BÀI báo cáo GIỚI THIỆU về hệ THỐNG CAN TRÊN ô tô

Bài Báo Cáo
GIỚI THIỆU VỀ HỆ
THỐNG CAN TRÊN Ô TÔ


A. Giới Thiệu Tổng quan CAN
I. Giới thiệu

CAN
ISO
11898

phục vụ việc nối
mạng trong các
phương tiện
giao thông cơ
giới để thay thế
cách nối điểm
điểm cổ điển


A. Giới Thiệu Tổng quan CAN
I. Giới thiệu

=> tích hợp CAN vào trong các chíp bán dẫn của họ, và
thực tế đã chứng minh điều đó
=> dùng được làm hệ thống thông tin nhúng cho vi điều khiển
cũng như hệ thống thông tin mở cho các thiết bị thông minh

II. Tóm tắt lịch sử CAN
1983: Bắt đầu dự án phát triển mạng trên xe hơi trong nội bộ
hãng Bosch
1986: Chính thức giới thiệu giao thức CAN
1987: Những chíp điều khiển CAN đầu tiên xuất hiện ở nhà
sản xuất linh kiện bán dẫn Intel và Philips
1991: Bosch xuất bản thông số kỹ thuật CAN 2.0
1992: Thành lập nhóm các nhà sử dụng và sản xuất CAN quốc
tế: Hội CAN tự động hóa (CiA)
1992: Hội CiA xuất bản giao thức Lớp ứng dụng CAN (CAN
Application Layer, CAL)
1992: Những chiếc xe Mercedes-Benz đầu tiên được trang bị
CAN xuất hiện
1993: Xuất bản tiêu chuẩn ISO 11898


II. Tóm tắt lịch sử CAN
1994: CIA tổ chức Hội nghị CAN quốc tế lần thứ nhất (ICC)
1994: Allen-Bradley giới thiệu giao thức DeviceNet
1995: Xuất bản Tiêu chuẩn ISO 11898 sửa đổi (định dạng khung
mở rộng)
1995: CIA xuất bản giao thức CANopen
Tại thời điểm hiện nay, ngành công nghiệp ô tô vẫn còn đang
chiếm ưu thế việc bán bộ điều khiển CAN và bộ điều khiển chíp
đơn tích hợp với bộ điều khiển CAN với tỷ suất 80%, so với 20%
cho các ứng dụng khác. Tỷ lệ 20% tiêu biểu cho các ứng dụng
khác nhau trong các thị trường ngoài xe ô tô.


Biểu đồ số CAN (triệu) sử dụng theo thời gian

III. Mạng CAN là gì?
CAN viết tắt của Controller Area Network, tạm dịch là "mạng khu vực
điều khiển", hay gọi đơn giản Mạng CAN, là một công nghệ mạng ghép
nối tiếp (a serial network technology) khởi nguồn được thiết kế dùng cho
công nghiệp xe ô tô, đặc biệt các loại xe Châu Âu, nhưng rồi đã trở thành
một bus (kênh) phổ biến trong tự động hóa công nghiệp cũng như các ứng
dụng khác. Kênh dữ liệu CAN (CAN bus) khởi đầu được dùng cho các hệ
thống nhúng, và như tên đã bao hàm ý là một công nghệ mạng cung cấp
truyền thông tin nhanh chóng trong các vi điều khiển theo yêu cầu thời
gian thực đang dần thay thế cho công nghệ sử dụng bộ nhớ cổng đôi
(Dual-Ported RAM) đắt đỏ và phức tạp hơn nhiều.
CAN-bus về cơ bản là một tiêu chuẩn kỹ thuật cho máy tính như thế nào
và mô-đun nói chuyện với nhau thông qua các xe buýt nối tiếp dữ liệu
trong hệ thống dây điện của chiếc xe. Đó là một tiêu chuẩn tốc độ cao
được thiết kế cho module điều khiển hệ thống truyền lực, hệ thống phanh
chống bó cứng và hệ thống kiểm soát ổn định.


B. Cấấu tạo và nguyên lý hoạt động


I. Lớp vật lý



1.1 Cấu tạo đường truyền
Tùy theo yêu cầu mà có thể sử dụng các loại phương
tiện để truyền dữ liệu. K line (dây điện thoại thương

hoặc cáp quang).


Công nghệ cap của mạng CAN có đường dây dẫn đơn
giản, sự truyền dữ liệu thực hiện nhờ cặp dây (hay gọi là
kênh hoặc bus) truyền tín hiệu vi sai. Đường dây bus kết
thúc bằng điện trở 120 ohm (thấp nhất là 108 ohm và cao
nhất 132 ohm) ở mỗi đầu
Các kênh này có nhiệm vụ kết nối các node trong mạng
CAN lại với nhau đồng thời kết nối với các bộ phẩn kiểm
tra, xử lý để tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh.


1.2. Kênh truyền dữ liệu
 Bao gồm một số giắc đấu dây (J/C) tạo thành tạo thành 2

đầu bus chính có mạch đầu, cuối và đường nhánh nối các
ECU và các cảm biến (trong xe oto)
 Việc truyền và phát tín hiệu có thể thực hiện từ một ECU
hoặc nhiều ECU đến một ECU khác, nếu vài ECU cùng
truyền dữ liệu một lúc, việc truyền dữ liệu bị dừng lại và
được bắt đầu truyền lại với dữ liệu có mức ưu tiên cao
nhất. Việc này đảm bảo cho việc tạo nên một hệ thống
thống nhất.


1.3. Truyền dữ liệu
 Đường truyền dữ liệu mạng CAN gồm hai dây xoắn với nhau

thành một cặp. Việc truyền dữ liệu diễn ra bằng cách cấp điện

áp High (+) và Low (-) đến hai đường dây để gửi một tín hiệu
(truyền dẫn bằng điện áp vi sai)


Điện áp chênh lệch tạo ra giữa hai dây được phát hiện dưới dạng tín hiệu
dữ liệu, nó có đặc điểm là không thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu bên ngoài.
Vì giả sử khi có nhiễu thì phần nhiễu trên dây High và dây Low sẽ khử
lẫn nhau.


1.4. Phân loại các kênh (bus)
Bởi tính chất vật lý của bus
và đặc trưng của công việc
mà ta có 2 dạng truyền:
Truyền CAN low speed
Truyền CAN high


Bảng sau tổng kết những tính chất cơ bản khác
nhau giữa 2 dạng truyền, đặc biệt là tốc độ.





1.5. Tín hiệu
 Trong bus CAN định nghĩa 2 trạng thái là

“dominant” và “recessive” tương ứng với 2 trạng
thái là “0” và “1”.

 Trạng thái “dominant” chiếm nhiều ưu thế so với
trạng thái “recessive”.
 Điều này tạo ra khả năng giải quyết tranh chấp
khi nhiều hơn một Master cùng muốn chiếm
quyền sử dụng bus.



2. Lớp liên kết dữ liệu (data layer)
 Lớp liên kết dữ liệu là tầng mạng có nhiệm vụ

truyền dữ liệu.
 Nhiệm vụ của liên kết dữ liệu là gửi thông tin từ
nơi này đến một số nơi khác.
 Lớp liên kết dữ liệu cung cấp dịch vụ chuyển dữ
liệu qua các liên kết vật lý


Lớp liên kết dữ liệu được chia làm 2 lớp nhỏ là
Logical link control (LLC)
Medium Accesss Control (MAC): Định nghĩa
frame truyền và những nguyên tắc arbittration để
tránh trường hợp cả hai master được truyền đồng
thời.


2.1. Điều khiển liên kết logic (LLC)
 Lớp này có nhiệm vụ multiplex các giao

thức hoạt động ở trên lớp liên kết dữ liệu, và

theo tùy chọn có thể cung cấp chức năng
điều khiển lưu lượng, khôi phục lỗi.


2.2 Lớp điều khiển truy cập môi trường dữ
liệu (MAC)
 Lớp con này quyết định tại mỗi thời điểm ai sẽ được

phép truy nhập môi trường truyền dẫn
 Có hai dạng điều khiển truy nhập môi trường dữ liệu:
- Điều khiển phân tán
- Điều khiển tập trung.
 Lớp con MAC còn quyết định một frame dữ liệu kết
thúc tại đâu và frame tiếp theo bắt đầu từ đâu.