Nghiên cứu, chế tạo hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu trên ô tô đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................i
BẢN TÓM TẮT ĐỒ ÁN ................................................................................................... iii
MỤC LỤC ..........................................................................................................................iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ......................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ...................................................................................................ix
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................... xii
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU .................................................3
1.1. Lí do chọn đề tài........................................................................................................3
1.2. Xu hướng nghiên cứu trên thế giới ...........................................................................3
1.3. Các hướng nghiên cứu ở trong nước.........................................................................4
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT .......................................................................5
2.1. Tìm hiểu về mạng CAN (Control Area Network) ....................................................5
2.1.1. Sơ lược lịch sử mạng CAN ............................................................................5
2.1.2. Chuẩn giao thức CAN ......................................................................................6
2.1.2.1. Truyền tốc độ thấp .....................................................................................6
2.1.2.2. Truyền tốc độ cao ......................................................................................6
2.1.2.3. Các mức trạng thái trội và lặn....................................................................6
2.1.3. Cơ chế giao tiếp .............................................................................................8
2.1.4. Cấu trúc bức điện .............................................................................................9
2.1.4.1. Khung tiêu chuẩn .......................................................................................9
2.1.4.2. Khung mở rộng ........................................................................................10
2.2. Tìm hiểu về chuẩn OBD2 .......................................................................................11
2.2.1. Tổng quan về chuẩn OBD2 ............................................................................11
2.2.2. Tìm hiểu về giắc OBD2 .................................................................................11
2.2.3. Tìm hiểu về OBD2 PID..................................................................................13
2.2.4. Mối liên hệ giữa CAN và OBD2 ....................................................................15
2.3. Giới thiệu về GPS, GSM, GPRS.............................................................................18
2.3.1. Tìm hiểu về GPS ............................................................................................18
2.3.2. Tìm hiểu về GSM ...........................................................................................20

iv


2.3.3. Tìm hiểu về GPRS .........................................................................................20
2.4. Khảo sát để lựa chọn module GPS/GSM/GPRS.....................................................21
2.4.1. Mạch GSM GPRS GPS BDS A9G ................................................................21
2.4.2. Module GPS U-Blox NEO-M8N-0-10 ..........................................................22
2.4.3. Module GPS NEO-6M 7N APM2.5 ..............................................................23
2.4.4. Module GSM/GPS SIM908 Easy ..................................................................24
2.4.5. Module GSM/GPRS/GPS A7 ........................................................................25
2.4.6. Module SIM868 Coreboard GSM/GPRS/GPS/Bluetooth .............................26
2.4.7. So sánh giữa các module GPS/GPRS/GSM...................................................27
2.5. Cảm biến gia tốc .....................................................................................................28
2.6. Giới thiệu NodeJS ...................................................................................................31
2.7. Giao thức MQTT ....................................................................................................32
2.7.1. Khái niệm MQTT ...........................................................................................32
2.7.2. Cấu trúc của MQTT .......................................................................................33
2.7.3. Ưu điểm của MQTT .......................................................................................34
2.7.4. Một số khái niệm cơ bản trong MQTT ..........................................................34
2.8. Internet of Thing (IoT) ............................................................................................36
2.8.1. Khái niệm IoT ................................................................................................36
2.8.2. Ứng dụng của IoT ..........................................................................................36
2.8.3. Các mơ hình IoT ứng dụng trên xe ơ tô .........................................................37
2.8.3.1. Ứng dụng Dash ........................................................................................38
2.8.3.2. Hệ thống ADAS trên các dịng xe cao cấp ..............................................38
2.8.3.3. Đỗ xe thơng minh IoT .............................................................................40
CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT, LỰA CHỌN PHẦN CỨNG VÀ CÁC NỀN TẢNG HỖ TRỢ
............................................................................................................................................43
3.1. Khảo sát các mơ hình tương tự ...............................................................................43
3.1.1. Thiết bị khám xe Micas ..................................................................................43

3.1.2. Hệ thống quản lý đội xe (FMS)......................................................................44
3.1.3. Các đồ án trước ..............................................................................................45
3.2. Thiết kế mơ hình hệ thống ......................................................................................46
3.2.1. Tổng quan về mơ hình hệ thống .....................................................................46
v


3.2.2. Sơ đồ khối hệ thống .......................................................................................47
3.3. Khảo sát và lựa chọn các thiết bị phần cứng...........................................................48
3.3.1. Kit RF thu phát Wifi BLE ESP32 NodeMCU LuaNode32 ...........................48
3.3.2. Module GPS ...................................................................................................50
3.3.3. Mạch giảm áp 3A LM2596S ..........................................................................50
3.3.4. Mạch chuyển đổi giao tiếp CAN MCP2515 ..................................................51
3.3.5. Cảm biến gia tốc MPU6050 ...........................................................................52
3.3.6. Mạch mở rộng giao tiếp I2C ..........................................................................53
3.4. Khảo sát và chọn lựa các nền tảng Cloud Computing ............................................56
3.4.1. Tổng quan về Cloud Computing ....................................................................56
3.4.2. Nền tảng Amazon Web Service .....................................................................58
3.5. Khảo sát và lựa chọn cơng nghệ lập trình, hệ cơ sở dữ liệu ...................................60
3.5.1. Xây dựng MQTT broker với Aedes ...............................................................60
3.5.2. Cơ sở dữ liệu truy vấn không cấu trúc MongoDB .........................................60
3.5.3. Kết nối tới MongoDB server với NodeJS ......................................................61
3.5.4. Xây dựng trang web cơ bản với Express trong NodeJS ................................61
CHƯƠNG 4. THI CƠNG MƠ HÌNH VÀ KẾT QUẢ KIỂM TRA GIAO TIẾP VỚI ECU
CỦA XE TOYOTA YARIS 2009 .....................................................................................63
4.1. Các thiết bị trong mơ hình ......................................................................................63
4.2. Mơ hình thiết bị thực tế ...........................................................................................66
4.2.1. Tổng quan về thiết bị......................................................................................66
4.2.2. Sơ đồ khối thiết bị ..........................................................................................67
4.2.3. Sơ đồ nguyên lý ..............................................................................................68

4.2.4. Thiết kế vỏ hộp bằng phần mềm CATIA V5 R26 và CorelDRAW X7 ........69
4.3. Các lưu đồ thuật toán của Gateway ........................................................................70
4.3.1. Tác vụ cài đặt .................................................................................................70
4.3.2. Vòng lặp chính ...............................................................................................71
4.3.3. Tác vụ cài đặt mềm ........................................................................................72
4.4. Các lưu đồ thuật toán của Server và Client .............................................................72
4.4.1. Nhận và lọc các gói tin MQTT ......................................................................72
4.4.2. Web Server xử lý các tác vụ từ Web client ....................................................73
vi


4.4.3. Client gửi yêu cầu và xử lý dữ liệu trả về từ Server ......................................74
4.5. Kết quả kiểm tra giao tiếp giữa hộp Gateway với ECU Toyota Yaris 2009 ..........74
CHƯƠNG 5. QUY TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .........................................76
5.1. Thiết lập quy trình kiểm thử hoạt động hệ thống....................................................76
5.2. Kết quả chạy thực nghiệm trên xe Vios 2009 .........................................................79
5.2.1. Dữ liệu thu được trên giao diện máy tính ......................................................79
5.2.2. Phân tích kết quả thực nghiệm .......................................................................81
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ...........................86
6.1. Kết luận ...................................................................................................................86
6.2. Hướng phát triển của đề tài .....................................................................................87
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................88

vii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
ADC:

Analogue to Digital Converter

AWS:

Amazon Web Service

CNKT:

công nghệ kỹ thuật

DAC:

Digital Analog Converter

DC:

Direct Current

DGPS:

Defferential GPS

DSP:

Digital Motion Processor

ĐATN:

đồ án tốt nghiệp

EC2:

Elastic Computer Cloud

FIFO:

first-in, first-out

GVHD:

giảng viên hướng dẫn

IDE:

Integrated Development Environment

IEPE:

Internal Electronic Piezoelectric

JSON:

JavaScript Object Notation

MIPS:

Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages

MQTT:

Message Queuing Telemetry Transport

OASIS:

Organization for the Advancement of Structured Information Standards

OTA:

Over the air

PID:

Parameter Identifier

QCVN:

quy chuẩn Việt Nam

RISC:

Reduced Instructions Set Computer

SCL:

Serial Clock Line

SDA:

Serial Data Line

SMBUS: System Management Bus

SPI:

Serial Peripheral Interface

SSID:

Service Set Identifier

SVTH:

sinh viên thực hiện

UART:

Universal Asynchronous Receiver / Transmitter

VĐK:

vi điều khiển

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1.

Điện áp hoạt động trên hai dây CAN_H và CAN_L CAN tốc độ cao ................7

Hình 2.2.

Điện áp hoạt động trên hai dây CAN_H và CAN_L CAN tốc độ thấp ..............7

Hình 2.3.

Khung dữ liệu của khung tiêu chuẩn ..................................................................................9

Hình 2.4.

Khung mở rộng ......................................................................................................................... 10

Hình 2.5.

Phân loại giắc OBD2 .............................................................................................................. 12

Hình 2.6.

Thứ tự chân của giắc OBD2 ................................................................................................ 12

Hình 2.7.

Minh họa mối liên hệ giữa CAN và OBD2 .................................................................. 15

Hình 2.8.

Các chân có trên giắc cắm OBD2 trên xe...................................................................... 15

Hình 2.9.

Khung chứa tin nhắn nhận được qua OBD2 ................................................................ 17

Hình 2.10. Phân tích ý nghĩa dữ liệu ...................................................................................................... 17
Hình 2.11. GPS................................................................................................................................................. 18
Hình 2.12. Logo của GSM .......................................................................................................................... 20
Hình 2.13. Module GSM GPRS GPS BDS A9G .............................................................................. 21
Hình 2.14. Module GPS U-Blox NEO-M8N-0-10 ........................................................................... 22
Hình 2.15. Module GPS GPS NEO-6M ................................................................................................ 23
Hình 2.16. Module GSM/GPS SIM908 Easy ..................................................................................... 24
Hình 2.17. Module GSM/GPRS/GPS A7 ............................................................................................. 25
Hình 2.18. Module SIM868 Coreboard GSM/GPRS/GPS/Bluetooth ..................................... 26
Hình 2.19. Cảm biến gia tốc MPU6050 ................................................................................................ 29
Hình 2.20. Sơ đồ nguyên lý của cảm biến MPU6050 ..................................................................... 30
Hình 2.21. Logo NodeJS .............................................................................................................................. 31
Hình 2.22. Sơ đồ cấu trúc giao thức MQTT ........................................................................................ 33
Hình 2.23. Giao diện ứng dụng Dash trên điện thoại thơng minh ............................................. 38
Hình 2.24. Một số thiết bị hỗ trợ ADAS của hãng Advantech ................................................... 40
Hình 2.25. Bố trí cảm biến và camera, bộ xử lý thu nhận thơng tin ......................................... 41
Hình 2.26. Bãi đỗ xe thông minh đầu tiên tại Đà Nẵng ................................................................. 42
Hình 3.1.

Thiết bị khám xe thơng minh Micas ................................................................................ 43

Hình 3.2.

Giao diện của App Micas trên điện thoại thơng minh ............................................. 44

Hình 3.3.

Mơ hình hệ thống FMS.......................................................................................................... 45
ix

Hình 3.4.

Sơ đồ tổng quát hệ thống ...................................................................................................... 47

Hình 3.5.

Sơ đồ khối của Tracking module ...................................................................................... 47

Hình 3.6.

Giao diện Web UI .................................................................................................................... 48

Hình 3.7.

Kit RF thu phát Wifi BLE ESP32 NodeMCU LuaNode32 ................................... 49

Hình 3.8.

Module GPS U-Blox NEO-M8N-0-10 ........................................................................... 50

Hình 3.9.

Mạch giảm áp LM2596S ...................................................................................................... 50

Hình 3.10. Mạch chuyển đổi giao tiếp CAN MCP2515 ................................................................ 51
Hình 3.11. Cảm biến gia tốc MPU6050 ................................................................................................ 52
Hình 3.12. Xung đột địa chỉ trong giao tiếp I2C ............................................................................... 53
Hình 3.13. Module mở rộng giao tiếp I2C TCA9548A ................................................................. 53

Hình 3.14. Sơ đồ ứng dụng đơn giản hóa của TCA9548A ........................................................... 54
Hình 3.15. Các thành phần trong byte địa chỉ của TCA9548A .................................................. 55
Hình 3.16. Mơ hình Cloud Computing .................................................................................................. 56
Hình 3.17. Top 5 nền tảng Cloud Computing phổ biến nhất hiện nay .................................... 58
Hình 3.18. Các dịch vụ của AWS ............................................................................................................ 60
Hình 3.19. Tạo một MQTT broker đơn giản ....................................................................................... 60
Hình 3.20. Tạo một Web Server hoạt động ở mạng local trên máy tính cá nhân ............... 62
Hình 4.1.

ECU Toyota Yaris ................................................................................................................... 63

Hình 4.2.

Sơ đồ chân ECU Toyota Yaris 2009 ............................................................................... 63

Hình 4.3.

Đầu Jack OBD2 ........................................................................................................................ 64

Hình 4.4.

Cáp kết nối OBD2.................................................................................................................... 64

Hình 4.5.

Cảm biến MPU6050 ............................................................................................................... 65

Hình 4.6.

Mơ hình thiết bị hộp Gateway ............................................................................................ 66

Hình 4.7.

Mặt trước thiết bị ...................................................................................................................... 66

Hình 4.8.

Mặt sau thiết bị .......................................................................................................................... 66

Hình 4.9.

Cấu tạo bên trong mạch Gateway ..................................................................................... 67

Hình 4.10. Sensor ............................................................................................................................................ 67
Hình 4.11. Sơ đồ khối các module trên thiết bị.................................................................................. 67
Hình 4.12. Sơ đồ hệ thống ........................................................................................................................... 68
Hình 4.13. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị ................................................................................................ 69
Hình 4.14. Thiết kế vỏ hộp bằng phần mềm CATIA V5 R26 ..................................................... 69
x


Hình 4.15. Thiết kế nhãn dán bằng phần mềm CorelDRAW X7............................................... 69
Hình 4.16. Tác vụ cài đặt .................................................................................................70
Hình 4.17. Vịng lặp chính ...............................................................................................71
Hình 4.18. Tác vụ cài đặt mềm ........................................................................................72
Hình 4.19. Nhận và lọc các gói tin MQTT ......................................................................72
Hình 4.20. Web Server xử lý các tác vụ từ Web client ....................................................73
Hình 4.21. Client gửi yêu cầu và xử lý dữ liệu trả về từ Server ................................................. 74
Hình 4.22. Dữ liệu được gửi về Server và lưu vào cơ sở dữ liệu ............................................... 75
Hình 4.23. Các gói tin CAN thu được.................................................................................................... 75

Hình 4.24. Kết quả thu được sau khi phân tích các gói tin CAN ............................................... 75
Hình 5.1.

Các thiết bị của hệ thống....................................................................................................... 76

Hình 5.2.

Hộp thiết bị và 2 cảm biến gia tốc đặt ở phía trước xe ............................................ 77

Hình 5.3.

Hai cảm biến gia tốc được đặt ở phía sau xe................................................................ 77

Hình 5.4.

Kích hoạt server trên EC2 .................................................................................................... 78

Hình 5.5.

Cấu hình Server trên AWS EC2 ........................................................................................ 78

Hình 5.6.

Tài xế lái xe và người quản lý ngồi tại xưởng điện – điện tử ơ tơ ...................... 79

Hình 5.7.

Tab Dashboard trên màn hình máy tính ......................................................................... 79

Hình 5.8.

Tab Charts trên màn hình máy tính .................................................................................. 80

Hình 5.9.

File dữ liệu được lưu trong SD card ................................................................................ 80

Hình 5.10. Bài kiểm tra tăng tốc, phanh đột ngột ............................................................................. 81
Hình 5.11. Dữ liệu thu được từ thử nghiệm tăng tốc, phanh đột ngột ..................................... 81
Hình 5.12. Bài kiểm tra lên và xuống dốc ............................................................................................ 82
Hình 5.13. Dữ liệu thu được từ thử nghiệm xe lên và xuống dốc .............................................. 82
Hình 5.14. Bài thử nghiệm quay vịng trái, phải ............................................................................... 83
Hình 5.15. Dữ liệu thu được từ thử nghiệm quay vịng trái, phải .............................................. 83
Hình 5.16. Bài thử nghiệm xe đi đoạn đường ngẫu nhiên............................................................. 84
Hình 5.17. Dữ liệu thu được từ thử nghiệm xe đi đoạn đường ngẫu nhiên ........................... 84

xi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1.

Giá trị điện áp trên hai dây CAN_H và CAN_L ...........................................................8

Bảng 2.2.

Bảng mô tả các chân của giắc OBD2 .............................................................................. 12

Bảng 2.3.

Mô tả chế độ của OBD2-PIDs ............................................................................................ 14

Bảng 2.4.

Dữ liệu trả về khi gửi mã PIDs .......................................................................................... 14

Bảng 2.5.

Bảng giá trị PIDs của chế độ 01 ........................................................................................ 15

Bảng 2.6.

So sánh giữa các module GPS/GPRS/GSM ................................................................. 27

Bảng 2.7.

So sánh một số loại cảm biến gia tốc .............................................................................. 28

Bảng 2.8.

Chức năng các chân cảm biến MPU6050 ...................................................................... 30

Bảng 3.1.

So sánh giữa module ESP8266 và ESP32 ..................................................................... 49

Bảng 3.2.

Chức năng các chân trên TCA9548A ............................................................................. 54

Bảng 3.3.

Các địa chỉ khác nhau của TCA 9548A ......................................................................... 55

Bảng 4.1.

Các thiết bị sử dụng trong mơ hình Board Gateway................................................. 64

xii


MỞ ĐẦU
Trong bối cảnh thời đại của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 hiện nay, mặc dù khởi
đầu chậm hơn khoảng 30 năm so với các nước trong khu vực, nhưng ngành công nghiệp ô
tô của Việt Nam đã và đang có những bước phát triển vượt bậc và đã gặt hái được những
thành tựu đáng tự hào. Theo đó, tổng năng lực sản xuất, lắp ráp ô tô ở Việt Nam đến nay
đạt khoảng 600.000 xe/năm, gồm hầu hết các chủng loại xe con, xe tải và xe khách; một
số chủng loại xe như xe tải trọng tải đến 7 tấn có tỷ lệ nội địa hóa 55%; xe khách từ 24 chỗ
ngồi trở lên tỷ lệ nội địa hóa đạt từ 45-55% cơ bản đáp ứng mục tiêu đề ra vào năm 2020.
Một số loại sản phẩm đã xuất khẩu sang thị trường Lào, Campuchia, Myanmar, Trung
Mỹ,...
Với cơ sở hạ tầng về công nghệ thông tin tương đối phát triển đã tạo điều kiện cho các
doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ơ tơ có khả năng tiếp cận nhanh chóng với các thành quả
cơng nghiệp 4.0, có thể coi là chìa khóa, cơ hội để tạo bước phát triển mang tính đột phá
cho ngành cơng nghiệp ơtơ Việt Nam. Hãy cùng tưởng tượng ngày này của vài năm nữa
những chiếc xe ơtơ có thể “trị chuyện” với nhau, giao tiếp với nhau, kết nối với các hệ
thống công cộng khác và trở thành những “người bạn” thân thiết với con người. Hiện nay
tất cả các nhà nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và sản xuất ô tô đang tập trung phát triển cơng
nghệ theo ba xu hướng chính và sẽ gắn kết với nhau để tạo thành một khối cùng phát triển

trong tương lai khơng xa. Đó là: công nghệ thiết kế, chế tạo và sản xuất phần cứng hợp với
thời đại; công nghệ phần mềm điều khiển thơng minh và sử dụng trí tuệ nhân tạo; cơng
nghệ kết nối và giao tiếp.
Công nghệ kết nối và giao tiếp là một hệ thống được kết hợp từ nhiều cơng nghệ cao
như GPS, máy tính và viễn thơng. Đây là cơng nghệ được áp dụng trên các dịng xe ô tô
hiện nay, trong đó, dữ liệu từ các thiết bị hỗ trợ định vị GPS được cài đặt trên xe sẽ kết hợp
với mạng khơng dây, sau đó sẽ gửi các dữ liệu thông tin thu thập được đến máy tính trung
tâm có quyền kiểm sốt và theo dõi hành trình của xe. Cơng nghệ này giúp cho người lái
xe có thể nắm bắt kịp thời tình trạng của xe và cảnh báo nguy hiểm, theo dõi vị trí hiện tại
của xe, nắm bắt tình trạng giao thơng và hạn chế vi phạm luật giao thông, cho biết lượng
nhiên liệu tiêu thụ, gọi cứu hộ hay tìm trạm dịch vụ ở gần vị trí hiện tại,… Ngày nay, những
tính năng này đang dần trở thành một trong những tính năng quan trọng không thể thiếu
trên xe ô tô hiện đại.
1


Xuất phát từ những phân tích, lập luận trên cùng với đó là những gợi ý từ GVHD
Nguyễn Trung Hiếu, nhóm chúng em đã quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, chế
tạo hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu trên ô tô” làm đề tài cho Đồ án tốt nghiệp của
chúng em.
Em xin chân thành cảm ơn thầy GVHD Nguyễn Trung Hiếu đã tận tình hỗ trợ nhóm
chúng em trong suốt q trình thực hiện đồ án. Ngoài những kiến thức được thầy bổ trợ
thêm trong quá trình làm việc, nhóm chúng em cịn được học tập tác phong làm việc của
một kĩ sư chuyên nghiệp. Qua đây, chúng em xin chân thành cảm ơn và chúc thầy luôn
mạnh khỏe, luôn sáng suốt trong công việc cũng như cuộc sống, tiếp tục đào tạo thêm nhiều
thế hệ kĩ sư ô tô phục vụ cho nền công nghiệp ô tô nói chung và nền công nghiệp ô tô Việt
Nam nói riêng.

2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1. Lí do chọn đề tài
Nền công nghiệp 4.0 đã và đang phát triển mạnh mẽ trên thế giới, làm thay đổi căn bản
nền sản xuất của thế giới, tác động đến các quốc gia trên nhiều phương diện, một cuộc cách
mạng sản xuất gắn liền với những đột phá về công nghệ, liên quan đến kết nối internet,
điện toán đám mây, in 3D, công nghệ cảm biến, thực tế ảo,... và ngành công nghiệp ô tô là
một trong những ngành được hưởng lợi khơng ít từ cuộc cách mạng cơng nghiệp này. Giờ
đây ơ tơ đã khơng cịn là một thiết bị cơ khí giúp vận chuyển con người và hàng hóa một
cách dễ dàng. Ngồi những nhu cầu cơ bản của một chiếc ơ tơ thì hiện nay điều người dùng
quan tâm hơn hết là sự an toàn, sự tiện dụng về nhu cầu di chuyển và giải trí, kết nối với
các nền tảng công nghệ để giúp chiếc ô tô trở nên hiện đại và sang trọng hơn. Việc ứng
dụng thành công công nghệ IOT lên các phương tiện ô tô sẽ tạo ra rất nhiều lợi ích nhờ vào
nguồn thông tin vô cùng lớn được chia sẻ từ xe. Từ đó, những nhà nghiên cứu ứng dụng
có thể phát triển thêm nhiều sáng chế, ứng dụng để giải quyết các bài toán về kinh tế - xã
hội như kiểm sốt mật độ giao thơng, quản lý hành trình xe, đưa ra các cảnh báo, phát triển
các mơ hình kinh doanh dựa trên sự chia sẻ thông tin từ các phương tiện này.
Với mục đích tạo ra một hệ thống, nền tảng cơ bản cho phép thu thập, giám sát và lưu
trữ dữ liệu dựa trên các nền tảng công nghệ Cloud computing. Bên cạnh tạo ra một hướng
phát triển cho các công việc nghiên cứu ứng dụng sâu rộng cần đến chức năng thu thập và
lưu trữ dữ liệu. Qua sự mày mị tìm hiểu cũng như được sự hướng dẫn của GVHD Nguyễn
Trung Hiếu, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống giám
sát và thu thập dữ liệu trên ô tô” làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp.
1.2. Xu hướng nghiên cứu trên thế giới
Sự phát triển mạnh mẽ của các công nghệ mới như IoT, AI, Big Data, Cloud,… khơng
chỉ giúp định hình lại ngành cơng nghiệp xe hơi, mà cịn khiến những sản phẩm “trong
mơ” có thể đến gần hơn với hiện thực. những chiếc xe tự lái, xe điện thơng minh trở nên
gần hơn khi đã có thể chiêm ngưỡng “concept” ở các triển lãm. Đóng góp quan trọng nhất
của AI là làm cho các mẫu xe ô tô trở nên an toàn hơn thông qua khả năng giao tiếp với
nhau (Vehicle-to-vehicle) giúp làm giảm tai nạn và cả khả năng giao tiếp với con người.

Sự phát triển nhanh chóng của cơng nghệ đã và đang đe họa đến ngành sản xuất ô tô truyền
thống, xe hơi khơng cịn là “lãnh địa bất khả xâm phạm” của Ford, GM, Honda, Daimler,
3


Toyota, Jaguar Land Rover hay Volkswagen nữa. Hàng loạt các cơng ty, tập đồn lớn về
cơng nghệ như: Tesla, Google, Apple, Qualcomm,… đã và đang dần “lấn sân” sang lĩnh
vực nghiên cứu và phát triển ô tô áp dụng công nghệ cao, tạo ra một cuộc chiến mới trong
lĩnh vực ô tô toàn cầu.
Trước sự “tấn công” ồ ạt của các công ty công nghệ, các nhà sản xuất ô tơ đang bắt
đầu thay đổi, và năm 2017 làn sóng cách tân chưa bao giờ mạnh mẽ đến thế. Sự chuyển
dịch lớn trong các nhà sản xuất đã đưa những chiếc xe thông minh đến gần hơn với hiện
thực dù các mẫu xe này vẫn chưa thể xuất hiện ở showroom ô tô. Không chỉ bắt tay với các
nhà sản xuất công nghệ, các thương hiệu ô tô đã bắt đầu chi nhiều tiền hơn cho nghiên cứu
phát triển (R&D) để đưa các mẫu xe thông minh đến gần hơn với người tiêu dùng. AI trên
xe hơi đang tiến được những bước rất xa và tạo ra những chiếc xe không chỉ là phương tiện
đi lại đơn thuần.
1.3. Các hướng nghiên cứu ở trong nước
Hiện tại, ở Việt Nam đang có rất nhiều cơng ty như FPT, Robert Bosch, Renesas,
Global Cyber Soft,… đang triển khai các dự án liên quan đến việc kết nối và giám sát các
phương tiện giao thơng. Việc kết nối này có thể giúp cho chúng ta nhận biết được các mối
nguy hiểm cũng như cách tránh né được chúng; giúp kiểm soát được vi phạm luật an tồn
giao thơng của các phương tiện; hỗ trợ xây dựng các hệ thống an toàn trên xe, các hệ thống
trợ giúp con người trong việc di chuyển trên đường.
Tháng 10/2017, FPT đã chính thức thử nghiệm cơng nghệ xe tự hành trên ô tô 4 chỗ
chạy trong khuôn viên văn phịng của cơng ty tại TP.HCM. Xe có thể chạy ổn định trong
khuôn viên làm việc của FPT với tốc độ 25km/h. Trong quá trình di chuyển, xe tự căn làn,
chủ động rẽ trái/phải theo vạch đường cũng như xác định đối tượng trên đường và băng
qua đường để tự động phanh và vòng tránh vật cản. Với những tính năng trên, năng lực
cơng nghệ xe tự lái của FPT đang hướng tới cấp độ 2 trên 5 cấp độ của SAE (Hiệp hội kỹ

sư ô tô Hoa Kỳ). Hiện trong mảng công nghệ ô tô, FPT đã và đang triển khai khoảng 150
dự án liên quan đến công nghệ này cho 20 khách hàng tại Nhật Bản, Hàn Quốc, châu Âu
và Mỹ. FPT đẩy mạnh đầu tư nghiên cứu phát triển các giải pháp công nghệ ô tô để hợp
tác với các hãng hàng đầu thế giới liên quan tới ô tô, bao gồm cả hãng sản xuất (OEM) và
hãng cung cấp linh kiện tier-1 [1].

4


CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
2.1. Tìm hiểu về mạng CAN (Control Area Network)
2.1.1. Sơ lược lịch sử mạng CAN
CAN là một giao thức giao tiếp nối tiếp hỗ trợ mạnh cho những hệ thống điều khiển
phân bố theo thời gian thực với độ ổn định, bảo mật và khả năng chống nhiễu cực kì tốt.
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 ơ tơ Mĩ, có trụ sở đặt tại Detroit Michigan.
Vào những năm đầu tiên sau khi ra mắt, Intel và Philips là 02 nhà sản xuất đầu tiên sản
xuất chip xử lý cho CAN (1987) và Mercedes-Benz W140 là chiếc ô tô thương mại đầu
tiên được trang bị CAN. Ngày nay, gần như toàn bộ các dịng ơ tơ hiện đại đều có hỗ trợ
CAN và hầu như tất các các nhà sản xuất chip lớn trên thế giới đều sản xuất ra các dịng
chip có tích hợp CAN như Siemens, Motorola, NEO, Infineon, Mitsubishi, TI…
Ngồi nền cơng nghiệp ơ tơ, CAN cịn được ứng dụng rộng rãi trong các ngành cơng
nghiệp tự động hóa, đóng tàu, tàu ngầm, nông nghiệp, y khoa,... nhờ vào các 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 nhau
cho 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 thơng qua
ISO 11898 (Cần lưu ý rằng tiêu chuẩn của ISO khơng phải là tồn bộ các đặc tính của CAN
mà Bosch quy 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 đến
thời điểm hiện tại. [2]

5


2.1.2. Chuẩn giao thức CAN
Chuẩn đầu tiên của CAN là ISO 11898 nhằm định nghĩa các đặc tính của CAN, bao
gồm cả CAN tốc độ cao (CAN-C) và CAN tốc độ thấp (CAN-B).
2.1.2.1. Truyền tốc độ thấp
CAN-B được định nghĩa trong tiêu chuẩn ISO 11898-3 và hoạt động ở tốc độ bit từ 5
đến 125kbit/s. Được ứng dụng trong phạm vi thân xe và thoải mái, tiện nghi. Tốc độ này
đủ thỏa các yêu cầu về thời gian thực đòi hỏi trong phạm vi này. Ví dụ các ứng dụng như:
 Điều khiển hệ thống máy điều hòa.
 Điều chỉnh ghế ngồi.
 Bộ cửa sổ tự động.
 Điều khiển cửa trượt trên nóc xe.
 Điều chỉnh gương.
 Hệ thống đèn.
 Điều khiển hệ thống lái.
CAN bus cũng được thấy sử dụng trong chẩn đoán xe. Ở đây bộ điều khiển điện tử
được kết nối trực tiếp với CAN bus từ đó nhận thơng tin nó cần cho việc chẩn đốn ngay
tức thì. Các giao diện chẩn đốn trước đây (KWP 2000) đang trở nên ít phổ biến đi.

2.1.2.2. Truyền tốc độ cao
CAN-C được định nghĩa trong tiêu chuẩn ISO 11898-2 và hoạt động với tốc độ
125kbit/s đến 1Mbit/s. Do đó truyền dữ liệu có thể thỏa các yêu cầu về thời gian thực của
hộp số truyền lực. Các CAN-C bus được sử dụng cho mạng lưới của các hệ thống sau:
 Hệ thống kiểm soát động cơ (Motronic cho động cơ xăng và động cơ diesel điều
khiển điện tử).
 Điều khiển hệ thống truyền lực bằng điện tử.
 Hệ thống cân bằng điện tử (ESP).
 Các cụm thiết bị.
2.1.2.3. Các mức trạng thái trội và lặn
Trạng thái trội của CAN được định nghĩa: Là trạng thái mà tại đó, giá trị điện áp của
bus được chủ động thay đổi bởi nút CAN muốn truyền tín hiệu. Giá trị tương ứng của trạng
thái này là 0.
Trạng thái lặn của CAN được định nghĩa: Là trạng thái mà tại đó, giá trị điện áp của
6


bus bị động trả về giá trị mặc định bởi điện trở cuối. Trạng thái lặn chỉ xảy ra khi khơng có
bất kì nút CAN nào muốn truyền tín hiệu. Giá trị tương ứng của trạng thái này là 1.
Đối với CAN tốc độ cao và CAN tốc độ thấp, giá trị của 2 trạng thái trội và lặn là hồn
tồn khác nhau, nhưng cách định nghĩa vẫn giống nhau.

Hình 2.1. Điện áp hoạt động trên hai dây CAN_H và CAN_L CAN tốc độ cao

Hình 2.2. Điện áp hoạt động trên hai dây CAN_H và CAN_L CAN tốc độ thấp

7


Bảng 2.1. Giá trị điện áp trên hai dây CAN_H và CAN_L

CAN tốc độ cao
CAN H
Tốc độ

CAN L

CAN tốc độ thấp
CAN H

125 kb/s đến 1 Mb/s

CAN L

125 kb/s

Trạng thái trội 0

3.25 V

1.5 V

4V

1V

Trạng thái lặn 1

2.5 V

2.5 V

1.75 V

3.25 V

Mức điện áp

5V

5V

Cable

2 x 120 Ω

Mắc điện trở lại từng nút

Độ lệch điện áp

Độ lệch tối thiểu là

Điện áp vi sai trội > 2.5 V

2.0 V (Tính từ 3.5 V

Điện áp vi sai lặn < 0.6 V

và 1.5 V)
Mạng CAN trên ô tô là một mạng lưới được tạo thành bởi một nhóm các nút CAN,
mỗi nút có thể giao tiếp với bất kì nút nào khác trong mạng. Việc giao tiếp được thực hiện

bằng việc truyền đi và nhận các tin nhắn, mỗi tin nhắn trong CAN đều có một ID riêng để
thực hiện mức độ ưu tiên của nó. Đó cũng là lý do để ta nói mạng CAN là một hệ thống
giao tiếp dạng dựa theo tin nhắn.
2.1.3. Cơ chế giao tiếp
Đặc trưng của CAN là phương pháp định địa chỉ và giao tiếp hướng đối tượng, trong
khi hầu hết các hệ thống Bus trường khác đều giao tiếp dựa vào địa chỉ các trạm. Mỗi thông
tin trao đổi trong mạng được coi như một đối tượng, được gán một số mã ID.
Thông tin được gửi đi trên Bus theo kiểu truyền thơng báo với độ dài có thể khác nhau.
Các thông báo không được gửi tới một địa chỉ nhất định mà bất cứ trạm nào cũng có thể
nhận theo nhu cầu. Nội dung mỗi thơng báo được các trạm phân biệt qua một mã ID. Mã
ID khơng nói lên địa chỉ đích của thơng báo, mà chỉ biểu diễn ý nghĩa của dữ liệu trong tin
nhắn. Vì thế, mỗi trạm trên mạng có thể tự quyết định tiếp nhận và xử lý tin nhắn hay
không tiếp nhận tin nhắn qua phương thức lọc tin nhắn. Cũng nhờ sử dụng phương thức
lọc tin hắn, nhiều trạm có thể đồng thời cùng nhận một tin nhắn và có các phản ứng khác
nhau. Một trạm có thể yêu cầu một trạm khác gửi dữ liệu bằng cách gửi một khung yêu
cầu. Trạm có khả năng cung cấp nội dung thơng tin đó sẽ gửi trả lại một khung chứa dữ
liệu có cùng mã ID với khung yêu cầu. Cùng với tính năng đơn giản, cơ chế giao tiếp hướng
8


đối tượng ở CAN cịn mang lại tính linh hoạt và tính nhất quán dữ liệu của hệ thống. Một
trạm CAN khơng cần biết thơng tin cấu hình hệ thống (ví dụ địa chỉ trạm). Nên việc bổ
sung hay bỏ đi một trạm trong mạng khơng địi hỏi bất cứ một sự thay đổi nào về phần
cứng hay phần mềm ở các trạm khác. Trong mạng CAN, có thể chắc chắn rằng một tin
nhắn hoặc được tất cả các trạm quan tâm tiếp nhận đồng thời, hoặc không được trạm nào
tiếp nhận. Tính nhất quán dữ liệu được đảm bảo qua các phương pháp gửi đồng loạt và xử
lý lỗi.
2.1.4. Cấu trúc bức điện
CAN sử dụng phương thức định địa chỉ theo đối tượng. Các đối tượng được hiểu ở đây
chính là đại diện cho các thơng báo mang dữ liệu quan tâm như giá trị đo, giá trị điều khiển,

thơng tin trạng thái. Mỗi đối tượng thơng báo có một tên riêng biệt, hay nói cách khác là
một ID được sử dụng để truy cập trên Bus. Mỗi bức điện sẽ có một ơ chứa căn cước của
đối tượng với chiều dài 11 bit (dạng khung chuẩn theo (CAN 2.0A) hoặc 29 bit (khung mở
rộng CAN 2.0B). Dưới đây là cấu trúc của khung dữ liệu tiêu chuẩn và khung mở rộng.
2.1.4.1. Khung tiêu chuẩn

Hình 2.3. Khung dữ liệu của khung tiêu chuẩn
Khung dữ liệu: mang dữ liệu từ một trạm truyền tới các trạm nhận. Khung dữ liệu là
dạng khung thường gặp nhất vì tất cả các tin nhắn đều được truyền đi dưới dạng khung
này.
Khung yêu cầu dữ liệu: được gửi từ một trạm yêu cầu truyền khung dữ liệu với cùng
mã ID.
Khung lỗi: được gửi từ bất kỳ trạm nào phát hiện lỗi bus.
Khung quá tải: được sử dụng nhằm tạo một khoảng cách thời gian bổ sung giữa hai
khung dữ liệu hoặc yêu cầu dữ liệu trong trường hợp một trạm bị quá tải.
Các khung dữ liệu và yêu cầu dữ liệu có thể sử dụng ở cả dạng khung chuẩn và dạng
khung mở rộng. Giữa hai khung dữ liệu hoặc yêu cầu dữ liệu cần một khoảng cách ít nhất
9


là 3 bít lặn để phân biệt được gọi khoảng nghỉ của khung. Trong trường hợp quá tải khoảng
cách này sẽ lớn hơn bình thường.
2.1.4.2. Khung mở rộng

Hình 2.4. Khung mở rộng
Để cho phép các khung dữ liệu tiêu chuẩn và mở rộng có thể chia sẻ trong cùng một
mạng một hệ thống, thì cần phải chia thơng báo mở rộng 29 bit thành hai phần: Phần quan
trọng nhất với 11 bit và phần ít quan trọng nhất với 18 bit. Điều này bảo đảm các bit ở
trường phân xử mở rộng IDE vẫn giữ nguyên trong cả khung tiêu chuẩn và khung mở rộng,
tại cùng một vị trí bit.

Trong khung dữ liệu mở rộng, các bit khởi đầu của khung (SOF) được theo sau bởi
một trường phân xử với 32 bit, 11 bit đầu tiên là các bit quan trọng nhất trong 29 bit ID.
Kế tiếp các bit này là bit yêu cầu từ xa thay thế (SRR) được truyền như là một bit lặn. Kế
tiếp là các bit ID mở rộng, đây cũng là các bit lặn và nó báo khung này là khung mở rộng.
Nếu sau khi truyền 11bit ID mà tình trạng xung đột vẫn khơng được giải quyết, và một
trong các nút trong quá trình phân xử đang gửi một khung dữ liệu tiêu chuẩn với 11bit ID,
thì khung dữ liệu tiêu chuẩn này sẽ chiếm được quyền ưu tiên (Win) trong sự phân xử.
Trong khung dữ liệu, các bit SRR và IDE được theo sau bởi 18 bit còn lại của bit ID,
và các bit yêu cầu truyền từ xa (một khung dữ liệu với các bit RTR trội). Vùng tiếp theo là
trường điều khiển, chứa 6 bit, 2 bit đầu tiên được giữ lại và ở trạng thái trội. Bốn bit còn
lại là mã độ dài của dữ liệu DDL chỉ rõ số byte dữ liệu có trong trường dữ liệu, cũng giống
như trong khung dữ liệu tiêu chuẩn.
Các dải bit còn lại của khung dữ liệu (trường dữ liệu, trường CRC, trường xác nhận,
phần kết thúc của khung dữ liệu và khoảng tạm ngừng có cấu trúc giống như khung dữ liệu
tiêu chuẩn.

10


2.2. Tìm hiểu về chuẩn OBD2
2.2.1. Tổng quan về chuẩn OBD2
OBD là tên viết tắt của “On-Board Diagnostic”, là một chuẩn giao tiếp nhằm hỗ trợ
chẩn đốn trên ơ tơ. OBD định nghĩa các dạng lỗi trong quá trình hoạt động của ô tô dưới
dạng các DTC cùng với các dịch vụ đi kèm để thực hiện quá trình chẩn đốn trên ơ tơ.
Các dịch vụ của OBD có ưu điểm là rất dễ dàng truy cập, thậm chí là từ các thiết bị
từ bên thứ ba, dẫn đến tính phổ biến cao, người dùng có thể dễ dàng chẩn đốn được tình
trạng của xe dựa trên các thơng số và DTC mà hệ thống OBD trả về. Trong suốt quá trình
phát triển, OBD đã phát hành khá nhiều phiên bản, trong đó OBD2 là bản OBD phổ biến
nhất đến tận ngày nay. OBD2 có thể được sử dụng như là một cơng cụ chẩn đốn thời gian
thực. OBD2 hỗ trợ nhiều tính năng với nhiều thơng số khác nhau thông qua các thông số

(OBD2 PID). OBD2 hỗ trợ 5 chuẩn giao thức khác nhau: giao thức CAN, KWP, ISO 9141,
J-1850 PWM và J-1850 VPW. Trước khi có sự ra đời của OBD, các hãng ô tô sử dụng
MIL để hiển thị các mã lỗi người dùng phải đếm nhịp chớp tắt của đèn MIL để xác định
mã, sau đó tra thông tin trong tài liệu của hãng ô tô đó. Trong khi đó, nếu có thiết bị OBD2,
người dùng chỉ cần cắm thiết bị OBD2 vào cổng OBD trên xe, kết quả chẩn đốn trả về sẽ
chứa tồn bộ các thông tin liên quan, bao gồm cả các DTC và dữ liệu hiên thời để theo dõi
sự hoạt động của xe. OBD có lịch sử phát triển từ năm 1991, bắt đầu từ hiệp hội bảo vệ
môi trường California. Vào năm 1994, các hãng xe ô tô ở Mĩ cam kết sẽ trang bị OBD2
trên toàn bộ danh mục sản phẩm của họ bắt đầu từ năm 1996 trở về sau. OBD2 cũng được
chính thức giao cho hiệp hội các kỹ sư quản lý theo chuẩn SAE J 1962 định nghĩa các
chuẩn về DTC cùng với các cơ chế liên quan, bao gồm cả bộ kết nối OBD2.
Ngày nay, OBD2 đã trở thành một tiêu chuẩn toàn cầu, vượt ra khỏi biên giới nước
Mĩ, bắt buộc phải được trang bị trên tất cả các xe được bán ra (trừ một số nước đang phát
triển, trong đó có Việt Nam).
2.2.2. Tìm hiểu về giắc OBD2
Có 2 loại giắc cắm OBD2: loại A và loại B. Loại A sử dụng điện áp nguồn 12V, còn
loại B sử dụng điện áp nguồn 24V.

11


Hình 2.5. Phân loại giắc OBD2
Cấu tạo giắc OBD2 gồm 2 hàng chân được đánh số từ 1 đến 16 như hình vẽ bên dưới.

Hình 2.6. Thứ tự chân của giắc OBD2
Ý nghĩa các chân được trình bày chi tiết trong bảng 2.2 dưới đây.
Bảng 2.2. Bảng mô tả các chân của giắc OBD2
Số

Ý nghĩa

chân

Số

Nhà sản xuất quy định:

Nhà sản xuất quy định:

- GM: J2411 GMLAN/ SWC/
1

Single - Wire CAN

9

- Ford, FIAT: Thơng tin giải trí

SAE J1850 Bus +

- BMW: TD (Tachometer Display)
tín hiệu RPM
- GM: 8192 bit/s ALDL được lắp đặt

CAN High
2

Ý nghĩa

chân

10

SAE J1850 Bus -

Nhà sản xuất quy định:

3

- GM: Phát hiện đối tượng CAN

Nhà sản xuất quy định:

bus +

- GM: Phát hiện đối tượng CAN bus -

- Ford: Tốc độ trung bình CAN -

11

- Ford: Tốc độ trung bình CAN Low

High

- Chrysler: CCD Bus -

- Chrysler: CCD Bus +

- BMW: Ethernet RX -

- BMW: Ethernet RX+

12


Nhà sản xuất quy định:
4

Chassis

12

- GM: Chassis high-speed CAN bus +
- BMW: Ethernet TX+
Nhà sản xuất quy định:

5

Ground

13

- GM: Chassis high-speed CAN bus - BMW: Ethernet TX-

6
7

CAN High
K-Line theo ISO 9141-2

và ISO 14230-4

14
15

CAN Low
L-Line theo ISO 9141 và ISO
14230-4

Nhà sản xuất quy định:
- Ford, FIAT: Thơng tin giải trí
8

CAN-Low
- BMW: Ethernet kích hoạt

Nguồn
16

- Loại A: 12V/4A
- Loại B: 24V/2A

thơng qua 510 Ohm, 0.6W
2.2.3. Tìm hiểu về OBD2 PID
OBD2 PIDs (chẩn đoán tham số IDs) là mã được sử dụng để yêu cầu dữ liệu từ một
chiếc xe, được sử dụng như một cơng cụ chẩn đốn. Tiêu chuẩn SAE J / 1979 định nghĩa
nhiều PID, nhưng các nhà sản xuất cũng xác định nhiều PID hơn cho xe của họ. Tất cả các
loại xe tải nhẹ (tức là ít hơn 8.500 pounds) được bán ở Bắc Mỹ từ năm 1996, cũng như các
loại xe tải hạng trung (tức là 8.500-14.000 bảng Anh) bắt đầu từ năm 2005 và các xe hạng
nặng (lớn hơn 14.000 bảng Anh) bắt đầu từ năm2010, được yêu cầu hỗ trợ chẩn đoán

OBD2, sử dụng đầu nối liên kết dữ liệu tiêu chuẩn và một tập hợp con của các SAE J /
1979 được xác định PID (hoặc SAE J / 1939 áp dụng cho xe hạng trung / hạng nặng), kiểm
tra khí thải.
Thơng thường, một kỹ thuật viên ô tô sẽ sử dụng PID với một thiết bị chuẩn đoán được
kết nối với đầu nối OBD2 của xe.
 Kỹ thuật viên nhập mã PID.
 Thiết bị chuẩn đoán sẽ gửi đến mạng bộ điều khiển của xe (CAN)-bus, VPW, PWM,
ISO, KWP (sau năm 2008, chỉ CAN).
 Thiết bị trên xe nhận dạng PID và chịu trách nhiệm phản hồi lại giá trị PID đó tới xe.
13


 Thiết bị chẩn đoán đọc phản hồi và hiển thị nó cho kỹ thuật viên.
 Các chế độ của OBD2 PIDs
Có 10 chế độ hoạt động được mơ tả trong tiêu chuẩn OBD2 SAE J1979 mới nhất.
Bảng 2.3. Mô tả chế độ của OBD2-PIDs
Chế độ
(hex)
01

Mô tả
Hiển thị dữ liệu hiện tại

02

Hiển thị dữ liệu khung cố định

03

Hiển thị mã lỗi chẩn đốn được lưu trữ

04

Xóa mã lỗi chẩn đốn và giá trị được lưu trữ

05

Kết quả kiểm tra, giám sát cảm biến oxy (không chỉ CAN)

06

07

Kết quả kiểm tra, giám sát thành phần / hệ thống khác (Kết quả kiểm tra,
giám sát cảm biến oxy cho chỉ CAN)
Hiển thị mã lỗi chẩn đoán đang chờ xử lý (được phát hiện trong chu kỳ
lái xe hiện tại hoặc cuối cùng)

08

Kiểm sốt hoạt động của thành phần / hệ thống tích hợp

09

u cầu thơng tin xe

0A

Thường chẩn đốn rắc rối Codes (DTCs) (Xóa DTCs)

Các nhà sản xuất xe khơng bắt buộc phải hỗ trợ tất cả các chế độ. Mỗi nhà sản xuất
có thể xác định các chế độ bổ sung trên # 9 (ví dụ: chế độ 22 như được xác định bởi SAE
J2190 cho Ford / GM, chế độ 21 cho Toyota) cho các thơng tin khác.
 Tìm hiểu về chế độ 01
Mục đích của việc tìm hiểu này là đọc và chuyển đổi được dữ liệu của xe từ ECU cụ
thể ở đây là thông số độ cơ. Vì vậy chúng em sẽ tập trung tìm hiểu vào chế độ 01 của
OBD2 PIDs. Khi gửi mã PIDs để lấy thơng số thì dữ liệu trả về bao gồm 4 byte (A,B,C,D)
có dạng như ở bảng 2.2 và các giá trị PIDs của chế độ 01 được liệt kê ở bảng 2.3 [3].
Bảng 2.4. Dữ liệu trả về khi gửi mã PIDs
A
A7

A6

A5

A4

B
A3

A2

A1

A0

B7

B6

B5

B4

C
C7

C6

C5

C4

B3

B2

B1

B0

D3

D2

D1

D0

D
C3

C2

C1

C0

D7

D6

D5

D4

14


Bảng 2.5. Bảng giá trị PIDs của chế độ 01
PID
(Hex)
00

PID
(Dec)
0

Số

byte
4

Mô tả

Giá trị
nhỏ
nhất

Giá trị
lớn nhất

Đơn
vị

Bit được
mã hóa
[A7..D0]

Hỗ trợ PID [01 - 20]

01

1

4

02

2

2

Theo dõi DTC bị
xóa. (Bao gồm trạng
thái đèn báo lỗi
(MIL) và số lượng
DTC.)
Đóng băng DTC

03

3

2

Trạng thái nhiên liệu

04

4

1

Tính tốn tải động cơ

05

5

1

0B

11

1

0C

12

2

0D

13

1

0F

15

1

10

16

2

11

17

1

Cơng thức

Bit được
mã hóa

Bit được
mã hóa
100. A
255

0

100

%

– 40

215

°C

A – 40

0

255

kPa

A

RPM

0

16,383,75

Vận tốc xe
Nhiệt độ khơng khí
nạp
Khối lượng khơng
khí MAF

0

255

– 40

215

0

655,35

0

100

Nhiệt độ nước làm
mát
Áp suất tuyệt đối
họng ống nạp

Vị trí bướm ga

vòng / 256. A + B
phút
4
km / h
A
°C

A - 40

gram / 256. A + B
giây
4
100. A
%
4

Bảng ở trên chỉ là một số mã PID thơng dụng. Ví dụ: gửi mã 0105 để lấy dữ liệu nhiệt
độ nước làm mát. Trong đó, 01 là chế độ 01, 05 là PID của nhiệt độ nước làm mát.
2.2.4. Mối liên hệ giữa CAN và OBD2
OBD2 thực chất là một giao thức có lớp cao hơn so với CAN (cũng như 4 giao thức
còn lại mà OBD2 hoạt động là: KWP, ISO 9141, J-1850 PWM và J-1850 VPW)  Là một
dạng lớp giao thức cao hơn HLP. Điều này có nghĩa rằng khi sử dụng OBD2 trên CAN, ta
hồn tồn có được tồn bộ các cơ chế đã được định nghĩa bởi CAN.
15


Hình 2.7. Minh họa mối liên hệ giữa CAN và OBD2
ISO 15765 là một tiêu chuẩn được phát hành vào năm 2008 nhằm quy định các thiết
lập về lớp vật lý nhằm hỗ trợ cho OBD2 mà sau này đã được phổ biến rộng rãi.

Hình 2.8. Các chân có trên giắc cắm OBD2 trên xe
OBD2 trên CAN theo lý thuyết sẽ hoạt động như một yếu tố kí sinh theo khung
CAN. Khi ta kết nối một thiết bị đọc OBD2 vào mạng CAN và các dữ liệu lấy được giao
tiếp, ta chỉ thấy dữ liệu thơ CAN chứ hồn tồn không phải dữ liệu OBD2 cho đến khi ta
gửi một đúng yêu cầu để bắt đầu đọc OBD2.
Một OBD2 trên tin nhắn CAN sẽ bao gồm 1 ID (11 bit – ID lấy từ khung CAN) và 8
byte dữ liệu (64 bit).
Các ID có dạng 7xx cho phần chẩn đốn.
OBD2 Data (8 byte) được chia thành các vùng khác nhau: [chế độ] [PID] [dữ liệu].
Sẽ có sự phân biệt giữa ID yêu cầu và ID phản hồi.
16