Thiết kế mô hình hệ thống thông tin trên xe ô tô sử dụng giao tiếp CAN.

THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN TRÊN XE Ô TÔ SỬ DỤNG GIAO TIẾP CAN Tìm hiểu về hệ thống hiển thị thông tin Tìm hiểu về lý thuyết mạng giao tiếp CAN Thiết kế mô hình hiển thị thông tin trên xe ô tô sử dụng giao tiếp CAN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN TRÊN

XE Ô TÔ SỬ DỤNG GIAO TIẾP CAN

SVTH:

Khóa : 2017

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 8 năm 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN TRÊN

XE Ô TÔ SỬ DỤNG GIAO TIẾP CAN

SVTH:

Khóa : 2017

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 8 năm 2021

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên:

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

Giảng viên hướng dẫn:

Ngày nhận đề tài: 02/04/2021 Ngày nộp đề tài: 24/08/2021

1 Tên đề tài: Thiết kế mô hình hệ thống thông tin trên xe ô tô sử dụng giao tiếp CAN

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu: Tài liệu về mạng giao tiếp, mô hình

3 Nội dung thực hiện đề tài:

- Tìm hiểu về hệ thống hiển thị thông tin

- Tìm hiểu về lý thuyết mạng giao tiếp CAN

- Thiết kế mô hình hiển thị thông tin trên xe ô tô sử dụng giao tiếp CAN

4 Sản phẩm:

- Một quyển thuyết minh đề tài

- Mô hình hiển thị thông tin trên xe ô tô sử dụng giao tiếp CAN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên:

Nghành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

Tên đề tài: Thiết kế mô hình hệ thống thông tin trên xe ô tô sử dụng giao tiếp CAN

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn:

NHẬT XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không ?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm: (Bằng chữ: )

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20…

Giáo viên hướng dẫn

(Ký & ghi rõ họ tên)

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Họ và tên sinh viên:

Nghành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

Tên đề tài: Thiết kế mô hình hệ thống thông tin trên xe ô tô sử dụng giao tiếp CAN

Họ và tên Giáo viên phản biện:

NHẬT XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không ?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm: (Bằng chữ: )

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20…

Giáo viên phản biện

(Ký & ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Nhóm chúng em cũng gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy ở bộ môn Điện tử ô tô,cũng như quý thầy ở khoa Cơ khí Động lực, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thànhphố Hồ Chí Minh đã tận tình chỉ dạy và cung cấp cho chúng em nhiều kiến thứcchuyên môn làm nền tảng để nhóm chúng em thực hiện hoàn thành đồ án tốt nghiệp.Đặc biệt, nhóm thực hiện xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đến thầy,người thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ nhóm chúng em vượt qua khó khăn trongsuốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp

Bên cạnh đó nhóm chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè và gia đình luôn ủng

hộ và động viên và hỗ trợ nhóm chúng em trong suốt thời gian thực hiện

Do tình hình dịch bệnh diễn biến phức tạp và những hạn hẹp về kiến thức cũng nhưkinh nghiệm thực tiễn nên khó tránh khỏi sai sót, rất mong quý thầy bỏ qua Qua đó,nhóm chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy để chúng em có thểhoàn thiện đồ án tốt nghiệp này

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021

Nhóm sinh viên thực hiện

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đề tài: Thiết kế mô hình hệ thống thông tin trên ô tô sử dụng giao tiếp CAN

Với sự tiến bộ của ngành công nghệ kỹ thuật ô tô, các yêu cầu về hiệu suất truyềnđộng, tính an toàn và tiện nghi cũng ngày càng cao Để đáp ứng nhu cầu đó, thì sốlượng hộp điều khiển phải được tăng lên có thể lên đến hàng trăm hộp Ngay cả hệthống điều khiển ghế ngồi, điều khiển mở cốp, điều khiển âm thanh đều có một hộpđiều khiển riêng Ngoài ra muốn kiểm soát độ chính xác cũng yêu cầu tăng luồng dữliệu, hệ thống truyền lực là một ví dụ

Nếu không sử dụng hệ thống giao tiếp cho các bộ điều khiển khác nhau để sử dụng tínhiệu tốc độ động cơ, tín hiệu phanh và tín hiệu bàn đạp tăng tốc, thì cần hệ thống dâyđiện lớn để kết nối từng bộ điều khiển với cảm biến tương ứng Với mạng giao tiếpCAN, bộ điều khiển sẽ phát hiện tín hiệu chia sẻ dữ liệu với các bộ điều khiển khácmột cách dễ dàng hơn, có thể được thiết lập chỉ với 1 hoặc 2 đường truyền, giảm thiểuđược số lượng dây dẫn Sự liên kết giữa các hộp điều khiển lại với nhau để có thể traođổi thông tin thì yêu cầu nhanh chóng, kịp thời và chính xác và mạng giao tiếp CAN làmột giải pháp tối ưu cho vấn đề đó

Nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống thông tin trên ô tô bằng việc giao tiếp giữaArduino uno R3, Module CAN MCP2515 hiển thị lên màn hình Taplo là một cách đểtiếp cận và hiểu rõ hơn về mạng CAN

Từ nhừng lý do trên và nắm được xu hướng phát triển của ô tô hiện nay, nhóm chúng

em quyết định chọn đề tài “Thiết kế mô hình hệ thống thông trên ô tô sử dụng giao tiếp CAN” để thực hiện đồ án tốt nghiệp.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

Chương 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1

1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 1

1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 1

1.2 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.3 Mục tiêu của đề tài 1

1.4 Phạm vi nghiên cứu 2

1.5 Phương pháp nghiên cứu 2

Chương 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT 3

2.1 Cơ sở lý thuyết về mạng giao tiếp 3

2.1.1 Khái niệm về mạng truyền thông 4

2.1.2 Ưu điểm của mạng truyền thông 4

2.1.3 Đặc điểm của mạng truyền thông trên ô tô 5

2.1.4 Các loại giao thức giao tiếp 7

2.2 Tổng quan về mạng CAN trên xe ô tô 12

2.2.1 Lịch sử hình thành 12

2.2.2 Giá trị của CAN BUS 21

2.2.3 Cấu trúc mạng CAN 25

2.2.4 Cấu trúc phân lớp: 31

2.2.5 Cấu trúc khung giao tiếp 32

Chương 3 MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN SỬ DỤNG MẠNG CAN 43

3.1 Giới thiệu phần cứng 43

3.1.1 Tìm hiểu về board Arduino Uno R3 43

3.1.2 Tìm hiểu Module MCP2515 45

3.1.3 Tìm hiểu về đồng hồ hiển thị thông tin trên xem Toyota Camry 2012 (Instrument Cluster) 48

3.2 Giới thiệu về phần mềm 54

3.2.1 Giới thiệu về phần mềm Arduino IDE 54

3.2.2 Phần mềm thiết kế CATIA 55

3.2.3 Phần mềm thiết kế AUTOCAD 56

3.3 Các công cụ cần dùng thiết kế mô hình 57

3.3.1 Phần cứng 57

3.3.2 Phần mềm 57

3.4 Phần cứng mô hình 57

3.5 Đọc dữ liệu điều khiển 60

3.5.1 Công cụ 60

3.6 Gửi dữ liệu điều khiển mô hình 63

3.7 Mô tả hoạt động 65

3.8 Mô hình 66

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 68

4.1 Những kết quả đạt được 68

4.2 Hạn chế của đề tài 68

4.3 Hướng phát triển của đề tài 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

PHỤ LỤC 71

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

RPM: Revolution Per Minute

ECU: Electronic Control Unit

ABS: Antilock Brake System

ESP: Electronic Stability Program

ECM: Electronic Control Modul

TCM: Transmission Control Modul

BCM: Body Control Module

SAE: Society of Automotive Engineers

UART: Universal Asynchronous Receiver Transmitter

KWP 2000: KeyWord Protocol

CAN: Controller Area Network

FTLS CAN: Fault Tolerance Low Speed CAN

LIN: Local Interconnected Network

LAN: Local Area Network

MOST: Media Oriented Systems Transport

BCM: Body Control Module

ESC:

SJB: Smart Junction Box

ISO: International Standardization Organization

IPM: Integrated Power Module

DATC: Dual Automatic Temperature Control

EPB: Electric Paking Brake system

ID: Identification

SOF: Start Of Frame

RTR: Remote Transmission Request

SRR: Substitute Remote Request

CRC: Cyclic Redundancy Check Field

ACK: Acknowlegde Field

DLC: Data Length Code

IDE: IDentifier Extension

EOF: End Of Frame

VSC: Vehicle Stability Control

TCS: Traction Control System

SRS: Supplemental Restraint System

SPI: Serial Peripheral Bus

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Tốc độ, tín hiệu truyền của một số giao tiếp 6

Bảng 2.2: Bảng so sánh giữa các mạng giao tiếp 11

Bảng 2.3: Vai trò của các cổng giao tiếp 17

Bảng 2.4: Vai trò của các bộ phận 21

Bảng 2.5: Giá trị điện áp 22

Bảng 2.6: Giá trị của DLC (r = recessive = 1, d = dominant = 0) 38

Bảng 3.1: Các dòng truyền nhận phổ biến 47

Bảng 3.2: Các đèn cảnh báo 52

Bảng 3.3 Tín hiệu điều khiển 63

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Mạng K-line 7

Hình 2.2: Mạng giao tiếp CAN 9

Hình 2.3: Mạng giao tiếp LIN 10

Hình 2.4: Mạng giao tiếp MOST 10

Hình 2.5: Minh họa một mạng CAN 14

Hình 2.6: Minh họa một mạng CAN trong xe hơi sử dụng các chip Motorola 15

Hình 2.7: Minh họa một Node 15

Hình 2.8: Mô-đun cổng 19

Hình 2.9: Hai bộ điều khiển 20

Hình 2.10: Dòng dữ liệu của bộ điều khiển 20

Hình 2.11: Một phần của bộ thu phát tín hiệu 23

Hình 2.12: Đường truyền 26

Hình 2.13: Kết nối các node đến CAN bus 27

Hình 2.14: Điện trở ở hai đầu của đường giao tiếp CAN 27

Hình 2.15: Không sử dụng điện trở ở hai đầu của đường giao tiếp CAN 28

Hình 2.16: Phản xạ tín hiệu 29

Hình 2.17: Điện trở trong mỗi bộ điều khiển 29

Hình 2.18: Cấu hình đường truyền 30

Hình 2.19: Khi không có điện trở 31

Hình 2.20: Cấu trúc phân lớp 32

Hình 2.21: Cấu trúc khung dữ liệu 33

Hình 2.22: Định dạng khung dữ liệu chuẩn (Standard Data frame) 34

Hình 2.23: Định dạng khung dữ liệu mở rộng (Extended Data Frame) 34

Hình 2.24: Định dạng vùng điều khiển 37

Hình 2.25: Vùng kiểm tra CRC 39

Hình 2.26: Vùng báo nhận ACK 41

Hình 2.27: Khung yêu cầu dạng chuẩn 42

Hình 2.28: Khung yêu cầu dạng mở rộng 42

Hình 3.1: Sơ lược về mô hình 43

Hình 3.2: Arduino uno R3 44

Hình 3.3: Module CAN bus MCP2515 47

Hình 3.4: Cụm đồng hồ thông tin 48

Hình 3.5: Giắc I17A 52

Hình 3.6: Giắc I18B 53

Hình 3.7: Arduino IDE 54

Hình 3.8: Phần mềm Catia 55

Hình 3.9: Phần mềm AutoCAD 56

Hình 3.10: Chân giao tiếp SPI 59

Hình 3.11: Nút Arduino Uno R3 (CAN Controller) 59

Hình 3.12: Bộ đọc dữ liệu CAN bus shield 60

Hình 3.13: Tín hiệu đầu ra của cảm biển tốc độ 65

Hình 3.14: Mô hình hệ thống mô phỏng bằng Catia 66

Hình 3.15: Mô hình thực tế 67

Hình 3.16: Bản vẽ khung mô hình 67

Chương 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Mạng truyền thông giao thức CAN không phải là một lĩnh vực kỹ thuật hoàn toàn mới

mà thực chất là các công nghệ được kế thừa, chắt lọc và phát triển từ kỹ thuật truyềnthống cho phù hợp với các yêu cầu trong nền công nghệ ô tô Từ hơn một thập kỷ nay,mạng truyền thông đã trở nên không thể thiếu được trong các hệ thống điều khiển vàgiám sát hiện đại Song, thực tế người vận hành thường gặp phải hàng loạt các vấn đềtrong việc tìm kiếm nguồn tham khảo đáng tin cậy, chuyên sâu và đầy đủ như cáchthức hoạt động cụ thể của một mạng CAN, các chuẩn khi giao tiếp, ứng dụng khácnhau trong xe

1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Mạng CAN đã phát triển gần như hoàn thiện, ứng dụng khác nhau trong nhiều lĩnhvực Tuy nhiên lý thuyết CAN ô tô trừu tượng và chuyên ngành nên cũng cần nghiêncứu và thực hành

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Trên ô tô ngày nay đều sử dụng hệ thống giao tiếp là mạng CAN Nhưng hiện nay các

mô hình về hệ thống mạng CAN để phục vụ cho mục đích học tập và nghiên cứu cònhạn chế

1.3 Mục tiêu của đề tài

- Hiểu và nắm vững kiến thức lý thuyết về giao thức CAN

- Lập trình hệ thống giao tiếp CAN giữa các vi điều khiển Arduino uno R3 vàModule CAN MCP2515

- Đọc dữ liệu và truyền dữ liệu điều khiển đồng hồ tốc độ động cơ, đồng hồ tốc độ

xe, đồng hồ báo mức nhiên liệu và sáng tắt đèn báo trên đồng hồ hiển thị

- Hoàn thiện mô hình hệ thống hiển thị thông tin

1.4 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu cấu tạo của hệ thống thông tin trên xe ô tô, nguyên lý hoạt động của giaothức CAN, nghiên cứu cách dùng mạng giao tiếp CAN gửi tín hiệu hiển thị trên đồng

hồ taplo

1.5 Phương pháp nghiên cứu

Tham khảo tài liệu: thông qua tài liệu những quyển sách ô tô, dịch tài liệu nước ngoài,internet, youtube, Tổng hợp tài liệu, phân tích tài liêu, thực hiên nghiên cứu trên môhình

Chương 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT

Trong những ngày đầu tiên khi mới ứng dụng điện tử vào điều khiển các hộp được nốitrực tiếp với nhau từng điểm một là một vì khi đó trên xe có ít hộp, vỏn vẹn chỉ đượcmỗi hộp động cơ có thể có thêm hộp điều khiển hộp số và đôi khi có cả hộp điều khiểnphanh ABS Thế nhưng cho đến nay, một chiếc xe châu Âu bình thường trung bình cókhoảng 30 hộp điều khiển khác nhau chưa kể trên một chiếc xe hạng sang thì con số đólên đến hàng trăm hộp, tất cả hệ thống trên xe dù là nhỏ nhất: điều khiển ghế ngồi, điềukhiển mở cốp, điều khiển âm thanh đều có một hộp điều khiển riêng Tất cả các hộpnày đều phải được kết nối với nhau mới có thể lấy tín hiệu của nhau ví dụ hộp điềukhiển hộp số TCM lấy tín hiệu tốc độ động cơ, tín hiệu bàn đạp ga để điều khiển sangsố; tín hiệu tốc độ xe hiển thị trên đồng hồ taplo lấy từ hộp điều khiển hộp số

Nếu như vẫn sử dụng kiểu kết nối truyền thống bằng dây điện thông thường từng điểmmột với nhau theo kiểu point to point thì đường dây của một chiếc xe sẽ rất phức tạp,

có thể cabin xe sẽ thu lại rất nhỏ chừa không gian cho dây điện hoặc kích thước của xe

sẽ tăng lên rất nhiều mới có thể chứa đầy tất cả dây điện

Mạng giao tiếp trên ô tô và mạng giao tiếp trên phương tiện giao thông nói chung(Vehicle Bus) là hệ thống các hộp điều khiển trên cùng một chiếc xe (ECM, TCM,BCM, ABS…) có thể giao tiếp trao đổi thông tin qua lại lẫn nhau mà không cần phảităng thêm số lượng dây dẫn để đáp ứng nhu cầu đó

Ngày nay, tất cả các phương tiện từ ô tô con, xe tải, đầu kéo, máy công trình, máy bay,

xe quân sự, thậm chí cả xe máy cũng đều sử dụng mạng giao tiếp nhằm tối ưu điềukhiển và hạn chế dây dẫn

Từ điển định nghĩa về mạng là "bất kỳ sự kết hợp giống như mạng nào của các sợi,đường, tĩnh mạch, đoạn hoặc tương tự" Nói cách khác, đó là trạng thái của một sốphương tiện được kết nối với nhau Giả sử rằng phương tiện này là một máy tính Sau

đó, mạng máy tính được tạo ra và một môi trường trong đó nhiều máy tính được kếtnối để chia sẻ thông tin Nói cách khác, mạng máy tính là một môi trường trong đó cácmáy tính "nói chuyện" với nhau, và chúng ta gọi quá trình này là "giao tiếp".Giao tiếpyêu cầu một quy tắc nhất định, và quy tắc này được gọi là giao thức

Mạng giao tiếp có ưu điểm là chỉ sử dụng rất ít dây dẫn (1 hoặc 2 dây) nhưng dữ liệutruyền tải cực kỳ nhiều và tốc độ truyển tải cực kỳ nhanh, mỗi hộp điều khiển đều biếtđược tất cả thông tin của tất cả các hộp khác, chỉ có điều là thông tin nào cần cho nó thì

nó sẽ đón nhận, còn lại thông tin gì không cần thiết nó sẽ bỏ qua một bên Hai sợi dâyxoắn lại với nhau là hai dây mạng giao tiếp cụ thể là mạng CAN

CAN là hệ thống mạng giao tiếp trên ô tô phổ biến nhất hiện nay Hệ thống mạng giaotiếp trên ô tô được phát triển từ những năm 1980 tuy nhiên phải đến những năm đầu thế

kỷ 21 thì CAN mới bắt đầu thực sự thịnh hành và xuất hiện trong các xe mới

Kể từ đó cho đến nay, ngày càng nhiều xe ô tô đã được trang bị hệ thống CAN, và ở

Mỹ, đến năm 2008 khi hầu như tất cả các xe ô tô chở khách và xe tải nhẹ bán ra tại Mỹđược trang bị mạng giao tiếp này

Không chỉ có mạng CAN, nhiều mạng giao tiếp khác cũng lần lượt ra đời tùy theo mụcđích sử dụng trên xe với tốc độ truyền và hệ thống sử dụng

2.1.1 Khái niệm về mạng truyền thông

Mạng truyền thông ra đời là quá trình tổng hợp từ các tiến bộ trong kỹ thuật máy tính,

kỹ thuật thông tin Mạng truyền thông công nghiệp nói chung và mạng truyền thôngtrong ngành công nghiệp ô tô nói riêng là một khái niệm chung chỉ các hệ thống mạngtruyền thông số, truyền bit nối tiếp, được sử dụng để nối các thiết bị công nghiệp, cácthiết bị trong một hoặc nhiều hệ thống

2.1.2 Ưu điểm của mạng truyền thông

Thiết lập hệ thống đơn giản hóa: Cho phép tham gia và kiểm soát hiệu quả nhiều chứcnăng kiểm soát Mạng truyền thông thực chất là một dạng đặc biệt của máy tính, so vớimạng máy tính thông thường có những điểm giống và khác như sau:

- Kỹ thuật truyền thông số hay truyền dữ liệu là đặc trưng chung của cả hai lĩnhvực

- Trong nhiều trường hợp, mạng máy tính sử dụng trên ô tô được xem là mộtphần trong mô hình phân cấp công nghiệp

- Yêu cầu về tính thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích trong ô tô caohơn so với mạng máy tính thông thường, trong khi đó mạng máy tính đòi hỏitính bảo mật cao

- Mạng máy tính có phạm vi trải rộng khác nhau

- Sự khác nhau trong phạm vi ứng dụng dẫn đến sự khác nhau trong các yêu cầu

về kỹ thuật cũng như trong kinh tế

- Giảm trọng lượng: Giảm số lượng kết nối dây tín hiệu cần thiết cho mỗi bộ điềukhiển

- Độ tin cậy của hệ thống: Giảm đáng kể các khớp nối (đầu nối) với việc giảm hệthống dây điện

2.1.3 Đặc điểm của mạng truyền thông trên ô tô

Mạng truyền thông ứng dụng trong ô tô có phạm vi áp dụng, tốc độ và giao thức hoạtđộng khác nhau tùy thuộc vào loại mạng truyền thông và các yếu tố này phải được ápdụng một cách thích hợp để đạt được hiệu suất tối ưu

Nếu mạng truyền thông trên xe được cấu hình hoàn toàn bằng mạng truyền thông tốc

độ cao (ví dụ: CAN), thì các bộ điều khiển có truyền dữ liệu nhỏ và không yêu cầu tốc

độ cao (gạt nước, khóa cửa, v.v.) không thể tận dụng hết khả năng truyền dữ liệu tốc độcao Ngược lại, nếu mạng truyền thông trên xe được cấu hình hoàn toàn bằng mạngtruyền thông tốc độ thấp (ví dụ: B-CAN), thì triệu chứng nghẽn cổ chai có thể xảy ratrong quá trình truyền dữ liệu cho bộ điều khiển cho động cơ và đường truyền, đòi hỏikhối lượng lớn truyền dữ liệu trong thời gian gần thực- thời gian

Điều này sẽ làm giảm hiệu suất và giảm độ an toàn của ổ đĩa Ngoài ra, ngay cả khitoàn bộ mạng được cấu hình với tốc độ truyền thích hợp, nếu trên 60 bộ điều khiểnđược cấu hình trong một mạng duy nhất, thì sẽ xảy ra quá tải khối lượng dữ liệu và cóthể gây ra lỗi đường truyền

Theo đó, các kiểu truyền dữ liệu cần được phân loại thành các đặc tính của từng bộđiều khiển, tốc độ truyền, khối lượng dữ liệu và các nhóm phân loại khác, đồng thờicấu hình mạng cho từng nhóm tương ứng

Mạng thông tin liên lạc ứng dụng trong ô tô ngày nay nói chung được phát triển với 3nhóm chính

Đầu tiên là CAN tốc độ cao (C-CAN) cho SRS ECU, nhận tín hiệu nhanh từ các bộđiều khiển liên quan đến an toàn như cảm biến động cơ, truyền động và ESC.

Thứ hai là CAN tốc độ thấp (B-CAN) cho tốc độ truyền thông tốc độ thấp nhưng độ tincậy cao cho các chức năng liên quan đến điều khiển thân xe như BCM, SJB và côngtắc đa chức năng

Thứ ba là CAN tốc độ thấp (M-CAN) cho các thiết bị đa phương tiện, chẳng hạn nhưvideo, âm thanh và bộ khuếch đại (một số kiểu máy sử dụng mạng truyền thông MOSTcho các thiết bị video và thoại)

Ngoài ra, mạng giao tiếp LIN, K-Line và mạng con khác được cấu hình để truyền dữliệu đơn giản hoặc cho công cụ chẩn đoán

Cấu hình mạng cho từng tốc độ truyền thông có thể được phân loại dựa trên các tiêuchuẩn SAE, như trong bảng dưới đây

Phạm vi mạng

LIN

Chẩn đóa và hệ thống xácthực mã hóa

Hệ thống điện thân xe /thiết bị đa phương tiệnB-CAN (Hệ thống điệnthân xe), M-CAN (Đaphương tiện)

Lớp C 125Kbit/s~1Mbit/s High Speed

CAN

Hệ thống truyền lực / điềukhiển khung xe C-CANLớp D Hơn 1Mbit/s MOST Truyền dữ liệu thoại vàvideo âm lượng lớn.

Bảng 2.1: Tốc độ, tín hiệu truyền của một số giao tiếp

Khi quy định khí thải trở nên mạnh mẽ hơn, khối lượng chia sẻ dữ liệu thậm chí lớnhơn đã trở nên cần thiết để cải thiện kiểm soát độ chính xác Mạng truyền thông CANđược phát triển cho mục đích này và được tiêu chuẩn hóa dựa trên ISO 11898.

2.1.4 Các loại giao thức giao tiếp

dữ liệu tương ứng với tín hiệu từ Master Giao tiếp được thực hiện trong giao tiếpđường đơn với 12V trên mỗi đường K-Line chống nhiễu bên ngoài mạnh mẽ do điện

áp cơ bản cao và dải điện áp lớn giữa '1' và '0' nhưng vì tốc độ chậm, mạng này khôngđược sử dụng cho giao tiếp tốc độ cao

Hiện tại, K-Line được sử dụng để xác thực Immobilizer hoặc Button Start System đểkhởi động động cơ

Hình 2.1: Mạng K-line

K-2000 được sử dụng để giao tiếp chẩn đoán (bao gồm cả DATC) cho các bộ điều khiểnkhông giao tiếp qua CAN, cũng như giao tiếp đầu vào từ xa BCM (không bao gồmSmart Key)

 Giao tiếp CAN

CAN hỗ trợ tốc độ tối đa 1Mbit/s (dựa trên C-CAN) giữa các bộ điều khiển và dữ liệuđược truyền đến Multi Master theo các quy tắc được xác định trước Giao tiếp CANchủ yếu được chia thành CAN tốc độ cao và CAN tốc độ thấp CAN tốc độ thấp được

sử dụng cho hệ thống điện thân xe được thiết kế để xử lý ngay cả đầu nối BUS bị lỗi,ngắt kết nối hoặc ngắn mạch B-CAN mà chúng ta biết là CAN FTLS (Tốc độ chịu lỗithấp)

Giao tiếp CAN có biến thể hẹp '1' và '0' để thay đổi điện áp nhanh chóng để đạt đượcgiao tiếp tốc độ cao Theo đó, '1' và '0' được phát hiện dựa trên sự chênh lệch điện ápgiữa hai đường dây

Nguyên tắc giao tiếp cho cả B-CAN và C-CAN đều giống nhau, nhưng mức điện ápdựa trên ứng dụng và các triệu chứng lỗi đường dây giao tiếp là khác nhau Trongtrường hợp C-CAN, sự cố giao tiếp xảy ra nếu một trong hai đường dây bị ngắt kết nối

vì không thể phát hiện sự chênh lệch điện áp Nhưng trong trường hợp B-CAN CAN), liên lạc vẫn được duy trì mặc dù một trong các đường truyền bị lỗi (giao tiếpqua 1 đường) Nhưng trong trường hợp như vậy, hãy lưu ý rằng tốc độ truyền dữ liệu

(M-có thể bị chậm lại hoặc lỗi dữ liệu (M-có thể xảy ra

Hiện tại, CAN được sử dụng để chia sẻ thông tin giữa các bộ điều khiển, giao tiếp chẩnđoán và điều khiển phương tiện tổng thể

Hình 2.2: Mạng giao tiếp CAN

 Giao tiếp LIN

Giao tiếp CAN có lợi ích là có thể truyền / nhận khối lượng lớn dữ liệu ở tốc độ cao.Nhưng không cần sử dụng giao tiếp CAN cho các bộ điều khiển không yêu cầu truyền

dữ liệu tốc độ cao, điều này có thể làm tăng chi phí Theo đó, mạng phụ duy trì tốc độtrung bình được thiết lập bên dưới mạng truyền thông CAN và một trong những mạng

đó là giao tiếp LIN

Đặc điểm của giao tiếp LIN là nó sử dụng giao tiếp 1 đường dây với điện áp cơ bản12V, và các bộ điều khiển được phân loại là thiết bị Master hoặc Slave Khi bộ điềukhiển chính gửi tín hiệu yêu cầu dữ liệu trong khoảng thời gian do hệ thống thiết lập,

bộ điều khiển Slave sẽ thêm dữ liệu phản hồi vào tín hiệu tiêu đề do bộ điều khiểnchính gửi để hoàn tất giao tiếp

Nó thường được áp dụng trong hệ thống hỗ trợ đỗ xe bao gồm BCM (Master) và Cảmbiến siêu âm (Slave)

Hình 2.3: Mạng giao tiếp LIN

 Giao tiếp MOST

Các bộ điều khiển tạo nên hệ thống đa phương tiện chia sẻ thông tin qua mạng CAN Nhưng không thể xử lý video độ nét cao và dữ liệu khối lượng lớn theo thờigian thực thông qua giao tiếp CAN Do đó, mạng MOST hỗ trợ 25Mbit /s được ápdụng cho một số hệ thống điều khiển âm thanh và video nhất định Đặc điểm chính

M-là mạng MOST được kết nối qua cáp quang và được định cấu hình theo cấu hìnhvòng tròn Mạng truyền thông MOST có khả năng chống nhiễu bên ngoài rất cao.Mạng truyền thông MOST hỗ trợ 150Mbit/s

Hình 2.4: Mạng giao tiếp MOST

Bảng 2.2: Bảng so sánh giữa các mạng giao tiếp

Loại K-line KWP 2000 LIN

FTLS CAN (B-CAN)

HS CAN (C-CAN) Mức độ

Tiêu

ISO 11898-1 ISO 11898-3

Multi Masters

RING Configuration

125Kbit/s)

500Kbit/s (Lên đến:

1Mbit/s)

25Mbit/s (Lên đến: 150Mbit/s) Điện

· Hệ thống tiện nghi

· Hệ thống hỗ trợ đỗ xe

· Điện thân

xe · Hệ thống

đa phương tiện

· Truyền động · Kiểm soát khung gầm

· Đa phương tiện

Sự cố đường truyền (1 line)

· Giao tiếp chính xác với đường truyền

sự cố

· Chống lại sự nhiễu từ bên ngoài.

2.2 Tổng quan về mạng CAN trên xe ô tô

2.2.1 Lịch sử hình thành

Số lượng bộ điều khiển phải phát hiện và kích hoạt các cảm biến và cơ cấu chấp hànhcần phải tăng lên để có thể thực hiện các hoạt động điều khiển khác nhau trên xe thôngqua mạng liên lạc Điều này dẫn đến tăng chi phí Nhưng với những cải tiến về hiệusuất trong vi mạch liên quan đến giao tiếp và giảm chi phí thông qua sản xuất hàngloạt, hệ thống mạng truyền thông hiện nay hiệu quả hơn so với việc tăng hệ thống dâycho từng bộ điều khiển

CAN được Bosch GmbH phát triển từ năm 1983, sau đó đã chính thức ra mắt vào năm

1986 và được công nhận bởi SAE hiệp hội các kĩ sư ô tô Mỹ, có trụ sở đặt tại DetroitMichigan Vào những năm đầu tiên sau khi ra mắt, Intel và Philips là hai nhà sản xuấtđầu tiên sản xuất chip xử lý cho CAN (1987) và Mercedes-Benz W140 là chiếc ô tôthương mại đầu tiên được trang bị CAN Ngày nay, gần như toàn bộ các dòng ô tô hiệnđại đều có hỗ trợ CAN và hầu như tất các các nhà sản xuất chip lớn trên thế giới đềusản xuất ra các dòng chip có tích hợp CAN như Siemens, Motorola, NEO, Infineon,Mitsubishi, TI… Ngoài nền công nghiệp ô tô, CAN còn được ứng dụng rộng rãi trongcác ngành công nghiệp tự động hóa, đóng tàu, tàu ngầm, nông nghiệp, y khoa nhờ vàocác ưu điểm về độ tin cậy của mình

Từ lúc giới thiệu lần đầu đến hiện tại, Bosch đã cho ra rất nhiều phiên bản khác nhaucho CAN, nhưng đại ý có thể tóm lại đơn giản như sau:

- CAN 1.0

- CAN 2.0

+ CAN 2.0 A : CAN tiêu chuẩn, 11-bit ID

+ CAN 2.0 B tiêu chuẩn: CAN tiêu chuẩn, 11-bit ID

+ CAN 2.0 B mở rộng: CAN mở rộng, 29-bit ID

Vào năm 1993, hiệp hội ISO đã phát hành tài liệu tiêu chuẩn hóa cho CAN thông quaISO 11898 (Cần lưu ý rằng tiêu chuẩn của ISO không phải là toàn bộ các đặc tính củaCAN mà Bosch qui định)

ISO 11898-1: CAN lớp liên kết – dữ liệu_ CAN tốc độ cao

ISO 11898-2: CAN lớp vật lý_ CAN tốc độ cao

ISO 11898-3: CAN lớp vật lý_ CAN tốc độ thấp

Theo sau ISO 11898, còn rất nhiều phiên bản khác nhằm tiêu chuẩn hóa CAN tính đếnthời điểm hiện tại

 Ưu điểm của mạng CAN

Đơn giản, chi phí thấp: Bus CAN chỉ có 2 dây giúp kết nối các module điều khiển vớinhau dễ dàng hơn khi so sánh với cách làm truyền thống Việc này giúp cho việc lắpđặt, sửa chữa, bảo trì hệ thống khi có sự cố một cách dễ dàng

Tạo ra một giao thức chung để nhiều nhà cung cấp khác nhau có thể phát triển cácmodule điều khiển tương thích với nhau

Tính ưu tiên của thông điệp (Prioritization of messages): mỗi thông điệp được truyền

từ một nút (node) hay trạm (station) trên bus CAN đều có mức ưu tiên Khi nhiềuthông điệp được truyền ra bus cùng một lúc thì thông điệp nào có mức ưu tiên cao nhất

sẽ được truyền đi; Các thông điệp có mức ưu tiên thấp hơn sẽ được truyền khi các lệnh

ưu tiên được thực hiện Việc xác định mức ưu tiên của thông điệp dựa trên các quyđịnh trong chuẩn ISO11898

Cấu hình linh hoạt: cho phép thiết lập cấu hình bao gồm thời gian bit, thời gian đồng

bộ, độ dài dữ liệu truyền, dữ liệu nhận

Nhận dữ liệu đa điểm với sự đồng bộ thời gian: một thông điệp có thể được nhận bởinhiều node khác nhau trong bus cùng lúc Tất cả các node trên bus đều có thể thấythông điệp đang truyền trên bus, tùy vào cấu hình ở mỗi node mà node sẽ quyết định cóchấp nhận thông điệp này hay không

Nhiều master (Multimaster ): có thể quản lí từ nhiều nguồn

Phát hiện và báo lỗi: Mỗi thông điệp có kèm theo mã CRC (Cyclcic Redundancy Code)

để thực hiện kiểm tra lỗi Nếu lỗi xuất hiện, node nhận sẽ bỏ qua thông điệp lỗi vàtruyền khung báo lỗi (error frame) lên bus CAN Mỗi node trong bus có một bộ đếm

quản lý lỗi truyền nhận riêng để xác định trạng thái lỗi của chính nó Nếu lỗi xuất hiệnquá nhiều, một node có thể tự động ngắt khỏi bus Ngoài ra còn một số dạng lỗi khác

có thể được phát hiện với chuẩn CAN

Tự động truyền lại các thông điệp bị lỗi khi bus rảnh Một thông điệp được truyền rabus nếu bị lỗi thì sẽ không mất đi mà node truyền thông này sẽ giữ nó lại và tự độngphát lại thông điệp này khi bus rảnh cho đến khi thành công Điều này giúp đảm bảotính toàn vẹn dữ liệu trong bus

 Các định nghĩa

Node (Statation): là một thành phần kết nối đến bus CAN thông qua 2 dây

CAN_H và CAN_L Node này là các bo mạch hoặc module điều khiển

Hình 2.5: Minh họa một mạng CAN

Hình 2.6: Minh họa một mạng CAN trong xe hơi sử dụng các chip Motorola Mỗi một nút CAN yêu cầu phải có một vi điều khiển (microcontroller - MCU) kết nốivới một bộ điều khiển CAN Bộ điều khiển CAN sẽ được kết nối với bộ chuyển đổiCAN, hay bộ truyền-nhận hoặc bộ thu-phát, (CAN – Transceiver) thông qua mộtđường ra dữ liệu nối tiếp (Tx) và một đường vào dữ liệu nối tiếp (Rx) Đường Vref làđiện áp ra tham khảo cung cấp một mức điện áp danh định bằng 0.5×Vcc = 0.5×5 =2.5V.

Hình 2.7: Minh họa một Node

Thông điệp (Message): Thông tin trên bus CAN được gửi dưới dạng các thông điệp có

định dạng cố định Các thông điệp có thể khác nhau nhưng độ dài (số bit trong mộtthông điệp) là có giới hạn và được giới hạn về độ dài Khi bus rảnh (IDLE) thì bất kỳnode nào trên bus đều có thể bắt đầu truyền một thông điệp mới Thông điệp đượctruyền thông qua 4 loại khung (frame) khác nhau là khung dữ liệu (Data frame), khungyêu cầu hay khung điều khiển (remote frame), khung báo lỗi (Error frame) và khungbáo quá tải (Overload frame)

Microcontroller – MCU thực thi các chức năng chính, điều khiển chính của một

node Thực hiện cấu hình hoạt động cho CAN controller, phân phối dữ liệu cầntruyền đến CAN controller, lấy dữ liệu nhận từ CAN controller để sử dụng cho hoạtđộng của Node

CAN controller thực thi các xử lý về truyền nhận dữ liệu, báo lỗi, tính toán thời

gian bit, theo tiêu chuẩn CAN quy định, phát dữ liệu cần truyền dạng số (theo mứclogic 0/1) ra chân Tx, nhận dữ liệu dạng số qua chân Rx CAN controller có thể làmột chip (vi mạch) độc lập, ví dụ như MCP2515 của Microchip, hoặc là một ngoại

vi được tích hợp bên trong vi điều khiển, ví dụ như LPC2290 của NXPSemiconductors

CAN transceiver hoạt động như bộ chuyển đổi từ tín hiệu số (mức logic 0/1) trên

đường Tx thành tín hiệu tương tự trên bus CAN và ngược lại, chuyển đổi từ tín hiệutương tự trên bus CAN (CAN_H và CAN_L) thành tín hiệu trên đường Rx

Bit: Viết tắt của chữ số nhị phân Đơn vị thấp nhất của chữ số nhị phân cho biết "1"

và "0"

Khung: Nhóm các chuỗi bit trong một tần số nhất định Nói cách khác, nó là một

đơn vị truyền một dữ liệu hoàn chỉnh duy nhất

Gateway Module

Nếu có nhiều loại mạng khác nhau trong xe, đôi khi cần phải kết nối các mạng vớinhau Mô-đun cổng trong mạng xe giống như một khái niệm về trung tâm kết nối cácmạng sử dụng giao thức truyền thông khác nhau Nó chủ yếu có 2 chức năng chính

Chia sẻ thông tin mạng

Mạng lưới phương tiện được chia chủ yếu thành 3 loại Đó là hệ thống truyền lực (lái

xe và an toàn), hệ thống điện thân xe và đa phương tiện Mỗi mạng này được cấu hìnhđộc lập, nhưng để thực hiện các chức năng điều khiển của nó, một số thiết bị yêu cầuthông tin từ bộ điều khiển trên mạng khác

Trong trường hợp phanh đỗ xe điện tử (EPB), hệ thống yêu cầu tín hiệu công tắc cửabên người lái nhưng tín hiệu này được phát hiện bởi SJB (hộp cầu chì thông minh),thuộc mạng hệ thống điện thân xe Trong khi EPB và SJB đều được kết nối thông quamạng truyền thông, về mặt lý thuyết nó có thể nhận tín hiệu trực tiếp để điều khiển.Nhưng điều đó là không thể trong thực tế Bởi vì EPB được kết nối với C-CAN và SJBđược kết nối với B-CAN, và hai nhóm mạng sử dụng giao thức khác nhau

Một mô-đun được cài đặt giữa hai mạng để liên kết các tín hiệu giao thức khác nhauvới nhau Mô-đun này có vai trò tương tự như thông dịch ngôn ngữ Mô-đun này đượcgọi là Mô-đun cổng

Mục đích của Mô-đun Gateway như sau

- Giải pháp khác biệt về tốc độ truyền thông giữa các mạng

- Liên hệ các tín hiệu giao thức khác nhau

Chia sẻ thông tin cần thiết sau khi định cấu hình mạng

Có 1 đến 3 mô-đun đảm nhận vai trò cổng vào trong xe Nói chung, IPM, BCM, DATC

và Mô-đun cụm hoạt động như mô-đun cổng

Mô đun cổng Chức năng của cổng

BCM  Chia sẻ thông tin giữa C-CAN và B-CAN

Cluster,

DATC

• Chia sẻ thông tin giữa C-CAN và M-CAN

• Cluster or DATC hoạt động như gateway nhưng tùythuộc vào dòng xe

IPM • Xu hướng mới nhất trong mạng lưới xe là chia sẻthông tin giữa C-CAN, B-CAN và M-CAN qua IPM

Bảng 2.3: Vai trò của các cổng giao tiếp

Giao tiếp chuẩn đoán dữ liệu

Trong một số mô hình gần đây, mô-đun gateway được sử dụng để giao tiếp giữa mạng

Phương pháp UDS được áp dụng gần đây sử dụng hoàn toàn CAN bus và hỗ trợ giaotiếp giữa bộ điều khiển và công cụ chẩn đoán Công cụ chẩn đoán có thể giao tiếp trựctiếp với SJB được cấu hình trong mạng B-CAN thông qua đường dây C-CAN của thiết

bị đầu cuối Chẩn đoán trên bo mạch Tại thời điểm này, BCM chỉ hỗ trợ tốc độ giaotiếp và giao thức giữa công cụ chẩn đoán và SJB, và không đóng vai trò trực tiếp trongquá trình chẩn đoán Hệ thống này được áp dụng trong các mẫu xe gần đây

Nói chung, trạng thái lõm xuống của đường dây liên lạc là khi điện áp kéo lên được bộđiều khiển phát hiện được duy trì trong đường dây liên lạc và trạng thái trội là khi điện

áp kéo lên được nối đất bởi một bộ điều khiển nhất định và điện áp được thay đổi thành0V

Nếu cả hai trạng thái trội và lặn xuất hiện đồng thời (ⓐ bộ điều khiển xuất ra tín hiệulặn, ⓑ bộ điều khiển xuất ra tín hiệu trội), thì điện áp trạng thái lặn đi vào đất trạng thái

ưu thế và đầu ra được duy trì ở trạng thái trội Trạng thái trội sẽ được biểu thị là "0" vàtrạng thái lặn sẽ được biểu thị là "1"

Hình 2.9: Hai bộ điều khiển

 Trạng thái của dòng lệnh khi cả ⓐ, ⓑ của bộ điều khiển không hoạt động: mứclặn

 Trạng thái của dòng lệnh khi ít nhất một phần của ⓐ, ⓑ ở phía bộ điều khiểnđang hoạt động: mức trội

 Dòng dữ liệu

Sử dụng giao tiếp CAN làm ví dụ để mô tả luồng dữ liệu, vì nó là kiểu mạng phươngtiện được sử dụng rộng rãi nhất Máy vi tính (MC), bộ điều khiển CAN và bộ thu phátCAN đảm nhiệm vai trò cấu hình dữ liệu và truyền (nhận) dữ liệu khi truyền (nhận) dữliệu dạng tín hiệu Đầu tiên, MC gửi dữ liệu để truyền đến bộ điều khiển CAN, vàkhung được thực hiện theo giao thức và được gửi đến bộ thu phát CAN Sau đó bộ thuphát chuyển đổi chi tiết khung thành điện áp ('1', '0') và gửi tín hiệu đến bus Việcchuyển đổi ở máy thu được thực hiện theo thứ tự ngược lại với máy phát

Hình 2.10: Dòng dữ liệu của bộ điều khiển

· Nó thường được nhúng trong MC.

Bộ thu phát

(CAN

Transceiver)

· Đó là một thuật ngữ được tạo ra bằng cách kết hợp bộ phát

và bộ thu Nó được kích hoạt để làm cả hai chức năng

· Tạo điện áp cơ sở CAN bus và sự thay đổi điện áp '1' và '0'dựa trên tín hiệu khung dữ liệu được gửi từ bộ điều khiểnCAN và gửi tín hiệu đến bus Ngoài ra, nó đọc mức điện ápbus và gửi dữ liệu đến bộ điều khiển CAN

Bảng 2.4: Vai trò của các bộ phận

2.2.2 Giá trị của CAN BUS

Truyền dữ liệu giữa các bộ điều khiển trong mạng được truyền/nhận sau khi xác định sự thay đổi điện áp Sự thay đổi như vậy được thực hiện dưới dạng điện áp '1' (Recesssive) và '0' (Dominant), và chúng được tạo ra bởi bộ thu phát.

Giao Mức điện áp (Bit) Đặc tính Mức trội &

thức mức lặn

C-CAN

·‘1’ và ‘0’ được xác định bởi sự chênh lệch điện áp ở Hight/Low

·High: tăng lên 3.5V

so với điện áp cơ sở 2.5V

·Low: giảm xuống 1.5V so với điện áp cơ

·Trên 2V: Dominant (‘0’)

B-CAN

··‘1’ và ‘0’ được xác định bởi sự chênh lệch điện áp ở Hight/Low

·High: tăng lên 3.5V

so với điện áp cơ sở là 0V

·Low: giảm xuống 1.5V với điện áp cơ sở

·Dưới 2V: Dominant (‘0’)

Hình 2.11: Một phần của bộ thu phát tín hiệu

Điện áp cơ sở BUS: 2,5V được đo khi bus ở chế độ không tải, và như được chỉ ra

trong mạch ⓔ bên trong bộ thu phát, điện áp cơ bản được phát hiện thông qua sụt áp

Điện áp mức trội (‘0’)

Hai FET được kích hoạt đồng thời bởi trình điều khiển ⓐ để xuất ra tín hiệu ưu thế.Khi FET ⓒ, ⓓ được kích hoạt, nguồn 5V chạy ở đường Cao qua FET đến đường bus,

và 3.5V được duy trì thông qua sụt áp

Cũng trong dòng thấp, điện áp cơ bản 2,5V của dòng bus được kết nối với đất dòngthấp khi FET được kích hoạt, và điện áp giảm xuống còn 1,5V Tại thời điểm này, nếu

sự chênh lệch điện áp giữa các đường high và low trở thành 2V, thì bộ điều khiển nhậntín hiệu sẽ phát hiện tín hiệu là tín hiệu trội

Điện áp mức lặn (‘1’)

Nếu trình điều khiển không được kích hoạt khi dữ liệu được truyền đi, thì BUS duy trì2,5V Không có sự khác biệt về điện áp giữa hai đường và bộ điều khiển nhận tín hiệu

sẽ phát hiện tín hiệu là tín hiệu lặn

Kiểm tra mức điện áp (Phản hồi)

Tín hiệu điện áp được phát hiện bởi BUS bằng cách kích hoạt FET được đưa vào BUS

và bộ thu nơi tín hiệu được gửi đến Tín hiệu do trình điều khiển gửi có thể được kiểmtra nếu nó được gửi đến BUS mà không bị lỗi bằng cách so sánh hai tín hiệu này Nếutín hiệu được gửi đến BUS khác với tín hiệu được phát hiện bởi máy thu, quá trìnhtruyền được xác định là lỗi và tiến hành kiểm soát lỗi

Truyền / nhận dữ liệu trong BUS

Dữ liệu được gửi bởi bộ điều khiển đích cũng được gửi bằng cách thay đổi mức điện ápvới cùng một phương pháp Tín hiệu này được nhận bởi bộ thu ⓑ và đi qua mạch visai, và sự chênh lệch điện áp giữa Cao và Thấp được đọc Nếu bộ điều khiển đíchtruyền tín hiệu tuân theo mức điện áp xác định trước, thì '1' và '0' được xác định bởi sựkhác biệt về điện áp trong hai đường và hoàn tất quá trình truyền tới Bộ điều khiểnCAN theo trình tự

Bộ thu phát lặp lại quá trình này và xuất ra dạng sóng CAN, là sự kết hợp '1' và '0'trong đường truyền thông

Ví dụ nếu dữ liệu được gửi bởi bộ điều khiển bao gồm (Tốc độ: 1Kbit /s, 1 Frame:138bit), thì trình điều khiển phải lặp lại quá trình BẬT / TẮT lên đến 138 lần để gửihoàn toàn dữ liệu và sự lặp lại như vậy có thể thực hiện 1.000 lần mỗi 1 giây

Chế độ ngủ

Không cần duy trì mạng liên lạc nếu IG của xe bị tắt Tại thời điểm này, hệ thống liênlạc được tắt hoặc chuyển sang chế độ ngủ

▶ C-CAN

C-CAN bao gồm các bộ điều khiển được yêu cầu khi xe đang lái, do đó không cần giaotiếp khi ở trạng thái IGN OFF Một số bộ điều khiển tham gia khởi tạo trong mộtkhoảng thời gian nhất định sau khi IGN OFF, nhưng sau đó, hệ thống giao tiếp bị OFF.Điện áp bus được duy trì ở 0V, và trạng thái giao tiếp bình thường được khôi phục khiIGN ON

▶ B-CAN

Bộ điều khiển điều khiển hệ thống điện thân xe hoạt động bất kể trạng thái IGN Điềunày là do nó phải luôn sẵn sàng nhận tín hiệu điều khiển và bật đèn đuôi khi người láibật công tắc Theo đó, các bộ điều khiển trong mạng B-CAN duy trì trạng thái giao tiếpbình thường sau khi IGN OFF, và sau đó chuyển sang chế độ ngủ sau một khoảng thờigian nhất định (ví dụ: khoảng 60 giây sau khi vào Chế độ ARM) Tại thời điểm này,điện áp bus cho đường cao được duy trì ở 0V và 12V cho đường thấp

Bộ thu phát trong bộ điều khiển luôn theo dõi trạng thái bus ngay cả trong chế độ ngủ.Nếu một bộ điều khiển nào đó cố gắng giao tiếp Wake-Up, tín hiệu sẽ được xử lý ngaylập tức và điều khiển hệ thống điện cơ thể được thực hiện

2.2.3 Cấu trúc mạng CAN

2.2.3.1 Đường truyền

Phương tiện truyền dẫn được yêu cầu để truyền dữ liệu thông qua bộ thu phát bởi bộđiều khiển trong mạng

Hầu hết thông tin liên lạc trong xe được thực hiện thông qua dây đồng Đây không phải

là vấn đề đối với giao tiếp K-line hoặc LIN với tốc độ truyền tải chậm và sự thay đổiđiện áp lớn Nhưng trong trường hợp giao tiếp CAN với đường truyền dữ liệu tốc độcao, nó có thể dẫn đến một số vấn đề Theo đó, hai đường dây mạng CAN BUS đượckết nối theo dạng dây xoắn đôi như hình dưới đây

 Giảm thiểu nhiễu bên ngoài