TOYOTA đào tạo kỹ thuật viên ô tô (Kỹ Thuật Viên 2) - P9

TOYOTA đào tạo kỹ thuật viên ô tô (Kỹ Thuật Viên 2) Tài liệu của TOYOTA đào tạo kỹ thuật viên cao câp 2

-0-Khái quát về MPX

Khái quát về chương

Chương này trình bày về khái quát MPX

· Khái quát

· MPX là gì?

· BEAN là gì?

Khái quát Khái quát

khiển điện tử một cách nhanh chóng

ã Nhiều hệ thống khác nhau

ã Điều khiển chính xác Vấn đề đặt ra là sự gia tăng mạnh của số lượng dây điện

Để đối phó với điều này, mỗi nhà sản xuất ôtô đã chủ động phát triển MPX (Multiplex Communication System) Một ECU điều khiển từng hệ thống mà đã được kết nối với nhau tạo nên hệ thống MPX

(1/1)

Việc áp dụng MPX mang lại những ưu điểm sau

ã Nó làm giảm số lượng dây điện

ã Việc chia sẻ thông tin cho phép giảm số lượng công tắc, cảm biến và bộ chấp hành

ã Do ECU nằm gần công tắc và cảm biến sẽ đọc thông tin của tín hiệu và truyền tín hiệu đến các ECU khác, chiều dài của dây điện có thể rút ngắn lại

(1/1)

*1: Liên lạc một chiều tốc độ thấp (Công tắc chính cửa sổ điện đến ECU thân xe 1 kbps)

*2: Hệ thống thông tin phức đa chiều đầu đủ hành đầu của Toyota (4 ECU, chuẩn 5 kbps tương tự như BEAN)

*3: Mở rộng đến 11 ECU để hỗ trợ máy chẩn đoán

*4: Mở rộng đến 28 ECU và áp dụng hệ thống thông tin thân xe nhiều đường truyền và ECU trung tâm

(1/1)

1 MPX là gì?

Một hệ thống trong đó có nhiều ECU được kết nối với nhau bằng một đường truyền tín hiệu đơn (đường truyền) và dữ liệu hay tin nhắn được truyền giữa các ECU qua đường truyền này

Để áp dụng MPX, Toyota đã phát triển một chuẩn thông tin liên lạc mới tên là BEAN (Body Electronics Area Network - Mạng Điện Tử Thân Xe)

Hãy lưu ý rằng một bộ điều khiển độc lập (ECU) được nối với đường truyền gọi là một “điểm nút” trong MPX

2 Điểm nút

Khái niệm này có nghĩa ban đầu là “giao điểm” và để cho biết một cấu trúc lôgíc của mạng

Một mạng máy tính bao gồm nhiều cổng và thiết bị

“Điểm nút” sẽ số hoá các bộ phận này và quyết định cấu trúc hay chức năng Trong mạng thông tin đa chiều,

“Nút” có nghĩa là ECU

Tham khảo:

Đường truyền tín hiệu

(1/1)

Tham khảo Đường truyền tín hiệu

Các cực của đường truyền tín hiệu dùng trong hệ thống MPX thường

được ký hiệu là MPX1, MPX2 v.v

Khi tranzitor được bật lên, mức truyền dẫn sẽ trở nên cao = “1” Điều này

được gọi là trạng thái Trội Khi Tranzistor tắt đi, mức truyền dẫn trở nên thấp= ‘’0’’ Đây được gọi là trạng thái Lặn

Nếu có bất kỳ một Nút được nối với đường truyền tín hiệu phát ra “1”, mức tín hiệu truyền dẫn sẽ là “1”

Chỉ khi tất cả các nút phát tín hiệu “0” sẽ làm cho mức tín hiệu truyền dẫn

là “0”

(Nút mà phát ra tín hiệu “1” trước những nút khác.)

Gợi ý:

ã Trạng thái Trội Trạng thái của đường truyền là “trội” (hay “Chủ động” “1” trong hệ thống BEAN

ã Trạng thái Lặn Trạng thái của đường truyền là “Lặn” (hay “Thụ động” “0” trong hệ thống BEAN

Các chức năng của đường truyền trong quá trình truyền và nhận tín hiệu

là như sau

1 Trong khi truyền

Từng nút sẽ theo dõi trạng thái truyền dẫn trong khi truyền dữ liệu (để quyết định và đánh giá RSP)

2 Trong khi nhận

Mặc dù không có nút nào có thể truyền dữ liệu khi đang nhận, bộ phận phát có thể chỉ được kích hoạt tại thời điểm đang nhận RSP (tín hiệu ACK hoặc NAK được phát ra)

Gợi ý:

RSP, ACK, và NAK sẽ được giải thích sau trong phần “Chi tiết về thông điệp”

(1/1)

1 Mạch kết nối khép kín

Trong hệ thống BEAN, đường truyền tín hiệu không

ở dạng đường truyền thông thường mà ở dạng vòng tròn

Kết quả là, độ tin cậy ngăn ngừa mất tín hiệu đường truyền bị đứt được tăng lên

ã Đường truyền thông thường Nếu dây bị đứt, liên lạc giữa các ECU sau điểm đứt

sẽ bị mất

ã Đường truyền BEAN Cấu trúc dạng mạch khép kín cho phép việc liên lạc

được tiếp tục bằng cách dùng đường truyền khác nếu đường truyền tín hiệu bị đứt

GợI ý:

Nếu đường dây trong mạng bị đứt nhiều hơn một

điểm, việc liên lạc sẽ không thực hiện được

(1/1)

Khi sử dụng xe, MPX ở trong trạng thái “Sẵn sàng”, tuy nhiên khi hệ thống nhận thấy rằng lái xe đã rời khỏi xe, nó sẽ dừng việc liên lạc giữa mọi điểm nút (ECU) để tránh dòng điện rò Trạng thái này được gọi là “ trạng thái nghỉ” Lúc này, tất cả ECU ở trong chế độ tiết kiệm năng lượng ngoại trừ chức năng

“Phát hiện trạng thái sẵn sàng”

Trạng thái nghỉ và sẵn sàng thay đổi như sau:

(1) Khi hệ thống phát hiện thấy trạng thái mà lái xe đã rời khỏi xe, tất cả các nút sẽ dừng việc liên lạc Trạng thái này được gọi là trạng thái Ngh ỉ

(2) ECU trong hệ thống chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lượng, ngoại trừ chức năng phát hiện chế độ sẵn sàng

(3) Khi đang ở chế độ nghỉ, nếu có bất kỳ công tắc có liên quan nào được kích hoạt (Ví dụ, khi lái xe mở cửa hay mở khóa cửa bằng ch ìa) ECU phát hiện thấy có hoạt động sẽ thoát khỏi chế độ tiết kiệm năng lượng và bắt đầu truyền tín hiệu trở lại

(4) Tại thời điểm đầu tiên của quá trình truyền dữ liệu sau khi đã sẵn sàng, nó sẽ gửi một thông báo “Sẵn sàng” đến các ECU khác để khôi phục hoạt động

GợI ý:

Khi khóa điện được đặt ở vị trí ACC hay LOCK và tất cả các cửa đóng, và một thời gian sau khi công tắc cuối cùng hoạt động, các ECU sẽ đồng thời chuyển sang chế độ Nghỉ Khi một ECU khôi phục từ chế độ Nghỉ, nó sẽ đánh thức các ECU khác

(1/1)

Các phương pháp sau đây được sử dụng để truyền tín hiệu 1 BEAN (Body Electronics Area Network -Mạng Điện Tử Thân Xe)

(1) Tốc độ truyền: 10 kbps (bps: bit trên giây) (2) Hệ thống này được dùng cho hệ thống MPX trong các hệ thống điều khiển của xe

2 Truyền một chiều

(1) Tốc độ truyền: 1000 bps (2) Thực hiện truyền tín hiệu giữa công tắc chính cửa sổ điện và ECU thân xe

Đây chỉ là việc giao tiếp một chiều đến ECU định trước do hệ thống truyền tín hiệu một chiều

3 AVC-LAN (Audio Visual Communication - Local Area Network [Truyền tín hiệu cho hệ thống nghe nhìn - Mạng cục bộ])

(1) Tốc độ truyền: 17 kbps (2) Hệ thống này được sử dụng để truyền tín hiệu cho hệ thống âm thanh, hệ thống dẫn đường v.v

4 UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitting [Truyền/Nhận dữ liệu nối tiếp không đồng bộ])

(1) Tốc độ truyền: 9600 - 19200 bps (2) Hệ thống này được dùng trong việc truyền tín hiệu giữa các ECU có liên quan

đến việc điều khiển xe: giữa ECU động cơ và ECU điều khiển trượt, ECU động cơ và ECU của xe HV (xe dùng động cơ lai) v.v

5 Truyền dữ liệu nối tiếp

(1) Tốc độ truyền: 333 bps (2) Hệ thống này được dùng trong việc truyền tín hiệu giữa bộ nh ận tín hiệu điều khiển khóa cửa điện và ECU thân xe v.v

6 Truyền dữ liệu thông minh

(1) Tốc độ truyền: 125 kbps (2) Hệ thống này được dùng trong việc truyền tín hiệu giữa các ECU động cơ bên trái và ECU động cơ bên phải v.v

Tham khảo:

bps: Viết tắt của từ “Bits Per Second” (Tốc độ truyền tín hiệu)

ã Đơn vị của tốc độ truyền tín hiệu

ã Tốc độ truyền thông tin giữa 2 cực được gọi là tốc độ truyền

ã Nó biểu diễn số bít truyền trong 1 giây Ví dụ, nếu truyền 100 bít trên giây, tốc độ tín hiệu là 100 bps

(1/1)

BEAN là gì? Mô tả

1 Khái quát

BEAN là một chuẩn (giao thức) thông tin đa chiều mà được thiết lập để truyền dữ liệu giữa các ECU điều khiển những thiết bị điện hay điện tử (Được sử dụng đặc biệt cho các sản phẩm của Toyota)

2 Chuẩn (giao thức)

Chuẩn hay giao thức là những quy tắc cần thiết để quản lý việc truyền tín hiệu giữa các loại thiết bị và máy tính khác nhau Chúng quy định các trạng thái khác nhau, như phần cứng và phần mềm, cho việc truyền tín hiệu

Ví dụ, định dạng của dữ liệu truyền đi hay những ký hiệu truyền phải được xác định trước giữa các thiết bị liên lạc

3 Cấu trúc thông điệp của hệ thống BEAN

Thông điệp của BEAN bao gồm “Bắt đầu mẫu tin” và “Kết thúc mẫu tin” Để tăng hiệu quả truyền, còn có những thông tin “Truyền định kỳ” được truyền theo chu kỳ và “Truyền không định kỳ” nó được truyền khi có điều gì đó xảy

ra

Tham khảo:

Chi tiết về thông điệp Truyền theo định kỳ và Truyền không định kỳ

(1/1)

Tờn viết tắt

Tờn của thụng điệp Chức năng

SOF Bắt đầu mẫu tin Bớt khởi đầu PRI Tớnh ưu tiờn Quyền ưu tiờn

ML Độ dài của

thụng điệp

Tổng số byte của dữ liệu (bao gồm 2 byte cho ID) được hiển thị ở dạng nhị phõn

Thụng tin phổ biến (đến tất cả cỏc nỳt): $FE Thụng tin chung (đến tất cả cỏc nhúm): $D1-D3 DST-ID ID của nơi nhận

Thụng tin riờng (đến một nỳt nào đú): ID của từng nỳt MES-ID ID của thụng

điệp Nội dung của thụng điệp DATA Dữ liệu Cú chiều dài thay đổi (Được chỉ ra bởi ML) CRC Kiểm tra chu kỳ thừa Để phỏt hiện lỗi

EOM Kết thỳc thụng điệp Bỏo rằng thụng điệp đến CRC đó kết thỳc

RSP Phản hồi

Nỳt gửi: Khụng cú Nỳt nhận:

ACK khi bỡnh thường (NAK) khi bất thường

GỢI í:

RSP chỉ phỏt ra đến cỏc nỳt nhận EOF Kết thỳc mẫu tin

Bỏo rằng tất cả thụng điệp đó kết thỳc

2 Lỗi nhận RSP (Reception error) và gửi lại

Nếu một nút ở đầu nhận phát hiện thấy lỗi trong thông điệp, lỗi đó sẽ được thông báo đến nút ở đầu truyển bằng RSP Sau đó, nút truyền đó sẽ truyền lại thông điệp một lần nữa (đến 3 lần bao gồm cả lần truyền ban đầu)

3 Mã CRC (kiểm tra lỗi của dữ liệu phát đi)

Một chuỗi dữ liệu từ PRI đến DATA được thiết lập bằng số nhị phân Khi số nhị phân được chia bởi một đa thức cố định (X8 + X4 + X +1) sẽ có một số dư Mã CRC được biễu diễn bằng số dư đó Nếu số nhị phân của dữ liệu từ PRI đến CRC chia hết cho đa thức ở đầu nhận (hay nói theo cách khác, số dư bằng không), dữ liệu sẽ được đánh giá là bình thường

1 Truyền định kỳ

ã Dữ liệu được truyền tại những chy kỳ nhất định

ã Thời điểm truyền định kỳ (chu kỳ: t)

2 Truyền không định kỳ:

ã Dữ liệu được truyền theo hoạt động của công tắc

ã Thời điểm truyền không định kỳ

3 Truyền kết hợp (Truyền định kỳ và không định kỳ)

Khi công tắc được bật ON, bộ định thời truyền định kỳ được đặt lại

(1/1)

1 áp dụng hệ thống nhiều nút chủ

Tất cả các nút kết nối trên đường truyền đều có quyền ngang nhau khi phát

đi thông điệp của chúng

GợI ý:

So với hệ thống này, trong hệ thống (Chính - phụ), máy tính chính điều khiển tất cả các máy phụ và máy phụ chỉ đáp ứng các yêu cầu của máy chính

BEAN là gì? Đặc điểm chính của BEAN

2 Điểm đến của thông điệp

Cho phép chuyển giữa thông tin chung và thông tin riêng

Thông tin chung: truyền đến tất cả các nút

Thông tin riêng: truyền đến một nút nào đó

3 áp dụng phương pháp xác định không làm hỏng

Khi có nhiều hơn một nút bắt đầu yêu cầu, hệ thống này xác định nút nào có mức ưu tiên cao hơn tùy theo trật tự

đã xác định trước và ngăn không cho dữ liệu bị phá hủy do xung đột

4 Phát hiện lỗi ở nút nhận và gửi thông tin lỗi đến nút gửi

Khi lỗi bị phát hiện và lỗi sẽ được thông báo lại (việc liên lạc không hoàn tất như b ình thường), nút ở đầu truyền sẽ tự

động phát lại thông điệp

5 Chiều dài của thông điệp thay đổi

Chiều dài của thông điệp có thể thay đổi trong mạch MPX

6 Tốc độ truyền: 10 kbps

Tham khảo:

Phương pháp CSMA/CD và điểm đến của thông điệp

Xác định

1 Phương pháp CSMA/CD

(1) Thời điểm bắt đầu truyền

Chỉ khi đường truyền không bị tắc nghẽn (khi không có nút nào đang truyền tín hiệu), tất cả các nút có cơ hội truyền tín hiệu như nhau

GợI ý:

ã "Đường truyền không tắc nghẽn" có nghĩa là một chuỗi 7 bít hay nhiều hơn tín hiệu “0” (tín hiệu lặn) được xác định trong đường truyền đó Về nguyên tắt, khi một nút đang truyền tín hiệu, các nút khác không thể truyền tín hiệu

ã Nếu tỷ lệ chiếm dụng đường truyền trở nên đặc biệt cao, thông điệp có mức ưu tiên thấp hơn có thể bị chậm hay đôi khi không được truyền Trong phương pháp CSMA/CD, tỷ lệ chiếm dụng đường truyền được khống chế sao cho tỷ lệ này phải khoảng 70% hay thấp hơn trong trường hợp xấu nhất

(2) Tỷ lệ chiếm đường truyền (thông lượng)

Cho biết lượng chiếm dụng trên một đường truyền bởi tín hiệu của thông điệp

Thời điểm truyền của từng thông điệp được xác định bởi “phân chia bít truyền” để sao cho tỷ lệ này không vượt quá 70% trong trong trường hợp xấu nhất (Thời gian còn lại 30%, đường truyền không bị chiếm chỗ)

2 Điểm đến của thông điệp

Trong BEAN, các điểm đầu nhận có thể được xác định bằng một trong 3 phương pháp sau:

ã Liên lạc chung: Truyền thông điệp đến tất cả các nút

ã Liên lạc riêng: Truyền thông điệp đến một số nút nhất định

ã Liên lạc chung theo khu vực (1-3): Truyền thông điệp đến nhóm các nút nhất định (các nút được chia thành nhóm theo chức năng của chúng)

GợI ý:

Khi một nút nhận thấy rằng DST-ID không cho nút đó, nó sẽ không xử lý bất kỳ việc tiếp nhận nào (Để giảm tắc nghẽn trên đường truyền)

(1/1)

Ví dụ có 3 nút đồng thời bắt đầu truyền thông điệp

ã Nút 1 bắt đầu phát "1""110010 "

ã Nút 2 bắt đầu phát "1""110001 "

ã Nút 3 bắt đầu phát "1""011111 "

Gợi ý:

Nếu một nút liên tục phát ra “1” từ khi bắt đầu, mức ưu tiên sẽ được đảm bảo là cao nhất

1 Tất cả các nút phải phát ra "1" là SOF (bít ban đầu)

2 Nút 3 phát ra “0” tại điểm kiểm tra đường truyền này nhận thấy “1” đang phát ra Do đó, nó xác định bản thân nó là lặn và ngừng truyền

3 Nút 2 phát ra “0” tại điểm này kiểm tra đường truyền này nhận thấy “1” đang phát ra Do đó, nó xác định bản thân nó là lặn và ngừng truyền

GợI ý:

ã Nút 1 giành được quyền gửi yêu cầu trước tiên

ã Chức năng xác định sẽ giao quyền ưu tiên cho từng thông điệp Các nút bị

từ chối bởi chức năng xác định rút lại thông điệp của mính và lần sau khi

đường truyền không bị tắc nghẽn, chúng sẽ cố gắng phát lại một lần nữa.Chú ý rằng chức năng phân xử chỉ có tác dụng khi nhiều nút cùng một lúc phát ra thông điệp

Vì vậy, nếu một nút đã bắt đầu phát tín hiệu của nó, nút khác không thể cản trở nó ý tưởng cơ bản là “Đến trước, phục vụ trước” Nếu nhiều nút ở trạng thái chờ, tại thời điểm mà thông điệp trội đã kết thúc và đường truyền trở nên thông, SOF (bít bắt đầu) sẽ phát ra bởi tất cả các nút Một số nút có thể

bị chậm; tuy nhiên việc chậm này có thể chấp nhận được

(1/1)

Bài tập

Hãy dùng bài tập để kiểm tra mức độ hiểu bài của bạn trong chương này

Sau khi trả lời mỗi bài tập, bạn có thể sử dụng nút tham khảo để kiểm tra những trang có liên quan đến câu hỏi đó Khi bạn trả lời sai, hãy quay lại phần giải thích để xem lại và t ìm ra câu trả lời đúng

Khi tất cả câu hỏi đã được trả lời đúng, bạn có thể chuyển đến chương tiếp theo

-10-Câu-1

Những câu sau đây là về những ưu điểm của việc áp dụng Hệ thống thông tin đa chiều Hãy chọn câu đúng

1 Những hệ thống khác nhau có thể dùng chung các công tắc và cảm biến, điều này cho phép giảm số lượng dây

điện

2 Cho dù các hệ thống khác nhau có thể dùng chung công tắc và cảm biến, số lượng dây điện vẫn tăng lên

3 Độ tin cậy của các hệ thống phức tạp trở nên lớn hơn

4 Hệ thống thông tin đa chiều sẽ giúp cho việc chẩn đoán nhanh những bộ phận điện phức tạp ngày càng tăng

Câu hỏi-2

Câu nào trong những câu sau đây về “Trạng thái Nghỉ” và “Trạng thái sẵn sàng” của hệ thống thông tin đa chiều là

đúng?

1 Khi khóa điện được bật đến vị trí ACC hay LOCK, ECU chuyển sang “Trạng thái Nghỉ” để tiết kiệm năng lượng

2 Khi hệ thống nhận thấy người sử dụng đã ra khỏi xe, ECU sẽ chuyển sang “Trạng thái Nghỉ” để tiết kiệm năng lượng

3 Khi người sử dụng mở cửa, chỉ có một số ECU liên quan thoát khỏi “trạng thái Nghỉ” và chuyển sang “Trạng thái sẵn sàng”

4 Khi động cơ dừng, ECU chuyển sang “Trạng thái Nghỉ” để tiết kiệm năng lượng

Câu hỏi-3

Câu nào trong những câu sau đây về BEAN (Hệ thống mạng điện tử thân xe) là đúng?

1 BEAN được sử dụng để điều khiển hệ thống âm thanh

2 BEAN sử dụng hệ thống thông tin một chiều

3 BEAN được sử dụng để liên lạc giữa ECU động cơ và ECU điều khiển trượt hay ECU của xe HV (Xe lai)

4 BEAN là một chuẩn thông tin đa chiều mà được thiết kế cho việc truyền dữ liệu giữa các ECU điều khiển các thiết

bị điện và điện tử