Ứng dụng công nghệ FPGA thiết kế thử nghiệm thiết bị chuẩn đoán OBD II trên xe ô tô

Tổng quan hệ thống tự chuẩn đoán BOD II. Chuẩn đoán truyền thông trong xe cơ giới. Chuẩn truyền thông SAE J1850. Phương pháp thiết kế bộ chuẩn đoán OBD II cầm tay. Quá trình thiết kế thử nghiệm bộ chuẩn đoán cầm tay OBD. Tổng quan hệ thống tự chuẩn đoán BOD II. Chuẩn đoán truyền thông trong xe cơ giới. Chuẩn truyền thông SAE J1850. Phương pháp thiết kế bộ chuẩn đoán OBD II cầm tay. Quá trình thiết kế thử nghiệm bộ chuẩn đoán cầm tay OBD.

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ FPGA - THIẾT KẾ THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUY XUẤT OBD II TRÊN XE Ô TÔ

PHÙNG QUỐC HƯNG

HÀ NỘI 11-2006

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ sự cảm ơn chân thành tới Bà Phạm Thị Ngọc Yến- PGS.Ts Chủ nhiệm Bộ Môn cùng Ông Lê Hải Sâm – Ths Giảng viên, Bộ môn Đo lường

và Tin học công nghiệp – trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình hướng

dẫn và tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành luận văn Những tài liệu tham khảo cùng với sự chỉ dẫn của thầy và cô đã giúp tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài được giao

Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn Thạc sỹ Nguyễn Trung Dũng- công

ty Minh Hà, kỹ sư Lã Thành Công- công ty TNHH TM&PTCN Ngân Giang, Garage ôtô FORD Thủ Đô và TOYOTA Láng Hạ đã tạo điều kiện giúp đỡ, hỗ

trợ về cơ sở vật chất và các trang thiết bị trong quá trình thực hiện luận văn

Với đề tài gồm nội dung như sau:

- Chương 1: Tổng quan hệ thống tự chuẩn đoán OBDII

- Chương 2: Giới thiệu về các chuẩn truyền thông ISO 9141-2 & SAE J1850

- Chương 3: Phương pháp thiết kế bộ chuẩn đoán cầm tay OBD II

- Chương 4: Quá trình thiết kế thử nghiệm bộ chuẩn đoán cầm tay OBD II

- Kết Luận

Trong quá trình người viết hoàn thiện luận văn, dù đã cố gắng nhưng do còn nhiều hạn chế về kiến thức, thời gian cũng như điều kiện cơ sở vật chất nên nội dung luận văn và kết quả đạt được vẫn còn rất nhiều thiếu sót Tôi rất mong nhận được các ý kiến đóng góp, bổ sung từ các thầy cô giáo và các bạn

Hà nội, tháng 11 năm 2006

Học viên

Phùng Quốc Hưng

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU …5

CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG TỰ CHẨN ĐOÁN OBD II 6

I TỔNG QUAN 6

II MỤC TIÊU CỦA ODB-II 9

III CÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT VÀ GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG 9

3.1 Tầng vật lý 9

3.2 Tầng dữ liệu 11

IV DỮ LIỆU VÀ THÔNG TIN TRONG ODB-II 14

4.1 ODB-II PIDs 14

4.2 Các dạng yêu cầu 14

4.3 Các thông số chẩn đoán (PIDs) 15

4.4 Các dữ liệu chuẩn đoán của ODB-II 15

V CÔNG CỤ TRUY XUẤT THÔNG TIN TỪ ODB-II 18

CHƯƠNG II CHUẨN TRUYỀN THÔNG TRONG XE CƠ GIỚI……….20

PHẦN 1 CHUẨN TRUYỀN THÔNG ISO 9141-2 20

I Phạm vi 20

II Tài liệu chỉ dẫn chuẩn 20

III Cấu hình cụ thể 21

IV Mức tín hiệu và đặc điểm kỹ thuật truyền thông 22

4.1 Mức tín hiệu 22

4.2 Đặc điểm kỹ thuật truyền thông 23

V Quá trình bắt tay với các ECUs 24

5.1 Khởi tạo 24

5.2 Đồng bộ tốc độ truyền thông 24

5.3 Bắt tay 25

VI Các yêu cầu đối với thiết bị truy xuất (Diagnostic Tester) 27

6.1 Giắc kết nối 27

6.2 Chức năng tối thiểu cần thiết 27

6.3 Các đặc tính về điện 28

VII Các yêu cầu đối với ECU 28

7.1 Các đường truyền vào/ra 28

7.2 Các đặc tính về điện 28

7.3 Chức năng tối thiểu của ECU 29

VIII Giao thức truyền thông 29

8.1Truyền thông ODB-II 29

8.2 Định nghĩa Checksum 30

IX Thời gian trong một bản tin và thời gian giữa các bản tin 30

X Các lỗi truyền thông có thể xảy ra và cách xử lý 32

10.1 Quá trình bắt tay 32

10.2 Trình tự truyền thông 32

10.3 Lỗi Checksum 32

10.4 Lỗi cấu trúc bản tin 32

10.5 Lỗi sai thời gian giữa các byte trong bản tin và giữa các bản tin 32

PHẦN 2 CHUẨN TRUYỀN THÔNG SAE J1850 I PHẠM VI ỨNG DỤNG 34

II CƠ CHẾ GIAO TIẾP 35

2.1 Cơ chế giao tiếp sử dụng định dạng kiểu mã hóa 36

2.2 Phương pháp truy nhập đường truyền 37

2.3 Cấu trúc bức điện 37

2.4 Bảo toàn dữ liệu 39

CHƯƠNG III PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ BỘ CHUÂN ĐOÁN OBD II CẦM TAY 41

I MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU 41

II NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA 1 HAND-HELD SCAN TOOL 42

2.1 Sơ đồ khối thiết kế của một thiết bị truy xuất cầm tay 43

2.2 Lưu đồ hoạt động của 1thiết bị cầm tay nói chung 43

2.3 Lưu đồ thuật toán một số chức năng thường có ở thiết bị chuẩn đoán 44

III MỘT SỐ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM 48

3.1 Với khối xử lý trung tâm sử dụng các dòng vi điều khiển 48

3.2 Với khối xử lý trung tâm sử dụng PSOC hoặc bộ vi xử lý Intel 50

3.3 Với khối xử lý trung tâm dựa trên nền tảng công nghệ FPGA………52

IV KẾT LUẬN 52

CHƯƠNG IV QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ THỬ NGHIỆM BỘ CHUẨN ĐOÁN CẦM TAY OBD 54

I ĐẶT VẤN ĐỀ 54

II THIẾT KẾ MẠCH CHO THIẾT BỊ……… 54

2.1 Ghép nối PROM với chip FPGA……… 55

2.2 Thiết kế mạch chuyển đổi từ cổng OBD II, cấp nguồn cho FPGA,LCD……56

2.3 Lựa chọn các linh kiện cho thiết bị chê thử 58

2.4 Sơ đồ mạch chuyển đổi tín hiệu,cung cấp nguồn,ghép nối hiển thị LCD… 59

III CHƯƠNG TRÌNH PHẦN CỨNG VHDL, SYNTHESIS 66

3.1 Khối bắt tay truyền thông 67

3.2 Khối gửi bản tin……… 68

3.3 Khối nhận bản tin 69

3.4 Khối điều khiển và chuyển trạng thái……… 70

3.5 Khối điều chế xung clock 71

3.6 Khối xử lý tín hiệu vào từ bàn phím 71

3.7 Khối điều khiển và hiển thị LCD……….72

3.8 Khối chương trình chính……… 72

3.9 Synthesis các khối chức năng và khối chương trình chính 74

IV GHÉP NỐI CÁC LINH KIỆN 76

V NẠP CHƯƠNG TRÌNH CHẠY THỬ 77

VI KHẢ NĂNG NÂNG CẤP VÀ PHÁT TRIỂN 77

KẾT LUẬN 78

TÀi LIỆU THAM KHẢO 79

PHỤ LỤC Phụ lục 1 TỎNG QUAN VỀ FPGA VÀ PHẦN MỀM ĐẶC TẢ PHẦN CỨNG VHDL 80

Phụ lục 2 CHUẨN TRUYỀN THÔNG OBD-II TRÊN CÁC LOẠI XE……… 107

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn phát triển và hội nhập kinh tế thế giới, việc sử dụng các phương tiện cơ giới đường bộ trở nên cực kỳ quan trọng và là xương sống cho nền kinh tế nuớc nhà nhằm giải quyết nhu cầu vận chuyển hàng hóa, con người Với sự phát triển đa dạng phương tiện xe cơ giới được sản xuất, lắp ráp trong và ngoài nước cũng sẽ đi kèm với các bài toán về an toàn kỹ thuật và kiểm soát nồng độ khí thải

để giảm thiểu ô nhiễm môi trường Do đó các nhà chế tạo ô tô đã bắt đầu sử dụng các vi mạch điện tử để giám sát và chuẩn đoán các vấn đề hư hỏng của động cơ ô tô

thành một tiêu chuẩn bắt buộc trang bị trên các ô tô hiện đại

OBD-II có khả năng cung cấp hầu hết các thông tin về: động cơ, khung gầm (số VIN), thân xe, các thiết bị phụ trợ cũng như hệ thống mạng thông tin điều khiển trên ô tô

Do vậy chúng ta cần phải có những thiết bị có khả năng chuẩn đoán, thu thập số liệu từ các hệ thống cảm biến gắn trên xe ô tô thông qua OBD là vô cùng cần thiết

giảm, đa dạng về chủng loại, tùy biến theo yêu cầu khách hàng giúp cho người thiết

kế thiết bị chuẩn đoán có thêm nhiều giải pháp chọn lựa công nghệ sao cho hợp với

Trong thời gian làm việc cùng với kỹ sư Lã Thành Công thực hiện khảo sát Hệ thống điện tử gắn trên các xe chuẩn bị cho hội nghị APEC diễn ra tại Việt nam do FORD và TOYOTA cung cấp, tôi thấy rằng ngành ô tô Việt Nam cần thiết phải trang bị những loại thiết bị Đo lường Kiểm định có khả năng ứng dụng linh hoạt để đánh giá các thông số an toàn kỹ thuật của các loại xe mà giá thành ở mức chấp nhận được Do vậy tôi đã quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu, thử nghiệm công nghệ FPGA ứng dụng trong thiết kế thiết bị truy xuất thông tin của hệ thống

tự chuẩn đoán OBD-II trên các phương tiện cơ giới hiện đại”

CHƯƠNG I TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG TỰ CHẨN ĐOÁN

ON-BOARD DIAGNOSTIC SYSTEM

I TỔNG QUAN

On-Board Diagnostics, hay ODB là một thuật ngữ liên quan tới thiết bị cơ giới, thuật ngữ này liên quan tới khả năng tự chuẩn đoán của một phương tiện cơ giới Nếu một hệ thống chẩn đoán trên xe phát hiện ra một sự cố, một mã chẩn đoán lỗi (DTC- diagnostic trouble code) tương ứng với một sự cố được ghi lại tại máy tính của phương tiện đó, và trong một số trường hợp nhất định hệ thống này sẽ kích hoạt đèn báo lỗi hoặc đèn báo kiểm tra động cơ (MIL - malfunction indicator light, or check engine light) Một kỹ thuật viên có thể truy xuất DTC thông qua một công cụ quét (scan tool) và qua đó đưa ra những giải pháp thích hợp để xử lý sự cố

về động cơ, khung gầm, thân xe, các thiết bị phụ trợ cũng như hệ thống mạng thông tin điều khiển trên ô tô

Check Engine Light On-Board (OBD II) Diagnostics

Trước khi có module điện tử số kiểm soát các hệ thống trên xe - một hệ thống ứng dụng các tính năng của OBD, người ta xử lý sự cố cho các phương tiện

cơ giới chủ yếu dựa vào kỹ năng của các kỹ thuật viên và các tài liệu kỹ thuật từ nhà sản xuất ô tô

Một phương tiện cơ giới hiện đại có hàng trăm các DTC, mỗi một DTC chỉ

ra một sự cố riêng biệt Một sự cố đơn giản có thể chỉ là hở mạch, ngắn mạch, hoặc

sự sai lệch vị trí của đầu phun nhiên liệu Một DTC có thể thông báo về một bộ phận bị hỏng Một số DTC báo lỗi cho các hệ thống phụ, ví dụ như thông báo sự cố của hệ thống hệ thống trộn nhiên liệu khi nó hoạt động sai chức năng

• Trước khi có OBD, các nhà sản xuất ô tô không chuẩn hóa DTC

• OBD-I mở đầu cho DTC được chuẩn hóa vào năm 1989

• OBD-II bổ xung những thử nghiệm khác để kiểm tra hoạt động của hệ thống

xả trong động cơ vào năm 1996

• OBD-III đưa vào những tính năng mới và mở ra một thời kỳ phát triển có qui luật

The CARB (California Air Resources Board) là những hoạt động hàng đầu trong hệ thống qui tắc của OBD Liên minh châu âu, Nhật Bản và các tổ chức chính phủ khác cũng có những đòi hỏi về OBD riêng biệt Hiệp hội kỹ sư cơ giới - SAE (Society of Automotive Engineers) - chuẩn hóa DTC cho tất cả các nhà sản xuất xe trên toàn thế giới Ngoài ra, mỗi nhà sản xuất có thể mở rộng các khả năng của OBD bằng các DTC của riêng họ

OBD chữ viết tắt của On-Board Diagnostics, đã xuất hiện trên hầu hết các phương tiện cơ giới từ năm 1981 Thế hệ đầu tiên của OBD (hay OBD-I) được thiết

kế ban đầu như một công cụ giám sát các hệ thống khác nhau trên một phương tiện

cơ giới (ví dụ: hệ thống phun nhiên liệu, hệ thống đánh lửa, hệ thống xả, v v) và báo các sự cố mà nó tìm thấy Trong khi phương tiện cơ giới đó khởi động, một máy tính sẽ kiểm tra lỗi và kích hoạt đèn báo sự cố MIL trên bảng điều khiển để

cảnh báo người lái về một lỗi nào đó được phát hiện Tại thời điểm đó, máy tính được lập trình để tạo và lưu trữ các mã số báo lỗi (hai hoặc ba số) có liên quan đến lỗi đó, điều này khiến thiết bị truy xuất mã lỗi trở nên hữu ích OBD-I chiếm lĩnh trong suốt các năm từ 1981 cho đến 1993 OBD-I không còn được nhắc tới khi có

sự bùng phát của OBD-II Thế hệ thứ hai này của OBD được đưa ra trên toàn thế giới vào năm 1996 do áp lực từ phía các chính phủ trong vấn đề giảm tải ô nhiễm khí thải từ các phương tiện cơ giới Hệ thống OBD-II có thể thấy trên các xe từ năm 1996 cho đến nay Hệ thống này hiện nay có nhiều cải tiến hơn và gọn hơn so với phiên bản đầu tuy nhiên những tiêu chuẩn thì vẫn như cũ Máy tính vẫn kiểm soát các hệ thống trên xe để rà soát lỗi, máy tính của xe sẽ vẫn sử dụng một đèn báo

sự cố MIL để cảnh báo người lái xe về các trục trặc, và lưu trữ các mã số để xác định hệ thống chấp hành hay mạch điện có sự cố

Lịch sử của các hệ thống chẩn đoán

• 1970: Nước Mỹ thay thế tổ chức Hoạt động vì sự trong lành của khí quyển và lập

ra cơ quan Bảo vệ Môi trường

• 1980: Các máy tính bắt đầu xuất hiện trên các xe cơ giới, được phát triển rộng rãi cho những ứng dụng về thời gian điều chỉnh tại các hệ thống bơm xăng mặc dù chưa có sự chuẩn hóa trong việc giám sát hoặc thông báo

• 1982: Các động cơ trong xe thực hiện việc chuẩn hóa bên trong hệ thống chuẩn đoán gọi là Assembly Line Communications Link (ALCL), sau này đổi thành Assembly Line Diagnostics Link (ALDL) Giao thức ban đầu ALCL truyền

thông với tốc độ 160 baud với dạng tín hiệu PWM

• 1986: Phiên bản nâng cấp ALDL xuất hiện với tốc độ truyền thông 8192 baud 2 chiều tín hiệu UART Giao thức này được định nghĩa trong GM XDE-5024B

• 1987: Bắt đầu xuất hiện hệ thống chuẩn đoán, 1 K-line cho tất cả các ECU, ISO 9141-1, RB-KW71, mã nháy (Blink code)

• 1989: Opel Keyword 81

• 1992: Opel Keyword 82

• 1994: 4 separate K-Lines SAE J 1962-Diagnostic Connector (ISO 15031-3)

• 1996: KWP 2000, Flash Programming

• 1997: OBD II: ISO 9141-2, US-Cadillac Catera

• 2000: EOBD: ISO 14230-4 Diagnostics via KWP 2000

• 2002: Diagnostics on CAN incl EOBD

• 2008: Tất cả các xe được bán tại Mỹ sẽ được yêu cầu sử dụng chuẩn tín hiệu ISO15765-4 (Một dạng CAN bus mới)

II MỤC TIÊU CỦA ODB-II

Những nội dung mang tính bắt buộc của hệ thống OBD-II là yêu cầu các nhà sản xuất ôtô phải thiết kế những hệ thống điều khiển quá trình xả có độ tin cậy nhất định để xe có “một vòng đời hiệu quả” Hoạt động của quá trình xả trên mỗi phương tiện cơ giới ngày một kém đi và ở mức độ khác nhau tùy thuộc vào rất nhiều yếu tố như là tuổi của xe, số quãng đường mà xe đã qua, việc sử dụng xe, địa hình hoạt động và thiết kế của xe Các tính năng tinh tế nhất của một hệ thống OBD-II là nó xác định được khi nào thì hoạt động của quá trình xả của một xe đã bị

hư tổn ở dưới một mức qui định, khi đó đèn báo sự cố MIL hoặc đèn báo kiểm tra

sẽ bật sáng Tại Canifornia, việc cấp phép trở lại cho một phương tiện cơ giới sẽ bị

từ chối nếu như kiểm tra thấy MIL báo sáng Bắt đầu từ năm 1996, các nhà sản xuất sẽ chịu trách nhiệm sửa chữa các thiết bị hỏng được báo lỗi qua MIL, miễn là các phương tiện cơ giới đó đang trong thời hạn bảo hành hệ thống xả Mỗi nhà sản xuất được tự do sử dụng các kỹ thuật riêng của mình miễn sao nó phải phù hợp với những qui định của hệ thống OBD-II Điều này hạn chế đáng kể các nhà sản xuất ô

tô thiết kế một hệ thống kiểm soát quá trình xả mà có tuổi thọ không cao

III CÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT VÀ GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG 3.1 Tầng vật lý: Thực chất là cổng giao tiếp OBD II gắn trên xe

Hệ thống ODB-II quy định rõ ràng về một tiêu chuẩn giao tiếp phần cứng, giắc giao tiếp là một giắc cái 16 chân (2x8) J1962 (hay còn gọi là giắc hình thang) Không giống như giắc giao tiếp của ODB-I, giắc giao tiếp của ODB-II có vị trí đặt được quy định là bên phải tay lái gần bảng điều khiển trung tâm (thường là ngay phía dưới của tay lái)

Tiêu chuẩn SAE J1962 định nghĩa các chân của giắc giao tiếp như sau :

Các chân không chỉ rõ chức năng là: 1, 3, 8, 9, 11, 12, 13 được sử dụng cho các tín hiệu quy định riêng của nhà sản xuất nhằm phục vụ cho việc kiểm tra xe khi không sử dụng thiết bị chuẩn đoán kiểm tra theo OBD-II Khi một xe tuân thủ theo một tiêu chuẩn truyền thông ODB-II thì chỉ có các chân sử dụng trong chuẩn truyền thông đó có chức năng theo sơ đồ trên, còn lại các chân khác được nhà sản xuất sử dụng theo quy định riêng

Ví dụ: Toyota Corolla Altis sử dụng tiêu chuẩn truyền thông ISO 9141-2 (K-line) thì chỉ có 2 chân 4, 5, 7, 15 và 16 là theo sơ đồ trên, còn lại tuân theo quy định của hãng như : chân 13 là chân Tc, chân 14 là chân Ts (do bản chất của nhà SX)… Tiêu chuẩn SAE J1962 quy định kích thước của giắc giao tiếp như sau:

EXTERNAL TEST EQUIPMENT CONNECTOR

3 2 Tầng dữ liệu:

Giao thức truyền thông của ECU với thiết bị ngoại vi thông qua cổng ODB-II

Bộ điều khiển kỹ thuật số ECU (Electronic Control Unit) là thiết bị cho phép kết nối các hệ thống cơ khí và điện tử trên xe ôtô, phân tích và tính toán các số liệu để điều khiển động cơ ôtô chạy hiệu quả nhất theo từng chế độ (chạy trên đường trường hay chạy trong phố ) nhằm giảm tối đa lượng khí xả độc hại phát ra môi trường

Có rất nhiều loại mạng khác nhau trên các phương tiện cơ giới Các phương tiện vận tải nhẹ và các phương tiện vân tải nặng sử dụng các loại mạng khác nhau Các nhà sản xuất khác nhau cũng sử dụng các loại mạng và các giao thức khác nhau

Một số các giao thức mạng được thiết lập và được các nhà sản tuân thủ theo Việc

có đầy đủ các giao thức mạng giúp các nhà sản xuất có sự lựa chọn riêng cho mình sao cho phù hợp nhất với các hệ thống của mình

Bang Canifornia – Mỹ đã đưa ra các tiêu chuẩn thống nhất cho hệ thống mạng trên xe khi họ đặt ra cá yêu cầu cho hệ thống ODB-II Họ đã đưa ra các khái niệm

về một giao thức truyền dữ liệu và một giao tiếp chuẩn cho các phương tiện cơ giới, nhằm cho phép một thiết bị truy xuất (gọi là công cụ quét – Scan tool) có thể kết nối tới máy tính trên xe và kiểm tra xem xe đó có nồng độ khí xả ở mức ô nhiễm nào, các thông tin nhận được từ máy tính trên xe sẽ được hiển thị trên màn hình của thiết

bị truy xuất., đồng thời thiết bị này cũng có thể truy xuất các thông tin của xe hay truy xuất và xóa các mã lỗi được lưu trữ trên xe,…Hiện nay người ta đang đưa ra đề xuất về một hệ thống ODB-III sẽ cho phép xe tự động đưa ra thông báo về mức độ

ô nhiễm thông qua radio Tại Châu âu người ta cũng đang tạo ra phiên bản riêng của ODB-II với tên EODB

Tiêu chuẩn ODB-II quy định giao thức truyền dữ liệu và kết nối vật lý riêng cho mình Nó cho phép sử dụng các giao thức điện tử khác nhau là : J1850 PWM, J1850 VPW, ISO 9141-2, KWP2000 – hay ISO 14230 và CAN Việc có thể cho phép sử dụng khá nhiều các giao thức điện tử khác nhau làm cho ODB-II có rất nhiều điểm nổi bật Các định nghĩa sau cho chúng ta thấy sự khác biệt của hệ thống tuân theo ODB-II và các hệ thống khác

Tóm lược các chuẩn truyền thông thường sử dụng trong các thiết bị cơ giới:

Các chuẩn truyền thông cơ bản thông qua hai tầng vật lý và tầng dữ liệu trong giao tiếp truyền thông

• J1850 VPW (Variable Pulse Width): chuẩn truyền thông có tốc độ 10.4

Kbps, chủ yếu sử dụng cho các xe của hãng General Motor coi là Class 2 Nó

là giao thức sử dụng 1 dây đơn

• J1850 PWM (Pulse Width Modulated): chuẩn truyền thông có tốc độ 41.6

Kbps chủ yếu sử dụng cho các xe của hãng Ford Nó là giao thức sử dụng dây kép

• ISO 9141-2 : chuẩn truyền thông không đồng bộ, với tốc độ 10.4 Kbps, sử dụng cho các xe của Chrysler và Mazda, và các phương tiện của châu Âu và châu Á Các bản tin của chuẩn truyền thông này giống với bản tin của chuẩn J1850 nhưng có giao thức vật lý khác Giao thức truyền không đồng bộ UART từng bit một của ISO 9141-2 giống với giao thức truyền nối tiếp của

PC (serial port) chỉ khác về tốc độ truyền và hiệu điện thế trên đường truyền,

vì vậy chúng ta có thể sử dụng một bộ chuyển đổi tín hiệu để kết nối máy tính PC với phương tiện cơ giới Bản tin bắt tay để khởi tạo giao diện là một bản tin có tốc độ 5bps Giao thức sẽ phải thực hiện bắt tay lại nếu sau một thời gian 5s không có yêu cầu nào được gửi tới máy tính trên xe Nó là giao thức sử dụng dây đơn

• ISO 14230-4 (hay còn gọi là KWP 2000 – Keyword Protocol 2000): đây là

phiên bản mới của chuẩn ISO 9141-2 Nó cho phép bản tin khởi tạo được gửi nhanh chóng hơn thay thế cho tốc độ khá chậm 5bps của ISO 9141-2

• CAN (Controller Area Network): CAN đang trở thành một chuẩn được sử

dụng rông rãi, nó sử dụng bus cho truyền thông trên xe Đây là chuẩn truyền thông có tốc độ cao, có thể là 125Kbps, 250Kbps hay thậm chí là 500Kbps CAN sử dụng một dây kép

• LIN (Local Interconnect Network) : Đây là một chuẩn truyền thông đơn giản, có chi phí thấp, tốc độ chậm, sử dụng trong nội bộ các hệ thống trên xe

để bổ trợ hoạt động của mạng CAN Hệ thống mạng kết nối các hệ thống phụ trên xe cơ giới có yêu cầu không quá phức tạp nên để giảm thấp chi phí người ta sử dụng chuẩn truyền thông LIN Các mạng LIN trong xe được kết nối với mạng CAN trong xe bởi các gateways LIN sử dụng một dây đơn như

nâng cấp của ISO 9141, LIN không phải là một chuẩn truyền thông thuộc ODB-II

• Ford’s UBP (URAT Based Protocol) : Đây là một chuẩn truyền thông riêng

của FORD, không thuộc ODB-II

• Chrysler's CCD : Đây là một chuẩn truyền thông riêng của Chrysler, không thuộc ODB-II

• GM's 8192 UART (ALDL Assembly Line Diagnostic Link) - Đây là một chuẩn truyền thông riêng của GM, không thuộc ODB-II

IV DỮ LIỆU VÀ THÔNG TIN TRONG ODB-II

Hệ OBD–II có khả năng tiếp cận với rất nhiều các dữ liệu từ ECU và cung cấp những thông tin rất quan trọng khi có sự cố xảy ra đối với một phương tiện cơ giới Tiêu chuẩn J1979 đưa ra các phương thức truy xuất dữ liệu chẩn đoán khác nhau đối với các chuẩn truyền thông khác nhau và một bảng liệt kê các thông số theo tiêu chuẩn mà có thể đọc được từ ECU Các thông số khác nhau này ứng với các PIDs –parameter identification numbers – khác nhau và được giải thích cụ thể trong tài liệu thuộc J1979 Các định nghĩa PIDs và phương thức chuyển đổi dữ liệu đầu ra của hệ OBD-II thành các dữ liệu chẩn đoán có ý nghĩa được đưa ra trong tài liệu J1979

4.1 ODB-II PIDs

Theo tiêu chuẩn ODB –II, các bản tin yêu cầu được gửi tới ECU thông qua cổng giao tiếp ODB-II và được tạo thành bởi 2 bytes (không bao gồm các header bytes và bytes CRC của một bản tin) Byte đầu sẽ xác định dạng yêu cầu và byte thứ hai sẽ là

mã số của thông số yêu cầu (PID) ECU sẽ trả lời bằng một bản tin dữ liệu với hai bytes xác nhận và tiếp theo là một số lượng bytes dữ liệu nhất định (tối đa là 5 bytes)

4.2 Các dạng yêu cầu

Có 9 dạng dạng yêu cầu được đưa vào trong chuẩn của ODB-II (SAE J1979) Đó là:

1 Đưa ra dữ liệu hiện thời

2 Đưa ra các dữ liệu freeze frame

3 Đưa ra các mã lỗi

4 Xóa các mã lỗi và các giá trị được lưu trữ

5 Kiểm tra giá trị đầu ra của các bộ cảm biến oxygen

6 Kiểm tra giá trị của các hệ thống giám sát trên xe

7 Đưa ra các mã lỗi đang được thiết lập

8 Chế độ điều khiển đặc biệt

9 Đưa ra các thông tin về xe

Các nhà sản xuất xe không bắt buộc phải hỗ trợ tất cả các dạng yêu cầu và được cho phép bổ xung một số các dạng yêu cầu riêng (Service #09)

4.3 Các thông số chẩn đoán (PIDs)

Các thông số chuẩn đoán ODB-II PIDs được chỉ ra trong SAE J1979, sẽ có các bản tin trả lời từ mỗi yêu cầu ứng với PID được gửi, cùng với những thông tin có ý nghĩa được chuyển tải từ bản tin đó Không phải tất cả các loại xe hỗ trợ tất cả các PIDs và có thể có các PIDs riêng được định nghĩa bởi nhà sản xuất mà không được định nghĩa trong hệ thống các PIDs của ODB-II

Lưu ý rằng dạng yêu cầu 1 và 2 về cơ bản là giống nhau, nhưng dạng yêu cầu

1 đưa ra các thông tin hiện thời, trong khi dạng yêu cầu 2 đưa ra bản tin tóm lược dữ liệu tương tự tại thời điểm cuối mà mã lỗi chẩn đoán được thiết lập Các trường hợp ngoại lệ này là PDI 01, ở dạng yêu cầu 1và PID 02, ở dạng yêu cầu 2

Ví dụ một yêu cầu truy xuất mã số VIN của xe sẽ được gửi như sau : để truy xuất mã số VIN thì chúng ta cần sử dụng dạng yêu cầu 09 và PID 01, 02 của dang yêu cầu này

4.4 Các dữ liệu chuẩn đoán của ODB-II

Để yêu cầu truy xuất mã chuẩn đoán lỗi DTC (Diagnostic Trouble Codes) thì chúng ta cần sử dụng dạng yêu cầu 03 Mỗi DTC sẽ chỉ ra một sự cố tương ứng trên

xe Sau khi truy xuất mã lỗi, nếu xe có sự cố thì chúng ta sẽ nhận được một số các

mã lỗi DTC

Cách đọc các mã chẩn đoán lỗi của ODB-II : Một mã chẩn đoán lỗi (DTC) được

tạo nên từ 5 ký tự Các dữ liệu sau mô tả thành phần của một DTC, với các thông tin này có thể dễ dàng xác định sự cố từ DTC mà không cần biết rõ chi tiết về các

mã này Ví dụ một DTC có thể là: P0101 Trong đó:

1st digit B-Body, C-Chassis, P-Powertrain-Động lực học, U-Network

Chỉ ra sự cố thuộc thành phần nào trên xe

2nd digit 0 – SAE, theo tiêu chuẩn của tổ chức SAE

1 – Manufacture, theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất

3rd digit

1 Air & Fuel Metering

2 Air & Fuel Metering (Injector Circuit)

3 Ignition System or Misfire

4 Auxiliary Emissions Controls

5 Vehicle Speed Controls And Idle Control System

6 Computer Output Circuit

7 Transmission

8 Transmission

4th & 5th digit - 2 số chỉ ra mã số lỗi, trong khoảng 0-99

Ví dụ kết quả một mã chuẩn đoán được đọc ra từ thiết bị

Các kiểu kiểm tra thiết lập DTC

Có hai kiểu kiểm tra thiết lập DTC sử dụng trong ODB-II, được thực hiện như sau:

UKiểu A

1 Phát các tín hiệu kiểm tra

2 Kích hoạt đèn báo sự cố MIL sau một vòng kiểm tra không thành công, khi đó tức là có sự cố trên các thiết bị của xe

3 Lưu dữ các DTC ứng với sự cố được phát hiện sau 1 vòng kiểm tra

UKiểu B

1 Phát các tín hiệu kiểm tra

2 Thiết lập các mã lỗi sau một vòng kiểm tra không thành công

3 Xóa các mã lỗi vừa thiết lập sau khi vòng kiểm tra thứ 2 thành công, tức là khi đó các mã lỗi đang được thiết lập bị hủy do thực tế là không có lỗi

4 Kích hoạt đèn báo sự cố MIL và lưu giữ các mã lỗi nếu sau 2 vòng kiểm tra liên tục không thành công

V CÔNG CỤ TRUY XUẤT THÔNG TIN TỪ ODB-II

Các công cụ truy xuất dữ liệu từ OBD-II có thể được phân loại theo 2 tiêu chí Tiêu chí thứ nhất là phân loại dựa vào cơ sở phần cứng: xây dựng trên một hệ điều hành

và một phần cứng độc lập hay là xây dựng trên nền của một máy tính cá nhân PC Tiêu chí phân loại thứ 2 là dựa vào xu hướng của thị trường: xây dựng một thiết bị

sử dụng chuyên nghiệp hay hay xây dựng theo thị hiếu của người sử dụng Do đó công cụ truy xuất có thể xếp vào 4 nhóm sau đây

Thiết bị truy xuất độc lập

• Sử dụng cho nhà chuyên nghiệp

• Sử dụng cho khách hàng bình thường

Thiết bị truy xuất dựa trên nền tảng PC

• Sử dụng cho nhà chuyên nghiệp

• Sử dụng cho khách hàng bình thường

ULợi thế của một công cụ truy xuất độc lập là :

• Tiện lợi trong việc mang theo

• Không cần thêm các nguồn điện khác, sử dụng nguồn điện từ chính ô tô nên

có thể sử dụng ở bất cứ đâu

ULợi thế của một công cụ truy xuất dựa trên nền tảng máy tính cá nhân là :

• Chi phí thấp hơn các công cụ quét độc lập cùng chức năng

• Bộ nhớ ảo lớn có thể lưu trữ nhiều dữ liệu và thực hiện nhiều chức năng khác

• Màn hình có độ phân giải cao

• Ứng dụng được nhiều chương trình phần mềm kèm theo

• Có khả năng lập trình và thiết kế lại khi muốn thay đổi

Thiết bị truy xuất độc lập Intelligent Tester của hãng TOYOTA giá 2,000 USD

C ông cụ Scan Tool dựa trên nền tảng lập trình PC sử dụng card giao tiếp IC ELM 323

CHƯƠNG II CHUẨN TRUYỀN THÔNG TRONG XE CƠ GIỚI PHẦN 1: CHUẨN TRUYỀN THÔNG ISO 9141-2

I Phạm vi

Tiêu chuẩn ISO 9141-2 chỉ rõ cách thức trao đổi thông tin giữa các ECUs của thiết

bị vận tải và một thiết bị truy xuất ODB-II theo tiêu chuẩn của SAE J1978 Chuẩn truyền thông này được thiết lập nhằm thuận tiện cho việc truy xuất dữ liệu từ các hệ thống chẩn đoán, giám sát trên xe theo quy định của SAE hoặc của riêng nhà sản xuất ôtô Chuẩn truyền thông này được giới hạn áp dụng được đối với các thiết bị

cơ giới có điện áp ắc quy bình thường trên xe là 12V

II Các tài liệu chỉ dẫn chuẩn

Đi kèm theo tiêu chuẩn này là một số tiêu chuẩn có liên quan cần có để có thể hiểu tốt nhất về chuẩn truyền thông được đưa ra Các tiêu chuẩn đi kèm là :

• IS0 7637-l: 1990, Road vehicles - Electrical disturbance by conduction and coupling - Part 1: Passenger cars and light commercial vehicles with nominal

12 V supply voltage - Electrical transient conduction along supply lines only

• IS0 9141: 1989, Road vehicles - Diagnostic systems - Requirements for interchange of digital information

• SAE J1962, Diagnostic Connector

• SAE J1978, OBD II Scan Tool

• SAE J1979, E/E Diagnostic Test Modes

• SAE J2012, Format and Messages for Diagnostic Trouble Codes

• California Code of Regulation, Title 13, 1968.1, Malfunction and Diagnostic Systems Requirements

III Cấu hình cụ thể

Trong chuẩn truyền thông này, các ECUs trên xe sẽ được hỗ trợ một dây truyền thông (K-Line) hoặc 2 dây truyền thông (K-Line và L-Line) trong việc giao tiếp với thiết bị truy xuất bên ngoài qua giắc giao tiếp theo tiêu chuẩn SAE J1962 Mức điện

áp của ắc quy trên xe là VR B R, và tín hiệu đất GND được dẫn ra giắc giao tiếp theo quy định trong tiêu chuẩn SAE J1962

K-Line là một đường truyền 2 chiều Nó được sử dụng trong quá trình bắt tay

và truyền bản tin khởi tạo bắt tay từ thiết bị truy xuất ODB-II tới các ECUs trên xe, việc này cũng xảy ra cùng lúc với đường truyền L-line Sau khi truyền bản tin khởi tạo bắt tay thì K-line được sử dụng để truyền thông tin 2 chiều giữa các ECUs trên

xe và thiết bị truy xuất bên ngoài để hoàn tất quá trình bắt tay khởi tạo Sau khi bắt tay, K-Line được sử dụng để truyền các bản tin yêu cầu từ thiết bị truy xuất cũng như bản tin trả lời từ các ECUs

L-line là một đường truyền một chiều và chỉ sử dụng trong khi truyền bản tin khởi tạo bắt tay từ thiết bị truy xuất đến các ECUs trên xe, đồng thời với K-Line Ở thời gian khác, nó luôn ở trạng thái logic là ‘1’ Hình sau chỉ rõ cho ta thấy một cấu hình có thể của hệ thống và vai trò của các đường trường K-line và L-line

Một cấu hình cụ thể của một hệ thống

Nếu mọi ECUs, được nối với nhau trên một đường truyền, người thiết kế hệ thống cần chắc chắn rằng việc cấu hình hệ thống đã được thao tác chính xác Với một tín hiệu khởi tạo trên đường truyền thì sẽ không có quá một ECU trả lời tại một thời điểm Cũng có thể có một số ECUs cùng được khởi tạo trên đường truyền và các bản tin trả lời được sắp xếp theo một tuần tự xác định Nếu 2 đường truyền K-line và L-line được sử dụng cho các mục đích khác không nằm trong mục đích kiểm tra và chẩn đoán thì cần kiểm soát chặt chẽ tới các hành động trên đường truyền nhằm tránh xảy ra xung đột dữ liệu trong tất cả các chế độ

IV Mức tín hiệu và đặc điểm kỹ thuật truyền thông

Thời gian thiết lập mức tín hiệu trên đường truyền phải nhỏ hơn 10% thời gian ứng với 1 bit trên đường truyền Thời gian thiết lập tín hiệu được định nghĩa là thời mức điện áp trên đường truyền chuyển từ 20% tới 80% VR B Rvà từ 80% xuống 20% VR B Rđối với thiết bị truyền Mức điện áp nằm giữa 30% và 70% của VR B Rlà không xác định và

có thể là 1 trong 2 mức logic ‘0’ và ‘1’

4.2 Đặc điểm kỹ thuật truyền thông

Sơ đồ lắp đặt cấu hình truyền thông như sau :

Giá trị điện dung của các tụ điện như sau :

∑

=

= n

i ECUi

C ECU + OBW ≤7,6

nF

C TE ≤2Các giá trị xác đinh từ tốc độ truyền thông lớn nhất và tổng trở của mạch

V Quá trình bắt tay với các ECUs

Trong yêu cầu truyền thông với ECU của thiết bị truy xuất, một bản tin khởi tạo được truyền đến các ECU trên cả 2 đường truyền K-line và L-line Khi các đường truyền K-line và L-line ở trạng thái rảnh rỗi thì mức logic luôn là ‘1’

Cấu trúc bản tin khởi tạo như sau :

(Như vậy bản tin khởi tạo bắt tay sẽ được truyền trong 2s – tốc độ 5 bit/s – vậy cần

1 xung clock có tần số 5 Hz, tương đương 200ms lật 1 lần)

Bản tin khởi tạo là: 0110011001

Sau khi truyền bản tin khởi tạo thì mức tín hiệu trên đường truyền sẽ nhàn rỗi trong khoảng thời gian là WR 1 R Nếu sau thời gian WR 1 Rmà không có tín hiệu phản hồi

từ ECU thì coi như quá trình bắt tay thất bại

5.2 Đồng bộ tốc độ truyền thông

Sau khi ECU trong xe ô tô nhận được bản tin khởi tạo truyền thông, nó sẽ phát một bản tin với mục đích đồng bộ tốc độ truyền thông với thiết bị truy xuất

Bản tin đồng bộ tốc độ sẽ bao gồm : 1 start bit – mức logic ‘0’, tiếp theo sẽ là

8 bit xen kẽ bắt đầu bằng mức logic ‘1’, cuối cùng là một stop bit – mức logic ‘1’ (giá trị byte dữ liệu sẽ là 55R H R)

Bản tin đồng bộ là: 0101010101

Tương tự như trên, sau bản tin đồng bộ tín hiệu thì tín hiệu trên đường truyền cũng sẽ nhàn rỗi trong khoảng thời gian WR 2 Rđể ECU chờ thiết bị chuẩn đoán đặt lại tốc độ truyền thông

Bản tin này có thể là 1 trong 2 chuỗi bit sau:

0000100001 (08R H R) hoặc 0001010011 (94R H R)

Cấu trúc 2 bản tin này như sau :

Sau khi truyền xong từ khóa thứ 2, đường truyền sẽ nhàn rỗi trong khoảng thời gian WR 4 R trước khi thiết bị truy xuất gửi bản tin có giá trị các mức logic ngược

so với từ khóa thứ 2 (giá trị F7R H Rhoặc 6BR H R) – cho mục đích bắt tay

Bản tin thiết bị truy xuất gửi đi là :

0111011111 (F7R H R) hoặc 0110101101 (6BR H R)

Cũng sau khoảng thời gian WR 4 R tính từ khi kết thúc bản tin từ thiết bị truy xuất, ECU sẽ gửi bản tin kết thúc việc bắt tay với nội dung CCR H R – các mức logic ngược so với nội dung của bản tin khởi tạo

Bản tin từ ECU xác nhận qúa trình bắt tay thành công là: 0001100111 (CCR H R) Kết thúc bắt tay truyền thông, đường truyền sẽ nhàn rỗi trong khoảng thời gian PR 3 Rtrước khi thiết bị truy xuất gửi bản tin yêu cầu đầu tiên tới ECU

Biểu đồ diễn biến qúa trình bắt tay:

Giới hạn thời gian:

Tốc độ quy ước của chuẩn truyền thông ISO 9414-2 là 10.4 kbps ± 1%, như vậy bản

1 bản tin 10bit sẽ chỉ mất một thời gian rất nhỏ vào khoảng xấp xỉ 1 ms

Theo biểu đồ diễn tiến, nếu lấy thời điểm bắt đầu là 0, đơn vị tính thời gian là

ms, giả sử thiết bị phát bản tin khởi tạo dau khi bắt đầu 5ms thì chúng ta có thể thấy như sau:

• Sau 2005 ms sẽ kết thúc bản tin khởi tạo

• Bản tin đồng bộ tín hiệu phát từ ECU phải bắt đầu trước thời điểm 2305ms

• Bản tin gửi Keyword1 sẽ bắt dầu trước thời điểm 2326ms

• Bản tin gửi Keyword2 sẽ bắt dầu trước thời điểm 2347ms

• Bản tin từ thiết bị gửi giá trị đảo của Keyword2 sẽ bắt đầu trước 2398ms

• Bản tin từ ECU gửi giá trị đảo của bản tin khởi tạo sẽ bắt đầu trước 2449ms

• Như vậy việc bắt tay nếu như thành công sẽ mất nhiều nhất 2450ms

VI Các yêu cầu đối với thiết bị truy xuất (diagnostic tester)

6.1 Giắc kết nối

Đầu giắc kết nối phải tuân theo tiêu chuẩn SAE J1962

6.2 Các chức năng tối thiểu cần thiết

Thiết bị truy xuất cần có các khả năng sau :

• Có khả năng bắt tay với ECU

• Bản tin khởi tao bắt tay được gửi trên cả 2 đường truyền K-line và line

L-• Bản tin khởi tạo bắt tay truyền với tốc độ 5 bit/s ± 0,5 %

• Xác định được tốc độ truyền dữ liệu qua bản tin đồng bộ tốc độ

• Đọc được các từ khóa trên đường truyền

• Truyền từ đảo của từ khóa cuối cùng nhận được

• Nhận bản tin cuối cùng xác nhận bắt tay thành công

• Hỗ trợ gửi và nhận các bản tin theo giao thức được định nghĩa trong tiêu chuẩn SAE J1979

• Hỗ trợ các yêu cầu được nêu ra trong tiêu chuẩn SAE J1978

Thiết bị truy xuất không được kéo mức điện áp trên đường truyền K-line và L-line lên quá VR B R và xuống qua -1V Ràng buộc này được nêu chi tiết trong tài liệu ISO 7637-1

VII Các yêu đối với ECU

7 1 Các đường truyền vào/ra

Mỗi ECU có thể có 1 đường truyền K-line hay 2 đường truyền K-line và L-line Các ECU chỉ có thể gửi dữ liệu lên K-line chứ không thể tác động lên L-line

7.2 Các đặc tính về điện

Ở trạng thái nhận dữ liệu thì khi K-line (cũng như L-line) có mức logic ‘1’ thì ECU sẽ tương đương 1 điện trở lớn hơn 50 kΩ nối xuống đất Một điện trở trong mắc giữa K-line (cũng như L-line) và VR B Rcó giá trị lớn hơn 100 kΩ

Khi K-line ở mức logic ‘0’ thì ECU tương đương một điện trở không quá

110 Ω giữa K-line và đất

ECU sẽ chịu đựng được sự quá áp trên K-line và L-line như sau :

- Không ảnh hưởng khi quá áp ở mức 20V

- 30 phút với quá áp ở mức 24V

- 1 phút với quá áp ở mức 30V

Có thể có chi tiết các đặc tính về điện của ECU trong tài liệu ISO 7637-1

7.3 Chức năng tối thiểu của ECU

ECU phải có khả năng nhận bản tin khởi tạo bắt tay với tốc độ 5 bit/s trên cả 2 đường K-line và L-line Có thể truyền thông ở tốc độ 10,4 kbps ± 2 %

VIII Giao thức truyền thông

8.1 Truyền thông ODB-II

Một bản tin truyền thông ODB-II có thể có ít nhất là 6 bytes và nhiều nhất là

11 bytes Đầu bản tin sẽ là 3 bytes header và cuối bản tin sẽ là 1 bytes checksum Byte checksum được gửi nhằm mục đích phát hiện sai lệch khi có lỗi trên đường truyền Nội dung bản tin truyền thông của ODB-II bao gồm các byte từ byte thứ 4 đến byte thứ 10 trong bản tin Giá trị các bytes header của bản tin được đưa ra trong bảng sau

Thứ tự Dạng dữ liệu Thiết bị truy xuất ECU

Bytes 4 to 10 Data (up to 7 bytes) XXR H XXR H

Final byte Checksum YYR H YYR H

Cấu trúc bản tin được gửi từ thiết bị truy xuất và ECU

Một byte dữ liệu được truyền bao gồm 1 start bit (logic ‘0’), 8 bit dữ liệu truyền đàu nhỏ trước (LSB) và cuối cùng là 1 stop bit (logic ‘1’) Dạng byte được biểu diễn theo hình dưới đây

Một bản tin sẽ là một khối như sau :

Chi tiết về cấu trúc bản tin, số bản tin, các kiểu bản tin và nội dung của các bản tin

sử dụng trong chuẩn truyền thông ISO 9141-2 có thể được tham khảo theo tài liệu

về tiêu chuẩn SAE J1979 Các mã lỗi được chỉ rõ trong tài liệu SAE J2012

8.2 Định nghĩa Checksum

Byte checksum sẽ có giá trị bằng số dư của tổng tất cả các giá trị của các byte của bản tin chia cho 256, bao gồm các byte header và byte dữ liệu

IX.Thời gian trong một bản tin và thời gian giữa các bản tin

Thời gian cách quãng trong việc truyền các byte trong một bản tin và giữa cac bản tin với nhau được miêu tả cụ thể trong hình dưới đây

Giới hạn của các giá trị PR 1 R, PR 2 R, PR 3 R, PR 4 Rđược đưa ra trong bảng dưới đây

Giá trị Min Max Miêu tả

PR 1 0 20 ms Thời gian giữa các byte trong bản tin gửi từ

xe tới thiết bị truy xuất

PR 2 R

Thời gian giữa các bản tin gửi từ xe ứng với

từ khóa trong qua trình bắt tay là 94R H

PR 2 R

(08) 25 ms 50 ms

Thời gian giữa các bản tin gửi từ xe ứng với

từ khóa trong qua trình bắt tay là 08R H

PR 3 55 ms 5 s

Thời gian từ khi kết thúc các bản tin trả lời của cho đến khi có một bản tin yêu cầu mới được gửi

PR 4 5 ms 20 ms Thời gian giữa các byte trong bản tin gửi từ

thiết bị truy xuất tới xe

X Các lỗi truyền thông có thể xảy ra và cách xử lý

10.1 Quá trình bắt tay

Trong quá trình bắt tay, khi quá thời gian cho phép mà thiết bị truy xuất không nhận được bản tin từ ECUs thì bắt tay thất bại và thiết bị truy xuất cần đợi ít nhất sau 300ms để gửi lại bản tin khởi tạo bắt tay cho mục đích cố gắng bắt tay lại

Nếu ECUs phát hiện các lỗi được như trên thì ngay lập tức dừng việc gửi dữ liệu trên đường truyền để chờ đợi một bản tin khởi tạo bắt tay được gửi tới

10.2 Trình tự truyền thông

Trong khi đang thực hiện truyền thông nếu thiết bị truy xuất phát hiện lỗi thì

nó sẽ tự động bắt tay lại và gửi lại các yêu cầu, sau 1 phút kể từ khi bản tin trả lời cuối cùng từ các ECUs được nhận

10.4 Lỗi cấu trúc bản tin

Nếu cấu trúc bản tin có lỗi thì lỗi sẽ được xử lý như lỗi sai checksum

10.5 Lỗi sai thời gian giữa các byte trong bản tin và giữa các bản tin

Nếu thời gian giữa các byte hoặc các bản tin quá nhỏ thì rất có thể thiết bị truy xuất hoặc các ECU sẽ nhận được các byte hoặc các bản tin không chính xác, vì vậy lỗi checksum sẽ xảy ra

Nếu thời gian này là quá lâu thì cũng sẽ dẫn đến lỗi sai cấu trúc bản tin hoặc lỗi checksum Lỗi này sẽ được sử lý tương tự như lỗi sai checksum

P HẦN 2 : CHU ẨN TRUYỀN THÔNG SAE J1850

I PHẠM VI ỨNG DỤNG:

Giao thức SAE J1850 sử dụng định dạng truyền thông kiểu mã hóa tín hiệu, khác

với ISO 9141-2 sử dụng khối truyền thông không đồng bộ UART SAE J1850 được thiết lập theo phân loại Class B của hệ thống On-and Off-Road Land-Based Vehicles và chia làm 2 tiêu chuẩn theo tốc độ truyền thông:

• Độ dài gói tin giới hạn trong 11 bytes kể cả byte CRC

2) SAE J1850 VPW (Variable Pulse Width) (10.4/41.6 kbaud, chuẩn cho các hãng của General Motors hoặc phiên bản Chrysler theo chuẩn J1850

II CƠ CHẾ GIAO TIẾP

Sơ đồ khối của giao tiếp chuẩn truyền thông J1850 từ ECU

2.1 Cơ chế giao tiếp sử dụng định dạng kiểu mã hóa:

Sử dụng phương pháp truyền tin nối tiếp trên đường BUS.Các thiết bị là ngang hàng trên cùng một đường BUS khi một thiết bị A muốn lấy dữ liệu từ thiết bị B nó gửi một bản tin đến thiết bị B và yêu cần các truờng dữ liệu.Thiết bị B nhận được yêu cầu và sẽ xem xét để trả lời lại yêu cầu cho thiết bị A

Mức logic vật lý quy định một trong 2 chế độ:

Xung dương có thời gian xung là 64us

2.2 Phương pháp truy nhập đường truyền:

Cấu trúc mạng sử dụng cấu trúc BUS nối tiếp và các thiết bị trên mạng là ngang hàng do đó phương pháp truy nhập đường truyền được sử dụng là phương pháp truy nhập ngẫu nhiên (CSMA)

Mỗi trạm khi muốn gửi tin đều phải lắng nghe đường truyền trước khi gửi tin Nếu đường truyền rỗi thì nút đó được truyền tin và trong quá trình truyền tin nó kiểm tra đường truyền xem có xung đột hay không.Nếu có xung đột nó sẽ tiếp tục phát tin thêm một thời gian nữa (cho các đối tác biết có xung đột) sau đó lại lắng nghe đường truyền để truyền tin

Bit Ý nghĩa Giá trị Ý nghĩa

PPP Mức ưu tiên của bản tin 000

1

Điạ chỉ tính năng Địa chỉ vật lý

ZZ Kiển bản tin đặc biệt 00

01

10

11

DATA BITS:

Trường dữ liệu đi sau trường Header, mang nội dung chính của bản tin Các bit được truyền một cách nối tiếp nhau theo khối

Trường dữ liệu có cấu trúc như sau:

Parameter ID (PID) $01&$02 Hexadecimal(00 to FF)

Data values $01&$02

Diagnostic trouble codes $03&$07

Test ID $05,$06,$08 Hexadecimal(00 to FF)

Test value and test limits $05 Decimal(0 to 255)

Optional Data byte $08 4 bytes,each decimal(0 to 255)

Vehicle information type $09 Hexadecimal(00 to FF)

Vehicle information data $09 Hexadecimal(00 to FF)

2.4 Bảo toàn dữ liệu:

Sử dụng phương pháp CRC (CYCLICAL REDUNDANCY CHECK) trường kiểm soạt lỗ dữ liệu