Xem mẫu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BÀI GIẢNG
HỌC PHẦN: MẠNG TRUYỀN THÔNG TRONG Ô TÔ
SỐ TÍN CHỈ: 02
LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Hưng Yên - 2015

MỤC LỤC
MỤC LỤC
TÍN CHỈ 1 ........................................................................Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG TRÊN Ô TÔ ...................... 1
1.1. Sơ đồ tổng quát ....................................................................................................... 2
1.2. Ƣu điểm của MPX ..................................................................................................... 8
1.3. Định nghĩa MPX ....................................................... Error! Bookmark not defined.
1.4. Đặc điểm chính của MPX .........................................Error! Bookmark not defined.
1.5. Nguyên tắc cơ bản của truyền thông trên MPX .......Error! Bookmark not defined.
1.6. Các loại giao thức truyền thông sử dụng trên ô tô ..................................................... 6

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KỸ THUẬT CỦA TRUYỀN THÔNG ................................... 8
2.1. Các khái niệm cơ bản ................................................................................................ 8
2.2. Chế độ truyền tải...................................................................................................... 12
2.3. Cấu trúc mạng .......................................................................................................... 14
2.4. Truy nhập bus .......................................................................................................... 18
2.5. Bảo toàn dữ liệu ....................................................................................................... 22
2.6. Mã hóa bít ................................................................................................................ 25
2.7 Kỹ thuật truyền dẫn .................................................................................................. 29

TÍN CHỈ 2 ................................................................................................................ 40
CHƢƠNG 3. CÁC GIAO THỨC CỦA MẠNG TRUYỀN THÔNG TRÊN ÔTÔ 40
3.1. Giao thức BEAN...................................................................................................... 40
3.2. Giao thức AVC-LAN .............................................................................................. 45
3.3. Giao thức CAN ........................................................................................................ 51
3.4. Giao thức LIN .......................................................................................................... 58

CHƢƠNG 4. PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN .................................................. 62
4.1. Hƣớng dẫn đọc và phân tích một số sơ đồ mạng tiêu biểu........................... 62
4.2. Thực hành lập trình CAN điều khiển điện thân xe ………………….......... 62
CÂU HỎI ÔN TÂP.
63

1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG TRÊN Ô TÔ
1.1. KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG
Sù phæ biÕn cña c¸c gi¶i ph¸p tù ®éng ho¸ sö dông hÖ thèng truyÒn th«ng sè lµ kÕt qu¶
tæng hîp cña c¸c tiÕn bé trong kü thuËt vi ®iÖn tö, kü thuËt m¸y tÝnh, kü thuËt th«ng tin vµ
®-¬ng nhiªn lµ cña c¶ kü thuËt tù ®éng ho¸. M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp nãi chung vµ
m¹ng truyÒn th«ng trªn «t« nãi riªng lµ mét kh¸i niÖm chung chØ c¸c hÖ thèng m¹ng truyÒn
th«ng sè, truyÒn bÝt nèi tiÕp, ®-îc sö dông ®Ó ghÐp nèi c¸c thiÕt bÞ c«ng nghiÖp, c¸c thiÕt bÞ
trong mét hoÆc nhiÒu hÖ thèng víi nhau C¸c hÖ thèng truyÒn th«ng phæ biÕn hiÖn nay cho phÐp
liªn kÕt m¹ng ë nhiÒu møc kh¸c nhau, tõ c¸c c¶m biÕn, c¬ cÊu chÊp hµnh d-íi cÊp tr-êng cho
®Õn c¸c m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn, thiÕt bÞ quan s¸t, m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t vµ c¸c m¸y tÝnh
cÊp ®iÒu hµnh xÝ nghiÖp, qu¶n lý c«ng ty.
M¹ng truyÒn th«ng thùc chÊt lµ mét d¹ng ®Æc biÖt cña m¹ng m¸y tÝnh, cã thÓ so s¸nh víi
m¹ng m¸y tÝnh th«ng th-êng ë nh÷ng ®iÓm gièng nhau vµ kh¸c nhau nh- sau:
* Kü thuËt truyÒn th«ng sè hay truyÒn d÷ liÖu lµ ®Æc tr-ng chung cña c¶ hai lÜnh vùc.
* Trong nhiÒu tr-êng hîp, m¹ng m¸y tÝnh sö dông trong « t« ®-îc coi lµ mét phÇn trong
m« h×nh ph©n cÊp cña m¹ng c«ng nghiÖp.
* Yªu cÇu vÒ tÝnh n¨ng thêi gian thùc, ®é tin cËy vµ kh¶ n¨ng t-¬ng thÝch trong « t« cña
m¹ng truyÒn th«ng cao h¬n so víi mét m¹ng m¸y tÝnh th«ng th-êng, trong khi ®ã m¹ng m¸y
tÝnh th-êng ®ßi hái cao h¬n vÒ ®é b¶o mËt.
* M¹ng m¸y tÝnh cã ph¹m vi tr¶i réng rÊt kh¸c nhau, vÝ dô cã thÓ nhá nh- m¹ng LAN
cho mét nhãm vµi m¸y tÝnh, hoÆc rÊt lín nh- m¹ng Internet. Trong nhiÒu tr-êng hîp, m¹ng
m¸y tÝnh gi¸n tiÕp sö dông dÞch vô truyÒn d÷ liÖu cña m¹ng viÔn th«ng. Trong khi ®ã, cho ®Õn
nay c¸c hÖ thèng m¹ng truyÒn th«ng trªn « t« th-êng cã tÝnh chÊt ®éc lËp, ph¹m vi ho¹t ®éng
t-¬ng ®èi hÑp.
Sù kh¸c nhau trong ph¹m vi vµ môc ®Ých sö dông gi÷a c¸c hÖ thèng m¹ng truyÒn th«ng
c«ng nghiÖp vµ m¹ng truyÒn th«ng trªn « t« víi c¸c hÖ thèng m¹ng viÔn th«ng vµ m¹ng m¸y
tÝnh dÉn ®Õn sù kh¸c nhau trong c¸c yªu cÇu vÒ mÆt kü thuËt còng nh- kinh tÕ. VÝ dô, do yªu
cÇu kÕt nèi nhiÒu m¸y tÝnh kh¸c nhau vµ cho nhiÒu ph¹m vi øng dông kh¸c nhau, kiÕn tróc
giao thøc cña c¸c m¹ng m¸y tÝnh phæ th«ng th-êng phøc t¹p h¬n so víi kiÕn tróc giao thøc c¸c
m¹ng c«ng nghiÖp vµ m¹ng truyÒn th«ng trªn «t«. §èi víi c¸c hÖ thèng truyÒn th«ng c«ng
nghiÖp vµ m¹ng truyÒn th«ng trªn «t«, ®Æc biÖt lµ ë c¸c cÊp d-íi th× c¸c yªu cÇu vÒ tÝnh n¨ng
thêi gian thùc, kh¶ n¨ng thùc hiÖn ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh h¹ l¹i lu«n ®-îc ®Æt ra hµng ®Çu.
2

1.2. VAI TRÒ CỦA MẠNG TRUYỀN THÔNG
GhÐp nèi thiÕt bÞ, trao ®æi th«ng tin lµ mét trong nh÷ng vÊn ®Ò c¬ b¶n trong bÊt cø mét
gi¶i ph¸p tù ®éng ho¸ nµo. Mét bé hoÆc nhiÒu bé ®iÒu khiÓn cÇn ®-îc ghÐp nèi víi c¸c c¶m
biÕn vµ c¬ cÊu chÊp hµnh,. Gi÷a c¸c bé ®iÒu khiÓn trong mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n
còng cÇn trao ®æi th«ng tin víi nhau ®Ó phèi hîp thùc hiÖn ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh ghÐp nèi vµ
giao tiÕp víi c¸c bé ®iÒu khiÓn ®Ó cã thÓ theo dâi, gi¸m s¸t toµn bé qu¸ tr×nh ho¹t ®éng vµ hÖ
thèng ®iÒu khiÓn.
VËy, m¹ng truyÒn th«ng trªn «t« cã vai trß quan träng nh- thÕ nµo trong c¸c lÜnh vùc ®o
l-êng, ®iÒu khiÓn vµ tù ®éng hãa c¸c hÖ thèng? Sö dông m¹ng truyÒn th«ng trªn «t«, ®Æc biÖt
lµ bus tr-êng ®Ó thay thÕ c¸ch nèi ®iÓm - ®iÓm cæ ®iÓn gi÷a c¸c thiÕt bÞ đã mang l¹i hµng lo¹t
nh÷ng lîi Ých nh- sau:
* §¬n gi¶n ho¸ cÊu tróc liªn kÕt gi÷a c¸c thiÕt bÞ: Mét sè l-îng lín c¸c thiÕt bÞ thuéc c¸c
chñng lo¹i kh¸c nhau ®-îc ghÐp nèi víi nhau th«ng qua mét ®-êng truyÒn duy nhÊt.
* TiÕt kiÖm d©y nèi vµ c«ng thiÕt kÕ, l¾p ®Æt hÖ thèng: Nhê cÊu tróc ®¬n gi¶n, viÖc thiÕt
kÕ hÖ thèng trë nªn dÔ dµng h¬n nhiÒu. Mét sè l-îng lín c¸p truyÒn ®-îc thay thÕ b»ng mét
®-êng duy nhÊt, gi¶m chi phÝ ®¸ng kÓ cho nguyªn vËt liÖu vµ c«ng l¾p ®Æt.
* N©ng cao ®é tin cËy vµ ®é chÝnh x¸c cña th«ng tin: Khi dïng ph-¬ng ph¸p truyÒn tÝn
hiÖu t-¬ng tù cæ ®iÓn, t¸c ®éng cña nhiÔu dÔ lµm thay ®æi néi dung th«ng tin mµ c¸c thiÕt bÞ
kh«ng cã c¸ch nµo nhËn biÕt. Nhê kü thuËt truyÒn th«ng sè, kh«ng nh÷ng th«ng tin truyÒn ®i
khã bÞ sai lÖch h¬n, mµ c¸c thiÕt bÞ nèi m¹ng cßn cã thªm kh¶ n¨ng tù ph¸t hiÖn lçi vµ chÈn
®o¸n lçi nÕu cã. H¬n thÕ n÷a, viÖc bá qua nhiÒu lÇn chuyÓn ®æi qua l¹i t-¬ng tù - sè vµ sè –
t-¬ng tù n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña th«ng tin.
* N©ng cao ®é linh ho¹t, tÝnh n¨ng më cña hÖ thèng: Mét hÖ thèng m¹ng chuÈn ho¸ quèc
tÕ t¹o ®iÒu kiÖn cho viÖc sö dông c¸c thiÕt bÞ cña nhiÒu h·ng kh¸c nhau. ViÖc thay thÕ thiÕt bÞ,
n©ng cÊp vµ më réng ph¹m vi chøc n¨ng cña hÖ thèng còng dÔ dµng h¬n nhiÒu. Kh¶ n¨ng
t-¬ng t¸c gi÷a c¸c thµnh phÇn (phÇn cøng vµ phÇn mÒm) ®-îc n©ng cao nhê c¸c giao diÖn
chuÈn.
* §¬n gi¶n ho¸ /tiÖn lîi ho¸ viÖc tham sè ho¸, chÈn ®o¸n, ®Þnh vÞ lçi, sù cè cña c¸c thiÕt
bÞ; Víi mét ®-êng truyÒn duy nhÊt, kh«ng nh÷ng c¸c thiÕt bÞ cã thÓ trao ®æi d÷ liÖu qu¸ tr×nh,
mµ cßn cã thÓ göi cho nhau c¸c d÷ liÖu tham sè, d÷ liÖu tr¹ng th¸i, d÷ liÖu c¶nh b¸o vµ d÷ liÖu
chÈn ®o¸n. C¸c thiÕt bÞ cã thÓ tÝch hîp kh¶ n¨ng tù chÈn ®o¸n, c¸c tr¹m trong m¹ng còng cã

3

thÓ cã kh¶ n¨ng c¶nh giíi lÉn nhau. ViÖc cÊu h×nh hÖ thèng. lËp tr×nh, tham sè ho¸, chØnh ®Þnh
thiÕt bÞ vµ ®-a vµo vËn hµnh cã thÓ thùc hiÖn tõ xa qua mét tr¹m kü thuËt trung t©m.
* Më ra nhiÒu chøc n¨ng vµ kh¶ n¨ng øng dông míi cña hÖ thèng: Sö dông m¹ng truyÒn
th«ng cho phÐp ¸p dông c¸c kiÕn tróc ®iÒu khiÓn míi nh- ®iÒu khiÓn ph©n t¸n, ®iÒu khiÓn ph©n
t¸n víi c¸c thiÕt bÞ tr-êng, ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t hoÆc chÈn ®o¸n lçi tõ xa qua Internet, tÝch hîp
th«ng tin cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t th«ng tin.
Cã thÓ nãi, m¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp nãi chung vµ m¹ng truyÒn th«ng trªn «t« nãi
riªng ®· lµm thay ®æi h¼n t- duy vÒ thiÕt kÕ vµ tÝch hîp hÖ thèng. -u thÕ cña gi¶i ph¸p dïng
m¹ng truyÒn th«ng kh«ng nh÷ng n»m ë ph-¬ng diÖn kü thuËt, mµ cßn ë khÝa c¹nh hiÖu qu¶
kinh tÕ. ChÝnh v× vËy, øng dông cña nã réng r·i trong hÇu hÕt c¸c lÜnh vùc c«ng nghiÖp, nh®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh, tù ®éng hãa xÝ nghiÖp, tù ®éng ho¸ toµ nhµ, ®iÒu khiÓn giao th«ng, v.v..
Trong ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh, c¸c hÖ thèng bus tr-êng ®· dÇn thay thÕ c¸c m¹ch dßng t-¬ng tù
(current loop) 4-20mA. Trong c¸c hÖ thèng tù ®éng ho¸ xÝ nghiÖp hoÆc tù ®éng hãa toµ nhµ,
mét sè l-îng lín c¸c phÇn tö trung gian ®-îc bá qua nhê c¸c hÖ bus ghÐp nèi trùc tiÕp c¸c
thiÕt bÞ c¶m biÕn vµ chÊp hµnh. Nãi tãm l¹i, sö dông m¹ng truyÒn th«ng lµ kh«ng thÓ thiÕu
®-îc trong viÖc tÝch hîp c¸c hÖ thèng tù ®éng hãa hiÖn ®¹i.
1.3. SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT

Hình 1.1. Minh họa về số lƣợng ECU sử dụng trên ô tô
Những năm gần đây, những hệ thống điều khiển tự động và điều khiển thông minh
trên ôtô đã đƣợc tạo ra ngày càng nhiều để đáp ứng những yêu cầu khắt khe về tính
năng an toàn, thoải mái và tiện nghi trên xe. Điều này đã tạo nên sự đột phá trong công
nghệ chế tạo hộp điều khiển điện tử (ECU) và công nghệ cảm biến (Sensor). Số lƣợng
ECU trên một chiếc xe (hình 1.1) đã tăng lên rất nhiều, có thể lên đến 40 ECU trên
chiếc xe con và 25 ECU trên những chiếc xe tải. Chính vì thế, nó đã làm tăng trọng
lƣợng xe do sự gia tăng mạnh của số lƣợng dây điện.

4

nguon tai.lieu . vn