 Kết Luận Chương 3 55

CHƯƠNG 4 HƯ HỎNG VÀ LỖI THƯỜNG GẶP TRONG HỆ THỐNG MẠNG CAN-BUS TRÊN Ô TÔ 57

4.1 Những hư hỏng của mạng Can 57

4.2 Kiểm tra mạng Can trên ô tô 60

4.3 Phân tích mã lỗi U0001:High speed can communication bus off –mạng giao tiếp Can tốc độ cao mất kết nối trên xe 62

4.3.1 Mô tả mã lỗi 62

4.3.2 Quy trình xử lý mã lỗi 63

4.4 Kết Luận Chương 4 66

KẾT LUẬN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

PHỤ LỤC 69

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Chiếc xe khi chưa được trang bị mạng giao tiếp Can-bus 9

Hình 1.2 Hệ thống dây mạng Can trang bị trên ô tô 10

Hình 1.3 Cấu trúc kiểu Bus 12

Hình 1.4 Sơ đồ tổng quát hệ thống mạng Can trên ô tô 12

Hình 1 5 Mô hình 7 lớp Open System Interconnection (OSI) 14

Hình 1.6 Mô hình hệ thống Can tiêu chuẩn 15

Hình 1.7 Sự chênh lệch trên Bus 16

Hình 1.8 Mức Bus theo tiêu chuẩn ISO 11898 16

Hình 1.9 Cấu trúc một khung dữ liệu 21

Hình 1.10 Mô hình cấu trúc trường phân chia 22

Hình 1.11 Khung tiêu chuẩn 22

Hình 1.12 Khung mở rộng 23

Hình 1.13 Mô hình cấu trúc Control Field 24

Hình 1.14 Mô hình cấu trúc CRC Field 24

Hình 1.15 Mô hình cấu trúc ACK Field 25

Hình 1.16 Mô hình thể hiện cấu trúc Remote Frame 26

Hình 1.17 Mô hình thể hiện cấu trúc Error frame 27

Hình 1.18 cấu trúc Overload Frame 28

Hình 1.19 Cấu trúc một mạch Can-Bus 28

Hình 2.1 Mạch truyền tín hiệu CAN cơ bản 30

Hình 2.2 Đặc điểm của dây mạng Can trên ô tô 31

Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động của mạng Can 32

Hình 2.4 Sơ đồ kết nối mạng Can trên xe Toyota Yaris 32

Hình 2.5 Vị trí của các ECU trong hệ thống mạng giao tiếp 33

Hình 2.6 các đặc điểm của dây giao tiếp Can 34

Hình 2.7 Nguyên lý truyền dữ liệu trong mạng CAN (gói dữ liệu được truyền như thế nào) 35

Hình 2.8 Sơ đồ mạch điện của mạng Can trên ô tô 35

Hình 2.9 Các hệ thống mạng Can trên ô tô 36

Hình 2.10 Cấu trúc hoạt động của Lin -Bus 39

Hình 2.11 Kết nối mạng ethernet trên ô tô 40

Hình 3.1 Arduino Uno R3 43

Hình 3.2 Giao diện phần mềm Arduino Uno R3 45

Hình 3.3 Module MCP 2512 46

Hình 3.4 Sơ đồ các chân kết nối trên Module MCP 2515 47

Hình 3.5 Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ LM35 48

Hình 3.6 Cảm biến trên xe sử dụng nguyên lí biến trở 49

Hình 3.7 Sơ đồ các chân của LCD 1602 50

Hình 3.8 Cấu trúc chân của Module I2C 53

Hình 3.9 Sơ đồ kết nối của mô hình 53

Hình 3.10 Sơ đồ kết nối bên truyền 54

Hình 3.11 Mô hình mạng giao tiếp Can-Bus ứng dụng Arduino 54

Hình 4.1 Hư hỏng dây mạng Can 58

Hình 4.2 Dùng máy chuẩn đoán để phát hiện các mã lỗi mạng Can 59

Hình 4.3 Kiểm tra mạng Can ngắn mạch với mass 60

Hình 4.4 Kiểm tra mạng Can ngắn mạch với dương 61

Hình 4.5 Kiểm tra giữa 2 dây Can H và Can L 62

Hình 4.6 Vị trí bộ phận trên xe 62

Hình 4.7 Mạch điện mạng Can trên xe Hyundai Kona 64

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.2 Mô hình thời gian trễ giữa 2 node trong mạng Can 18

Bảng 1.3 Định dạng khung dữ liệu 21

Bảng 2.1 Thông số về dây truyền dữ liệu 34

Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật của Arduino Uno R3 44

Bảng 3.2 Chân kết nối giữa Arduino và Module MCP 2515 47

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, một đặc tính của ôtô hiện đại là sự phát triển 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 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 ô tô đã chủ động phát triển một hệ thống thông tin đa dẫn Multiplex gọi tắt là MPX Ngày nay một hệ thống điều khiển được chia ra thành nhiều cụm khác nhau và được điều khiển bởi những máy tính riêng rẽ khác nhau Do

đó số lượng dây dẫn và các cảm biến ngày càng tăng, dẫn đến việc chẩn đoán sữa chữa gặp nhiều khó khăn Do vậy sự ra đời của một hệ thống mạng điều khiển là vô cùng quan trọng Trải qua quá trình học tập tại trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội, kết hợp với những kiến thức tìm hiểu của bản thân, em đã quyết định nghiên cứu và hoàn thiện đề tài “ NGHIÊN CỨU MẠNG TRUYỀN DỮ LIỆU CAN-BUS TRÊN CÁC Ô TÔ HIỆN ĐẠI” Nội dung của đề tài gồm những phần sau đây:

Chương 1: Cơ sở lý thuyết về mạng giao tiếp Can-Bus

Chương 2: Hệ thống mạng giao tiếp Can-Bus trên xe ô tô đời mới

Chương 3: Mô hình mạng giao tiếp Can-Bus ứng dụng Module MCP 2512 Chương 4: Hư hỏng và lỗi thường gặp trong hệ thống mạng Can-Bus trên ô tô

Đồ án của em được hoàn thành với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của giáo viên hướng dẫn Song do sự hạn chế về trình độ chuyên môn, cũng như kinh nghiệm thực tế của bản thân nên không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo để

đồ án của em được hoàn chỉnh hơn Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy TS Vũ Hải Quân, cũng như toàn thể các thầy giáo

đã giúp đỡ em trong quá trình học tập tại trường

Sinh viên thực hiện

Bùi Trung Lập

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MẠNG GIAO TIẾP CAN-BUS 1.1 Giới thiệu chung về mạng Can-bus

CAN được phát triển lần đầu tiên bởi Robert Bosch GmbH, Đức vào năm

1986 khi họ được Mercedes yêu cầu phát triển một hệ thống liên lạc giữa ba ECU (bộ điều khiển điện tử) trên xe Họ nhận thấy rằng UART không còn phù hợp trong tình huống này vì nó được sử dụng trong giao tiếp điểm – điểm Nhu cầu về một hệ thống liên lạc đa chủ trở nên cấp thiết Bởi vậy, mạng CAN đầu tiên đã xuất hiện vào năm 1987 bởi Intel chế tạo

Về mặt lý thuyết, CAN có thể liên kết tới 2032 thiết bị (giả sử một nút với một mã ID) trên một mạng duy nhất Nó cung cấp tốc độ truyền thông tốc độ cao lên đến 1 Mbits / giây do đó cho phép điều khiển thời gian thực Ngoài ra, tính năng hạn chế lỗi và phát hiện lỗi làm cho nó đáng tin cậy hơn trong môi trường nhiễu nghiêm trọng

Dựa trên đặc điểm thông số kỹ thuật của Bosch Phiên bản 2.0 của CAN được chia thành hai phần:

CAN tiêu chuẩn (Phiên bản 2.0A): sử dụng ID (Identifier) 11 bit

CAN mở rộng (Phiên bản 2.0B): sử dụng ID 29 bit

Hai phần được định nghĩa bởi các ID khác nhau của thông điệp, với sự khác biệt chính là độ dài mã ID

Có hai tiêu chuẩn ISO cho CAN Sự khác biệt là ở lớp vật lý: ISO 11898

xử lý các ứng dụng tốc độ cao lên đến 1Mbit / giây và ISO 11519 có giới hạn trên là 125kbit / giây

1.1.1 Lịch sử phát triển

Khi bạn bấm một công tắc trong nhà để bật đèn, dòng điện sẽ chạy qua công tắc để đến đèn Các công tắc và hệ thống dây điện cần phải đủ nặng và đủ cách điện để xử lý dòng điện dự kiến tối đa Các bức tường của ngôi nhà cũng phải được lấp đầy hệ thống dây điện với tính năng cách nhiệt này

Ô tô và xe tải từng được đi dây giống hệt nhau Đầu tiên là vào 1915, khi Henry Ford có ý tưởng lắp thêm đèn và còi điện vào ô tô Cụ thể là lắp dòng điện chạy từ pin qua công tắc đến đèn và các thiết bị khác Vào những năm

1960, có hàng ngàn dây điện nặng chạy khắp mọi phương tiện Mỗi một trọng lượng tăng thêm sẽ làm giảm hiệu quả sử dụng nhiên liệu của xe

Sau lệnh cấm vận dầu mỏ vào những năm 1970, áp lực ngày càng tăng đối với các nhà sản xuất ô tô trong việc cải thiện hiệu suất sử dụng nhiên liệu của

họ Vì vậy, họ bắt đầu tìm cách giảm trọng lượng của những chiếc xe mà họ đang chế tạo

Hình 1.1 Chiếc xe khi chưa được trang bị mạng giao tiếp Can-bus

1.1.2 Ưu điểm của mạng Can

Tiêu chuẩn CAN Bus được chấp nhận sử dụng rộng rãi Nó được ứng dụng trong thực tế trên tất cả các phương tiện và nhiều loại máy móc mang lại rất nhiều lợi ích.Đầu tiên nó giúp Các ECU giao tiếp thông qua một hệ thống CAN duy nhất Thay vì thông qua các đường tín hiệu tương tự phức tạp trực tiếp – giảm sai số, trọng lượng, hệ thống dây điện và chi phí Các chip CAN luôn có sẵn và giá cả phải chăng CAN Bus cung cấp một điểm vào để giao tiếp với tất

cả các ECU Qua đó cho phép chẩn đoán, ghi dữ liệu và cấu hình.Không chỉ vậy, Hệ thống CAN bus hoạt động rất đáng tin cậy trong môi trường nhiễu điện

và nhiễu điện từ Đây là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng quan trọng về an toàn Điều này thể hiện rõ trong các phương tiện xe ô tô khi cùng lưu thông trên đường Khung CAN được ưu tiên bởi số ID Dữ liệu ưu tiên hàng đầu được truy cập Bus ngay lập tức mà không gây gián đoạn các khung khác.Một điều quan trong là hệ thống Can-Bus đã làm giảm trọng lượng xe, Can Bus đã loại bỏ hàng km dây điện Từ đó loại bỏ trọng lượng bản thân của chúng khỏi xe CAN bus hoàn toàn dễ dàng triển khai trên nhiều loại xe Nó đã đạt tiêu chuẩn với hệ sinh thái hỗ trợ phong phú.không chỉ vây, Can-bus có khả năng Khả năng chống lại nhiễu điện từ (EMI) [4] Điều này làm cho CAN trở nên lý tưởng cho các ứng dụng quan trọng trong xe cộ CAN có khả năng kiểm soát và phát hiện lỗi tuyệt vời Việc phát hiện lỗi dễ dàng được thực hiện và do đó dữ liệu được truyền sẽ đến được nơi cần đến

Hình 1.2 Hệ thống dây mạng Can trang bị trên ô tô

Nó là một giao thức lý tưởng khi yêu cầu kiểm soát một hệ thống phức tạp Nó làm giảm hệ thống dây điện nặng nề Do đó giảm chi phí và trọng lượng Chi phí của chip thấp và việc triển khai CAN tương đối dễ dàng do giao thức được thiết kế rõ ràng Một lợi thế khác khi sử dụng CAN là hai lớp đầu tiên: lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu, được thực hiện bên trong các vi mạch rẻ tiền,

có sẵn

Ngoài trên ô tô thì Can còn ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như :

 Trong bệnh viện, mạng CAN có thể sử dụng để điều khiển các thiết bị trong phòng như đèn, bảng điện tử, máy nội soi, máy X-quang, camera, máy in,

 Hệ thống thang máy: Các bo điều khiển thông tin với nhau qua bus CAN

ở

 các tầng và bo mạch chính

 Ứng dụng mạng trong công ty: các hệ thống có thể sử dụng chuẩn CAN

để

 xây dựng mạng phụ để thực thi khởi động hệ thống và hỗ trợ tháo lắp

"nóng" (hotswapping) thiết bị trên các bo PC lớn dùng để định tuyến

1.1.3 Kết nối kiểu Bus

Kiểu Bus là một trong số những mô hình mắc ECU trong hệ thống MPX.MPX là viết tắt của Multiplex là hệ thống thông tin đa dẫn Truyền thông nói chung là quá trình trao đổi thông tin, cũng được biết đến là giao tiếp giữa con người với con người: nó bao gồm quá trình mã hóa, truyền tải, và giải mã thông điệp dự định và được gọi là ngôn ngữ Như chúng ta đã biết có nhiều ngôn ngữ trên thế giới Bên cạnh các giao tiếp của con người thông qua ngôn ngữ thì có nhiều phương tiện truyền thông khác Sự giao tiếp cũng diễn ra giữa các thiết bị điện, đặc biệt là các cụm điều khiển điện tử, để chia sẻ và trao đổi

dữ liệu, các kết nối và chia sẻ thông tin giữa nhiều máy tính nên được gọi là một mạng Trong trường hợp giao tiếp máy tính trong một mạng “ngôn ngữ chung”, (là các quy tắc cho việc truyền dữ liệu) được gọi là giao thức Để mô

tả chi tiết hơn về giao thức chúng ta xét các kiểu liên kết như: liên kết vòng, sao và Bus

Hình 1.3 Cấu trúc kiểu Bus

Với cấu trúc này ,các ECU được kết nối với nhau bằng 1 dây đơn.Việc kết nối kiểu này vô cùng phù hợp trên ô tô bởi khi 1 ECU bị lỗi thì nó không hề ảnh hưởng gì đến đường truyền, các ECU khác vẫn tiếp tục có thể truyền tín hiệu qua lại nhau.Không những thế cấu trúc kiểu này dễ dàng cho phép ta bổ sung thêm ECU vào đường truyền [8]

1.2 Khái niệm hệ thống mạng Can (Control Erea Network)

Hình 1.4 Sơ đồ tổng quát hệ thống mạng Can trên ô tô

CAN là một hệ thống giao thức các phương tiện liên lạc nối tiếp Mạng CAN được sử dụng rộng rãi trong điện tử ô tô để điều khiển động cơ, cảm biến… Giao thức lớp truyền dữ liệu CAN được tiêu chuẩn hóa ISO 11898-1 (2003) Tiêu chuẩn này mô tả chủ yếu lớp truyền dữ liệu được hợp bởi 2 lớp phụ: Logical Link Control (LLC) và Media Access Control (MAC) và 1 vài khía cạnh của lớp vật lý của ISO/OSI Reference Model Có 1 số tiêu chuẩn của lớp vật lý CAN

- ISO 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

- SAE J2411: CAN dây đơn (Single-wire CAN_SWC)

- ISO 11898-2 sử dụng 2 dây tín hiệu cân đối Hầu hết lớp vật lý được sử dụng trong hệ thống truyền động ôtô và các mạng điều khiển công nghiệp Tiêu chuẩn ISO 11898-4 xác định thời gian kích hoạt giao tiếp trên CAN

Nó được dựa trên giao thức lớp truyền dữ liệu CAN cung cấp 1 hệ thống đếm thời gian cho lịch trình của thông điệp

Tiêu chuẩn CAN không bao gồm các nội dung của lớp giao tiếp, chẳng hạn như kiểm soát dòng chảy, địa chỉ thiết bị, và sự di chuyển của 1 khối dữ liệu lớn hơn 1 thông điệp, vì vậy có nhiều cách triển khai giao thức lớp cao hơn được tạo ra

Trong số này có DeviceNet, CANopen, SDS, J1939, và Kingdom

Dựa vào chức năng của từng lớp mà CAN được chia thành 2 loại Data link layer (lớp kết nối dữ liệu): lớp này được chia thành 2 lớp:

- Lớp kết nối theo lôgic (Logical link control_LLC): tiếp nhận thông tin bởi quá trình lọc, khai báo nghẽn mạng (quá tải) và nhiệm vụ quản lí, khôi phục thông tin được thực hiện bởi lớp này

- Lớp điều khiển truy cập phương tiện truyền thông tin- Lớp MAC (Medium Access Control): lớp này sẽ gói gọn truyền thông tin, phát hiện lỗi và thực hiện các nhiệm vụ báo hiệu và phản hồi thông tin

Physical layer (lớp vật lý): lớp này giải quyết các vấn đề về mã hóa và giải

mã bit, bit timing, quá trình đồng bộ hóa

1.3 Mô hình 7 lớp Open System Interconnection (OSI)

1.3.1 Giới thiệu

Giao thức CAN định rõ lớp kết nối dữ liệu (Data Link Layer) và 1 phần lớp vật lý (Physical Layer) trong mô hình OSI Sự duy trì lớp vật lý (và tất cả của lớp cao) không được định nghĩa rõ bởi đặc điểm kỹ thuật của CAN Những lớp khác này có thể được định nghĩa bởi nhà thiết kế hệ thống

Lớp kết nối dữ liệu được định nghĩa bởi đặc điểm kỹ thuật của CAN Bộ phận điều khiển kết nối logic LLC (Logical Link Control) giải quyết những công việc: quản lý tình trạng quá tải và công việc khai báo quá tải, lọc thông điệp và khôi phục các chức năng điều khiển Bộ phận Medium Access Control (MAC) thực hiện công việc gói dữ liệu, phát hiện và điều khiển lỗi, … Physical Medium Attachment (PMA) và Medium Dependent Interface (MDI) là 2 phần của lớp vật lý, chúng không được định nghĩa bởi CAN

Hình 1.5 Mô hình 7 lớp Open System Interconnection (OSI)

Sự phân chia bộ phận Physical Signaling (PS) của lớp vật lý được định nghĩa bởi đặc điểm kỹ thuật của CAN Nhà thiết kế hệ thống có thể chọn bất

kỳ driver/receiver và phương tiện truyền thông tin trung gian miễn là các yêu cầu của PS được đáp ứng Tổ chức các tiêu chuẩn quốc tế (ISO) đã định rõ 1 tiêu chuẩn kết hợp chặt chẽ với đặc điểm kỹ thuật của CAN cũng như là lớp vật

lý Tiêu chuẩn ISO-11898 ban đầu được đưa ra cho các phương thức giao tiếp với tốc độ cao trên xe sử dụng hệ thống CAN ISO-11898 định rõ lớp vật lý để đảm bảo khả năng tương thích giữa các bộ phận thu nhận Một CAN ĐIỀU KHIỂN tiêu biểu thực hiện toàn bộ các đặc điểm kỹ thuật của CAN trong phần cứng (hình 3.2) Bộ phận PMA không được định rõ bởi CAN, tuy nhiên nó được định nghĩa rõ trong đặc điểm kỹ thuật của tiêu chuẩn ISO-11898 [8]

1.3.2 Khái quát ISO-11898-2

ISO 11898 là tiêu chuẩn quốc tế cho giao thức CAN tốc độ cao sử dụng trên ô tô ISO-11898-2 áp dụng cho các lớp phụ của lớp vật lý như PMA và MDA Hình 3.3 thể hiện 1 node/bus của hệ thống CAN sử dụng rộng rãi được

mô tả bởi tiêu chuẩn ISO-11898

Hình 1.6 Mô hình hệ thống Can tiêu chuẩn

1.3.3 Mức Bus

CAN thể hiện 2 trạng thái logic: trội và lặn ISO - 11898 định rõ 1 sự chênh lệch điện áp để thể hiện trạng thái lặn hay trội

Hình 1.7 Sự chênh lệch trên Bus

Ở trạng thái lặn, sự chênh lệch điện áp trên CAN-H và CAN-L nhỏ hơn ngưỡng nhỏ nhất (<0, 5 V ở đầu vào receiver hoặc <1, 5 V ở đầu ra của bộ transmitter) (hình 1.7) Ở trạng thái trội, sự chênh lệch điện áp trên CANH và CANL lớn hơn ngưỡng nhỏ nhất rất nhiều 1bit trội sẽ có tốc độ cao hơn so với

1 bit lặn trên bus Điều này tạo ra sự phân chia giữa các node mà không ảnh hưởng đến sự phân chia bitwise

Hình 1.8 Mức Bus theo tiêu chuẩn ISO 11898

1.3.4 Giắc nối và dây dẫn

ISO – 11898 - 2 không định rõ tiêu chuẩn của giắc nối và dây dẫn Tuy nhiên đặc điểm của gắc nối và dây dẫn phải đáp ứng được yêu cầu đặc điểm về điện Đặc điểm kỹ thuật cũng yêu cầu có các điện trở giới hạn 120 Ω tại mỗi đầu của bus Hình 1.6 thể hiện ví dụ của 1 CAN bus dựa trên tiêu chuẩn ISO_11898

1.3.5 Yêu cầu và khả năng hoạt động

Đặc điểm kỹ thuật của tiêu chuẩn ISO-11898-2 yêu cầu rằng 1 bộ thu phát tương thích phải đáp ứng được 1 số yêu cầu đặc điểm về điện Một vài đặc điểm được dùng để chắc chắn rằng bộ thu nhận có thể hoạt động được trong các chế

độ khắc nghiệt về điện, do đó bảo vệ được sự liên lạc của node trong hệ thống CAN Bộ thu nhận phải hoạt động được sau khi bị ngắn mạch trên CAN bus từ -3V dến +32V và điện áp tạm thời từ -150V đến +100V Bảng 3.6 thể hiện các yêu cầu chính về điện của tiêu chuẩn ISO 11898-2 cũng như là các đặc điểm của chipset MCP2551 [9]

1.3.6 Chiều dài Bus

ISO 11898 yêu cầu về đặc điểm kỹ thuật của bộ thu nhận có thể đạt được chiều dài bus là 40m tại tốc độ 1Mb/s Chiều dài của bus có thể được gia tăng nhưng tốc độ truyền dữ liệu sẽ giảm Giới hạn lớn nhất cho chiều dài của bus

đó là tình trạng chậm trễ trong quá trình truyền thông tin của bộ thu nhận Giao thức CAN định rõ trạng thái của 1 bit lặn („1‟) và trội („0‟) để thực hiện 1 sự sắp xếp mà không ảnh hưởng đến sự phân chia bit-wise Đây là phương pháp luận về sự phân chia, nó bị ảnh hưởng hầu hết bởi các tình trạng trì hoãn trong quá trình truyền thông tin Mỗi node đòi hỏi phải có sự phân chia với mỗi mức bit trong cùng 1 bit time Ví dụ, nếu 2 node bắt đầu truyền thông điệp của chúng trong cùng 1 thời điểm, chúng đòi hỏi phải có sự phân chia để điều khiển bus

Sự phân chia này chỉ tác động nếu 2 node có cùng bit time Hình 3.7 thể hiện 1

sự trì hoãn trong quá trình truyền thông tin 1 chiều giữa 2 node Sự trì hoãn này

sẽ gia tăng nếu sự phân chia chưa thực hiện được Điều này có nghĩa là chiều dài của bus bị giới hạn bởi tốc độ truyền dữ liệu của CAN [6]

Bảng 1.1 Mô hình thời gian trễ giữa 2 node trong mạng Can

Sự chậm trễ trong quá trình truyền thông tin của 1 hệ thống CAN được tính theo thời gian hồi của tín hiệu trên bus vật lý (tbus), thời gian trễ ở đầu ra của driver (output driver delay tdrv) và thời gian trễ của đầu vào máy so (input comparator delay “tcmp”) Tất cả các node trong hệ thống có cùng thời gian trễ, thời gian trì hoãn trong qua trình truyền thông tin được tính theo công thức toán hoc sau: tprop = 2 tbus+tcmp+tdrv [6]

1.4 Các thuộc tính của Can

Nhiều dữ liệu được tiếp nhận với thời gian đồng bộ hóa: đồng thời nhiều nodes có thể nhận được các khung Khi bus nhàn rỗi thì bất kì máy tính nào cũng có thể bắt đầu truyền thông điệp, các máy tính với thông điệp có ưu tiên cao hơn sẽ được truyền tới bus trước Sự ưu tiên thông điệp: tùy thuộc vào tầm quan trọng của thông điệp, sự ưu tiên sẽ được chia thành các loại thông điệp khác nhau

Sự phân chia: bất cứ khi nào bus nhàn rỗi, máy tính nào cũng có thể bắt đầu truyền 1 thông điệp Nếu có 2 máy tính hoặc nhiều hơn đồng thời truyền thông điệp, thì máy tính được bus truy cập sẽ phụ thuộc vào sự phân chia bitwise bằng cách sử dụng từ định danh (Indentifier) Cơ chế của sự phân chia đảm bảo rằng không có thông tin cũng như thời gian nào bị đánh mất Hệ thống

mở rộng dữ liệu một cách cố định

Đường đi của thông điệp: Một Indentifier đặt tên cho nội dung của 1 thông điệp Idetifier không cho biết điểm đến của thông điệp, nhưng mô tả ý nghĩa của dữ liệu, vì vậy tất cả các nodes trong mạng có thể quyết định bằng cách cho sàng lọc thông điệp nếu như dữ liệu có được thực hiện trên nó hay không Yêu cầu dữ liệu từ xa: bằng cách gửi 1 remote frame, 1 node dữ liệu yêu cầu node khác phải gửi data frame tương ứng Một Indentifier giống nhau được đặt cho data frame và remote frame tương ứng

Phát hiện lỗi và gửi tín hiệu Tự động gửi lại thông điệp hỏng ngay khi nhận thấy bus nhàn rỗi Có thể phân biệt giữa lỗi tạm thời và hư hỏng vĩnh viễn và tự chuyển ra khuyết tật của node Có cấu hình linh hoạt: số lượng node

có thể được thêm vào hay bớt ra khỏi hệ thống mà không cần thực hiện bất kì

sự thay đổi nào trong phần mềm hoặc phần cứng

Bit rate: tốc độ của viềc truyền thông điệp trong CAN có thể khác nhau trong các hệ thống khác nhau Nhưng cho 1 hệ thống, các bitrate là thống nhất

và cố định VD: tốc độ truyền lên tới 1Mbit/s khi chiều dài mạng dưới 40m, nhưng khi chiều dài mạng là 500m thì tốc độ là 125kbit/s

Có các loại: 1 dây đơn, 2 dây khác nhau, sợi quang …

Single channel: các bus bao gồm 1 kênh mang các bit Bằng cách đó thì kênh được thực hiện không phải là cố định [4]

Giá trị bus: bus có thể có 1 trong 2 giá trị logic: „trội‟ („0 ‟) hoặc „lặn‟ („1‟) Trong thời gian đồng thời chuyển các bit „trội‟ và „lặn‟, thì kết quả giá trị bus sẽ là „trội‟

Phản hồi (Acknowledgement): các nơi nhận kiểm tra tính kiên định của thông điệp được nhận và sẽ công nhận nơi chuyển bằng cách gửi bit „trội‟ lên Acknowledgement field trong trường hợp tiếp nhận đúng thông điệp Chế độ Sleep/Wake up: để giảm điện năng tiêu thụ, hệ thống CAN có thể được thiết lập vào chế độ Sleep mà không có bất kì hoạt động nào bên trong cùng vơí trình điều khiển bus nào bị ngắt kết nối

Interframe spacing: data frame và remote frame được tách ra từ các khung trước bởi trường interframe spacing

1.5 Cấu trúc của mạng giao tiếp Can

Dựa vào kích thước của Indentifier field, có 2 loại CAN:

 Loại tiêu chuẩn (STANDARD): 11- bit wide indentifier field

 Loại mở rộng (EXTENDED): 29- bit wide indentifier field

Các máy tính trong mạng CAN giao tiếp với nhau bằng cách gửi các gói thông điệp Tùy thuộc vào loại thông tin giao tiếp, giao thức CAN xác định có

4 loại thông điệp (gọi là Frame_ khung) Loại đầu tiên và phổ biến nhất của khung là Data Frame Loại này được sử dụng khi 1 node truyền thông tin cho bất kì hay tất cả các node trong hệ thống Loại thứ hai là Remote Frame, đó cơ bản là 1 Data Frame với các bit RTR được thiết lập để biểu tượng nó là 1 Remote Transmit Request Khi 1 máy tính trong hệ thống CAN yêu cầu 1 dữ liệu thì máy tính này sẽ gửi đi 1 Remote Frame Hai loại khung khác là để xử

lí lỗi, một cái gọi là Error Frame, một cái gọi là Overload Frame Error Frame được tạo ra bởi các nodes khi mà nó phát hiện ra một trong những giao thức có lỗi được định nghĩa bởi CAN Overload Frame được tạo ra bởi các nodes khi

mà nó yêu cầu thêm thời gian để xử lí các thông điệp đã nhận [4]

1.5.1 Data Frame ( Khung dữ liệu)

Mô tả: mang dữ liệu từ máy tính truyền đến máy tính nhận Data Frame bao gồm các trường (field) mà nó cung cấp thêm thông tin về thông điệp theo qui định của CAN: Start Of Frame, Arbitration Field, Control Field, Data Field, CRC Field, ACK Field, End Of Frame

Hình 1.9 Cấu trúc một khung dữ liệu Bảng 1.2 Định dạng khung dữ liệu

Bits 1 12/32 6 064 16 2 7

SOF Arbitration

Field

Control field

Data field

CRC field

ACK field EOF

Interframe space

1.5.2 SOF( Start of frame)

Bắt đầu của 1 khung bit Nó là dấu hiệu bắt đầu của 1 frame khi 1 bit trội được nhận diện sau chế độ nhàn rỗi của bus

1.5.3 Arbitration field ( Trường phân chia)

Bao gồm Identifier và RTR - BIT

Hình 1.10 Mô hình cấu trúc trường phân chia

Arbitration Field được sử dụng để ưu tiên thông điệp trên bus Từ đó giao thức CAN định nghĩa logic „0‟ là „trội‟, có số phân chia thấp hơn, thì có sự

ưu tiên cao hơn trên bus Arbitration Field bao gồm 12 bit (11 bit identifier và

1 bit RTR) hoặc là 32 bit (29 bit identifier, 1 bit để xác định thông điệp khi là

1 khung dữ liệu mở rộng, 1 bit SRR không được sử dụng, và 1 bit RTR), phụ thuộc vào khung đang sử dụng là khung tiêu chuẩn hay là khung mở rộng Phiên bản CAN 2.0B xác định 29 bit identifier và gọi là khung mở rộng Phiên bản trước của CAN xác định 11 bit idetifier và gọi là khung tiêu chuẩn

Hình 1.11 Khung tiêu chuẩn

Hình 1.12 Khung mở rộng

Indentifier field: chứa các thông tin của message Đối với loại khung cơ

bản thì độ dài của vùng này là 11 bit, còn trong loại khung mở rộng thì có thêm

18 bit được thêm vào, do đó tổng độ dài của trường này đối với loại khung mở rộng là 29 bit

SRR: rộng 1 bit, được sử dụng trong khung mở rộng Bit SRR là bit lặn

và trong loại khung cơ bản thì nó đươc thay thế bằng bit RTR

RTR: rộng 1 bit, Remote Transmit Request (RTR) được sử dụng bởi 1

node khi nó yêu cầu thông tin được gửi tới nó từ node khác Để hoàn thành 1 RTR, một Remote Frame được gửi với sự nhận diện của Data Frame được yêu cầu Bit RTR trong Arbitration Field được sử dụng để phân biệt giữa 1 Remote Frame và 1 Data Frame Nếu bit RTR là „lặn‟ thì thông điệp là Remote Frame, nếu bit RTR là bit ,trội‟ thì thông điệp là Data Frame

IDE: rộng 1 bit.Những dấu hiệu cho biết khung đang chuyển vào là của

khung cơ bản nếu là bit trội được nhận, còn nếu IDE là bit lặn thì khung đi vào

là khung mở rộng

1.5.4 Control field

Rộng 6 bit Control field bao gồm 6 bit MSB là bit IDE (tượng trưng cho khung mở rộng), là bit trội của khung tiêu chuẩn Bit này quyết định nếu thông điệp là khung tiêu chuẩn hay khung mở rộng Trong khung mở rộng, bit này là RB1 và nó được bảo lưu Bit kế tiếp là RB0 và nó cũng được bảo lưu Bốn bit còn lại là DLC bit (Data Length Code) Bit DLC thể hiện chiều dài tổng thể của

vùng dữ liệu, xác định có bao nhiêu byte dữ liệu bao gồm trong thông điệp Cần lưu ý rằng 1 Remote Frame không có Data Field, bất kể giá trị của bit DLC [4]

Hình 1.13 Mô hình cấu trúc Control Field

1.5.5 Data Field

Chứa đựng thông tin thực tế trong khoảng giới hạn 0 đến 8 byte Data Field bao gồm số lượng byte dữ liệu được mô tả trong Data Length Code của Control Field [5]

1.5.6 CRC Field

Hình 1.14 Mô hình cấu trúc CRC Field

Rộng 16 bit Được chia thành 2 phần: CRC Field bao gồm 15 bit trường CRC và 1 CRC phân định, được sử dụng bởi các node nhận dữ liệu để xác định nếu có các lỗi truyền xảy ra

+ Chuỗi CRC: dài 15 bit, được tính từ SOF đến data field

+ CRC phân định: là 1 bit lặn

1.5.7 ACK Field

Rộng 2 bit và chứa 2 vùng là ACK flag (cờ lệnh ACK) và ACK phân định ACK flag: khi việc nhận khung thành công, máy tính nhận sẽ thông báo bằng cách đặt 1 bit trội vào đây Ngược lại sẽ đặt bit lặn

ACK phân định: là 1 bit lặn

Hình 1.15 Mô hình cấu trúc ACK Field

Acknowledge Field: được sử dụng để thông báo cho biết nếu thông điệp

đã được nhận 1 cách chính xác Bất kì node nào khi đã nhận dúng thông điệp, không quan tâm đến cách thức của node hay những sự loại bỏ dữ liệu, đặt 1 bit trội trên bus trong ACK Slot bit

1.5.8 Interframe space

Rộng 3 bit, 2 khung nối tiếp nhau được tách ra bởi interframe space Gía trị của 1 bit interframe thường là bit lặn Trong trường hơp những giá trị khác thì trạng thái tiếp theo sẽ được dự đoán dựa vào vị trí của bit

1.5.9 Remote Frame ( Khung tách biệt)

Mô tả: Được truyền bởi 1 đơn vị bus để yêu cầu sự truyền khung dữ liệu với cùng identifier Bao gồm các trường: Start of Frame, Arbitration Field, Control Field, CRC Field, ACK Field, End of Frame

Hình 1.16 Mô hình thể hiện cấu trúc Remote Frame

Remote frame (khung tách biệt) tương tự như khung dữ liệu (data frame) ngoại trừ là nó không có vùng dữ liệu (data field) và bit RTR được sử dụng để biểu thị remote frame Cuối cùng là 2 loại thông điệp Error Frame và Overload Frame Khi 1 node phát hiện một trong những lỗi được xác định bởi giao thức CAN, một Error Frame xảy ra Overload Frame thông báo cho mạng rằng khi node đang gửi Overload Frame thì không sẵn sàng nhận thêm thông điệp vào thời gian này, hoặc sự gián đoạn đã xảy ra [10]

1.5.10 Error Frame ( Khung lỗi)

Mô tả: Bất kì 1 đơn vị nào phát hiện lỗi sẽ truyền đi 1 khung lỗi Các trường: Error flag (cờ lỗi) và Error delimiter (phân định lỗi)

Hình 1.17 Mô hình thể hiện cấu trúc Error frame

Có 2 loại khung lỗi trong hệ thống CAN

+ Khung lỗi chủ động: Cờ lỗi _ 6 bit trội

+ Khung lỗi bị động: Cờ lỗi _ 6 bit lặn

Ở cả 2 loại trên thì tất cả bit của Error delimiter (phân định lỗi) đều là bit lặn Phụ thuộc vào việc đếm lỗi bên trong node ghi nhận trạng thái tương ứng với loại khung lỗi sẽ được truyền đi.Trong trường hợp có bất kì 1 trong những lỗi này xảy ra thì khung lỗi được chuyển đi

Có 5 loại lỗi trong hệ thống CAN: Bit Error, Stuff Error, Form Error, Acknowledgement Error, và CRC Error

Có 3 trạng thái lỗi của node: Error Active, Error Passive và Bus – Off [9]

Hình 1.18 cấu trúc Overload Frame

1.6 Cấu tạo của phần cứng

Hình 1.19 Cấu trúc một mạch Can-Bus

Một CAN node là phần tử của mạng giao thức CAN bao gồm 1 controller thực hiện chức năng như tính toán tốc độ và nhiệt độ của 1 bộ phận truyền động của xe Hình 3.34 thể hiện một node có thể được hình thành bằng cách sử dụng

1 con chipset, 1 CAN controller bên ngoài, 1 CAN input/output (I/O) Expander

và 1 bộ thu nhận CAN transceiver Đặc trưng trong sự kết nối trong giao thức CAN đó là được thực hiện với 1 CAN transceiver IC cung cấp khả năng nhận

và truyền thông điệp trên bus Bảng 3.35 cung cấp tóm tắt các tiêu chuẩn cùa

lớp vật lý được định rõ bởi tiêu chuẩn ISO và SAE định rõ các đặc tính về điện của các CAN transceiver

Các nhà thiết kế hệ thống có thể tạo ra 1 mạng CAN bằng cách sử dụng một lớp vật lý của giao thức tốc độ cao (high - speed) hay dây đơn (single wire) hay bỏ qua lỗi (fault tolerant) Nhiều những ứng dụng của CAN được xây dựng bằng cách kết hợp 3 tiêu chuẩn chính này của lớp vật lý Ví dụ như trên nhiều

xe, hệ thống truyền lực sẽ sử dụng differential bus tốc độ cao 1.0 Mbits/s, trong khi các hệ thống có các chức năng phụ như điều chỉnh gương chiếu hậu sử dụng loại differential bus thứ 2 là 125 kbits/s hay bus 1 dây (single wire bus) Các điện trở kết thúc của các mạng CAN bus tốc dộ cao có đặc điểm là được đặt tại

2 đầu của mạng, Nếu CAN node được đặt tại điểm đầu của bus thì các điện trở 60Ω được sử dụng thay cho các điện trở 120Ω Mặt khác nếu bộ truyền nhận được đặt tại điểm cuối của CAN node mà không có 1 điện trở kết thúc thì các điện trở có giá trị cao hơn được sử dụng vì vậy giá trị điện trở của mạch mắc song song của điện trở kết thúc được duy trì là 60Ω [8]

1.7 Kết Luận Chương 1

Sự ra đời của mạng truyền dẫn CAN là một giải pháp vô cùng quan trọng cho các hệ thống truyền dẫn nói chung và hệ thống truyển dẫn trên oto nói riêng Tiêu chuẩn CAN Bus đã được chấp nhận và sử dụng rộng rãi Đầu tiên

nó giúp Các ECU giao tiếp thông qua một hệ thống CAN duy nhất Thay vì thông qua các đường tín hiệu tương tự phức tạp trực tiếp – giảm sai số, trọng lượng, hệ thống dây điện và chi phí Hệ thống CAN bus hoạt động rất đáng tin cậy trong môi trường nhiễu điện và nhiễu điện từ Đây là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng quan trọng về an toàn Điều này thể hiện rõ trong các phương tiện

xe ô tô khi cùng lưu thông trên đường Khung CAN được ưu tiên bởi số ID Điều này làm cho CAN trở nên lý tưởng cho các ứng dụng quan trọng trong xe

cộ CAN có khả năng kiểm soát và phát hiện lỗi tuyệt vời Việc phát hiện lỗi

dễ dàng được thực hiện và do đó dữ liệu được truyền sẽ đến được nơi cần đến

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG MẠNG GIAO TIẾP CAN-BUS TRÊN CÁC Ô

TÔ ĐỜI MỚI 2.1 Đặc điểm của mạng giao tiếp Can- Bus trên ô tô

Ô tô trang bị hệ thống điện sử dụng mạng CAN để chia sẽ thông tin giữa

các hộp điều khiển Giúp tiết kiệm số lượng dây dẫn; động bộ hóa các hoạt

động của các hệ thống trên ô tô Đặc điểm quan trọng của hệ thống này là ngoài

hệ thống cơ điện tử thông thường mỗi hộp điều khiển còn bố trí thêm bộ phận

truyền và mã hóa tín hiệu (các Node CAN) Gửi lên một đường truyền chung

gồm 02 dây (CAN hight và CAN low) xoắn với nhau tạo thành 01 mạch vòng

với hai đầu dây là hai điện trở 120 (ohm) Mỗi Node CAN chứa địa chỉ IP cụ

thể; tín hiệu từ các cảm biến được mã hóa và gắn các địa chỉ IP Gửi lên đường

truyền chung giúp việc truyền và nhận tín hiệu

Hình 2.1 Mạch truyền tín hiệu CAN cơ bản

Cũng như các hệ thống điện trên ô tô, mạng CAN cũng chịu ảnh hưởng

của việc nhiễu từ trường (từ trường do có dòng điện chạy trong dây dẫn) Có

nhiều phương pháp để giảm thiểu sự nhiễu này, và một trong số đó là sử dụng

cáp xoắn đôi để truyền tín hiệu Mạng CAN chủ yếu sử dụng 2 dây (trừ mạng

LIN) và tín hiệu trên 2 dây là dạng vi sai (differential bus signal), tức là tín hiệu

điện áp trên 2 dây CAN Low và CAN High là đối xứng nhau, nên việc xoắn

đôi sẽ tạo ra từ trường (nếu có) từ mỗi dây sẽ triệt tiêu nhau

Vậy nó sẽ giảm việc phát nhiễu đối với nhau, và đối với các hệ thống điện ngoài Ngoài ra, việc xoắn dây còn đảm bảo trở kháng không thay đổi (120Ω), giúp truyền tín hiệu tốt Vòng xoắn còn giữ cho hai dây gần nhau, bảo vệ tín hiệu khỏi các trường điện bên ngoài bằng cách đảm bảo rằng cả hai dây đều có mức nhiễu điện áp chung, loại bỏ ảnh hưởng của nhiễu

Cuối cùng, độ xoắn giúp cho cặp dây có khả năng chống nhiễu từ Khoảng cách giới hạn giữa hai dây giúp giảm thiểu tiếp xúc với dòng từ tính, cộng với vòng xoắn đảm bảo dòng chảy ngược lại trong lần xoắn tiếp theo, làm mất tác dụng của từ trường

Hình 2.2 Đặc điểm của dây mạng Can trên ô tô

Tùy theo yêu cầu về tốc độ đường truyền tín hiệu của các hệ thống; trên

01 xe có thể có nhiều chuẩn CAN được sử dụng Các mạng Can phân thành nhiều nhánh khác nhau dựa trên số lượng các tín hiệu dung chung Giữa các nhánh cũng có thể trao đổi thông tin thông quang 01 cổng chung Hiện nay các dòng xe hiện đại thường sử dụng các đường truyền dữ liệu chính gồm; Đường truyền tín hiệu mạch điện khung xe, đường truyền tín hiệu truyền lực; đường truyền thông tin tín hiệu và chẩn đoán

Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động của mạng Can

2.2 Hệ thống truyền dữ liệu Can-Bus trên xe Toyota Yaris

2.2.1 Kết nối (Kiểu Bus)

CAN bao gồm một số giắc đấu dây (J/C) tạo thành hai đường bus chính

có mạch đầu cuối, và đương Bus nhánh nối các ECU và cảm biến [1]

Hình 2.4 Sơ đồ kết nối mạng Can trên xe Toyota Yaris

2.2.2 Vị trí các chi tiết

Hình 2.5 Vị trí của các ECU trong hệ thống mạng giao tiếp

*1: Chỉ cho model với VSC

*2: Chỉ cho model với hệ thống vào xe và khởi động thông minh

- Dây truyền tín hiệu và loại dẫn động:

Thông số về dây truyền dữ liệu:

Dây giao tiếp Đặc điểm

Dây

đôi

xoắn

For CAN

For AVC - LAN

- Dây giao tiếp là một cặp dây được quấn lại Việc giao tiếp được truyền dẫn bằng cách cung cấp điện áp Hi hoặc (+) và

Lo hoặc (-) đến hai dây để gửi tín hiệu (Dẫn động bằng chênh lệch điện áp)

Bảng 2.1 Thông số về dây truyền dữ liệu

Hình 2.6 các đặc điểm của dây giao tiếp Can A- Dẫn động bằng điện áp chênh lệch;B-Dẫn động bằng điện áp dây đơn

Dẫn động bằng điện áp chênh lệch: điện áp sự chênh lệch tạo ra giữa hai dây được phát hiện dưới dạng tín hiệu dữ liệu và đặc điểm nổi bật của nó là không bị ảnh hưởng do nhiễu từ bên ngoài

Hình 2.7 Nguyên lý truyền dữ liệu trong mạng CAN (gói dữ liệu được truyền

như thế nào)

Hình 2.8 Sơ đồ mạch điện của mạng Can trên ô tô

Từ hình 2.8, ta có thể thấy các hộp đen điều khiển các hệ thống được giao tiếp trao đổi thông tin với nhau.Không chỉ vậy, các thông tin được trao đổi giúp

ta có thế phát hiện lỗi một cách dễ dàng,chuẩn đoán tình trạng làm việc của các

hệ thống qua cổng giao tiếp

Trên ô tô, tùy vào tính chất truyền dẫn ,độ chính xác và tốc độ, người ta chia làm các vùng hệ thống mạng giao tiếp linh hoạt giữa Can tốc độ cao và can tốc độ thấp

Hình 2.9 Các hệ thống mạng Can trên ô tô

Có 2 loại đường truyền CAN khác nhau thường được sử dụng được phân loại dựa trên tốc độ truyền tín hiệu điển hình

1 Đường truyền HS-CAN là đường truyền tốc độ cao được sử dụng để liên lạc giữa các hệ thống truyền lực, gầm và một số hệ thống điện thân xe Đường truyền HS-CAN được dùng để gọi “Đường truyền CAN No.1” và

“Đường truyền CAN No.2”

Nó hoạt động ở tốc độ khoảng 500 kbps Các điện trở cực cho đường truyền CAN No.1 được đặt ở trong ECU trung tâm và CAN No.2 J/C Điện trở của đường truyền CAN No.2 không thể đo được từ giắc DLC3

2 Đường truyền MS-CAN là đường truyền tốc độ trung bình được sử dụng

để liên lạc giữa các hệ thống điện thân xe Đường truyền MS-CAN được gọi là

“Đường truyền CAN MS” Nó hoạt động ở tốc độ khoảng 250 kbps Các điện trở cực cho đường truyền MS-CAN được đặt ở trong ECU thân xe chính và ECU chứng nhận Điện trở của đường truyền CAN MS không thể đo được từ giắc DLC3

Việc thông tin liên lạc giữa những mạng này được thực hiện qua ECU thân

xe (cho đường truyền CAN MS) hay ECU trung tâm (cho đường truyền CAN No.2), có vai trò như một ECU trung tâm [2]

Các ECU và cảm biến trong hệ thống thông tin liên lạc CAN:

–ECU điều khiển trượt

– Cảm biến độ lệch thân xe

– Cảm biến góc quay vô lăng

– Đến ECU chính thân xe

– Cảm biến túi khí trung tâm

– ECM

– ECU trung tâm

– ECU chứng nhận

– ECU điều khiển gương ngoài

– ECU chân máy điều khiển chủ động

– Bộ khuyếch đại điều hoà

– Đồng hồ táp lô

– ECU báo khoảng cách

– ECU điều khiển vị trí ghế (ghế trước trái)

– AFS ECU

– ECU nghiêng và trượt đa năng

Cách gửi – nhận dữ liệu trên hệ thống CAN trên ô tô:

Mỗi module được gắn vào một mạng lưới dữ liệu có khả năng gửi và nhận tín hiệu và chúng đều có địa chỉ của mình trên mạng lưới cho phép các module nhận được các thông tin đầu vào và các dữ liệu cần thiết để hoạt động Khi module truyền thông tin qua mạng lưới, các thông tin này sẽ được mã hóa để tất cả các module khác nhận ra nó đến từ đâu và gửi thông tin gì