hệ thống mạng thông tin MPX CAN ACV LAN trên ô tô

LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhà trường, các thầy cô trong Khoa Công nghệ Kỹ
thuật ô tô và thầy giáo Đinh Tấn Ngọc đã dạy dỗ chỉ bảo hướng dẫn tận tình tạo mọi
điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường và giúp em hoàn thành tiểu
luận này!
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày …. tháng…….năm 2019
Sinh viên thực hiện: Lương Thành Luân

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................i
MỤC LỤC .......................................................................................................................... ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ...........................................................................................v
MỤC LỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................................v
DANH MỤC BẢNG...........................................................................................................ix
Chương 1. TỔNG QUAN ..................................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề...................................................................................................................1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................................1
1. 3. Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................................2
1.4. Kết cấu khoá luận ......................................................................................................2
Chương 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG MPX TRÊN
Ô TÔ ....................................................................................................................................3
2.1 Khái quát chung về hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển MPX trên ô tô ......3
2.2 Ưu điểm của hệ thống MPX.......................................................................................4
2.3. Lịch sử .......................................................................................................................5
2.4. Giới thiệu về hệ thống MPX. ....................................................................................6
2.5. Đường truyền tín hiệu. .............................................................................................. 7
2.6. Đặc điểm chính của MPX. ........................................................................................8
2.6.1 Mạch kết nối khép kín .........................................................................................8

2.6.2 Chế độ nghỉ và sẵn sàng. .....................................................................................8
2.7. Các loại truyền tín hiệu chuẩn sử dụng trên MPX. ...................................................9
2.8. Các loại chuẩn truyền dữ liệu: BEAN, CAN, LIN, và AVC- LAN sử dụng trên
MPX ............................................................................................................................... 10
2.8.1 Mạng BEAN ......................................................................................................10
2.8.1.1 Khái niệm về BEAN ...................................................................................10
ii


2.8.1.2 Chi tiết về thông điệp ..................................................................................11
2.8.1.3. Đặc điểm chính của BEAN........................................................................13
2.8.1.4. Phương pháp CSMA/CD và điểm đến của thông điệp .............................. 15
2.8.2. Mạng CAN. ......................................................................................................17
2.8.2.1. Khái quát chung về hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển CAN trên
ô tô. .........................................................................................................................17
2.8.2.2. Cấu trúc mạng CAN ..................................................................................18
2.8.2.3. Tốc độ truyền tải dữ liệu trong CAN. ........................................................22
2.8.2.4. Gửi và nhận dữ liệu trong CAN................................................................. 23
2.8.2.5. Ứng dụng mạng CAN. ...............................................................................25
2.8.2.6. Những hư hỏng của mạng giao tiếp CAN. ................................................26
2.8.3 Mạng LIN. .........................................................................................................27
2.8.3.1. Tổng quan về LIN. .....................................................................................27
2.8.3.2. Lịch sử mạng LIN ......................................................................................27
2.8.3.3. Đặc điểm của mạng LIN ............................................................................28
2.8.3.4. Nguyên lý của LIN. ...................................................................................28
2.8.3.5.. Truyền dữ liệu trên LIN. ...........................................................................30
2.3.3.6. Định nghĩa trường Byte .............................................................................31
2.8.4 Mạng ACV – LAN. ...........................................................................................33
2.8.4.1. Khái quát chung .........................................................................................33
2.8.4.2. Địa chỉ của ACV-LAN. .............................................................................33

2.8.5. Các bộ phận của mạng .....................................................................................34
2.8.5.1. Đường truyền cho hệ thống cửa.................................................................35
2.8.5.2. Đường truyền của hệ thống trục lái ..........................................................38
2.8.5.3. Đường truyền cho bảng táplô ....................................................................41
2.8.5.4. ECU trung tâm ..........................................................................................43
iii


Chương 3. Giới thiệu một số hệ thống xe sử dụng MPX. .............................................44
3.1. MPX trên xe Land cruiser ......................................................................................44
3.1.1. Kết nối mạng CAN trên xe Land cruiser .........................................................44
3.1.2. Kết nối ACV- LAN .........................................................................................46
3.2. Hệ thống MPX trên xe FORCUS ............................................................................46
3.3. Hệ thống MPX trên xe Lexus.................................................................................50
Chương 4: CHẨN ĐOÁN ................................................................................................ 57
4.1. Tổng quan. ...............................................................................................................57
4.2. Chuẩn đoán hệ thống MPX .....................................................................................58
4.2.1. Quy trình chuẩn đoán kiểm tra lỗi trên MPX. ..................................................58
4.2.2. Quy trình khắc phục hư hỏng. ..........................................................................61
4.2.3. Quy trình chẩn đoán ngắn mạch. ......................................................................63
4.3. Quy trình chẩn đoán và khắc phục hư hỏng của hệ thống kết nối thông tin điều
khiển CAN-MPX. ..........................................................................................................66
4.3.1. Quy trình chẩn đoán và khắc phục hư hỏng của hệ thống kết nối thông tin điều
khiển CAN ..................................................................................................................66
4.3.2. Kiểm tra đường truyền và DTC về truyền dữ liệu. ..........................................66
4.3.3. Chẩn đoán ........................................................................................................67
4.3.4. Sửa chữa dây điện của CAN.............................................................................69
4..3.5. Quy trình kiểm tra CAN. .................................................................................69
4.4. Quy trình kiểm tra mạng LIN..................................................................................71
4.5. Quy trình chuẩn đoán mạng ACV-LAN. ................................................................ 73

Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................76

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
CAN: Controller Area Network – Mạng điều khiển vùng
MPX: Multiplex communication network - Hệ thống truyền dữ liệu đa dẫn
AVC- LAN: Audio Visual Communication - Local Area Network - Truyền tín hiệu
cho hệ thống nghe nhìn – Mạng cục bộ
BEAN: Body Electronics Area Network - Mạng điện tử thân xe ECU: Electronic
Control Unit
LIN: Local Interconnect Network - Mạng Kết Nối Nội Bộ Khu Vực
CD: Collision Detection
DLC3: giắc nối dữ liệu số 3
EOF: End of Frame: Kết thúc khung
GND: Ground: nối đất G/W: Gateway ECU
SO 11898-2: CAN tốc độ cao ISO 11898-3:
CAN fault-tolerant (tốc độ thấp) ISO 11992-1:
CAN fault-tolerant cho xe tải, xe lửa
UART: Universal Ansynchronous Receiver/ Transmitting - Truyền/ Nhận dữ liệu nối
tiếp không đồng bộ
Sleep: Chế độ nghỉ SOF: Start of Frame: Bắt đầu khung SRR: rộng 1 bit, được sử
dụng trong khung mở rộng
CAMERA-C: Television Camera ECU CSMA: Carrier Sense Multiple Access CD:
Collision Detection CRC: Cyclic Redundancy Check: Cung cấp mã phát hiện lỗi
Wake up: Chế độ bị đánh thức

v

MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 2. 1 Hệ thống tín hiệu MPX ........................................................................................4
Hình 2. 2 Minh họa thể hiện ưu điểm của hệ thống MPX ...................................................4
Hình 2. 3 Các loại tín hiệu sử dụng trong hệ thống ............................................................5
Hình 2. 4 Lịch sử phát triển hệ thống MPX .........................................................................5
Hình 2. 5 Mô tả về hệ thống MPX. ......................................................................................6
Hình 2. 6 Đường truyền tín hiệu của MPX ..........................................................................7
Hình 2. 7 Đường truyền trong quá trình truyền và nhận tín hiệu .......................................8
Hình 2. 8 Mô tả chế độ hoạt động MPX ..............................................................................8
Hình 2. 9 Cấu trúc về BEAN .............................................................................................. 10
Hình 2. 10 Chi tiết thông điệp ............................................................................................ 11
Hình 2. 11 Tín hiệu truyền định kỳ và không định kỳ ........................................................13
Hình 2. 12 Minh họa nút chủ trên hệ thống cửa sổ điện ...................................................14
Hình 2. 13 Sự va chạm thông tin của BEAN ......................................................................14
Hình 2. 14 Đường truyền giữa các nút của BEAN ............................................................ 16
Hình 2. 15 Minh họa sử dụng mạng CAN ..........................................................................17
Hình 2. 16 Hệ thống mạng CAN ........................................................................................18
Hình 2. 17 Tín hiệu can tốc độ cao ....................................................................................19
Hình 2. 18 Mạng CAN nhận diện lỗi tốc độ thấp. ISO 11898-3........................................19
Hình 2. 19 Tín hiệu truyền CAN tốc độ thấp. ISO 11898-3...............................................20
Hình 2. 20 Nút mạng CAN .................................................................................................21
Hình 2. 21 Mô tả tín hiệu gửi và nhận CAN ......................................................................23
Hình 2. 22 Tín hiệu CAN....................................................................................................24
Hình 2. 23 Cách thức truyền CAN .....................................................................................24
Hình 2. 24 Mô hình mạng LIN ...........................................................................................27
Hình 2. 25 Mô tả về một bộ tín hiệu thu phát. (từ thông số LIN 2.0 .................................29
Hình 2. 26 Xác định mức logic trên bus. ...........................................................................29
Hình 2. 27 Ví dụ về tín hiệu LIN. .......................................................................................30

Hình 2. 28 Cấu trúc của một trường byte. .........................................................................31
Hình 2. 29 Trường phá vỡ. ................................................................................................ 31
Hình 2. 30 Trường byte đồng bộ. .......................................................................................31
vi


Hình 2. 31 Trường ID. .......................................................................................................32
Hình 2. 32 Chiều dài khung hình tùy thuộc vào ID. ..........................................................32
Hình 2. 33 Trường dữ liệu đáp ứng. ..................................................................................32
Hình 2. 34 Mô tả về ACV-LAN. .........................................................................................33
Hình 2. 35 Địa chỉ vật lý và Logic ACV-LAN. ...................................................................34
Hình 2. 36 Sơ đồ khối của hệ thống MPX.........................................................................35
Hình 2. 37 Đường truyền hệ thống MPX của hệ thống cửa ..............................................36
Hình 2. 38 Bố trí các ECU trong hệ thống cửa .................................................................38
Hình 2. 39 Đường truyền hệ thống MPX của hệ thống trục lái ........................................39
Hình 2. 40 Bố trí các ECU trong hệ thống trục lái ...........................................................40
Hình 2. 41 Đường truyền hệ thống MPX của bảng táp lô .................................................41
Hình 2. 42 Bố trí các ECU trong bảng táp lô ....................................................................42
Hình 2. 43 Sơ đồ ECU trung tâm .......................................................................................43
Hình 3. 1 Sơ đồ khối hệ thống truyền thông tin trên xe Land cruiser 2009

44

Hình 3. 2 Sơ đồ chi tiết hệ thống truyền thông tin trên xe Land cruiser 2009

45

Hình 3. 3 Sơ đồ kết nối ACV- LAN truyền thông tin trên xe Land cruiser 2009

46

Hình 3. 4 Kết cấu dây xoắn và đường truyền tín hiệu

46

Hình 3. 5 Sơ đồ khử nhiễu của đường truyền dẫn động bằng điện áp chênh lệch

47

Hình 3. 6 Hệ thống truyền dữ liệu trên xe FORCUS 2004

47

Hình 3. 8 Tín hiệu MPX trên xe Lexus.

50

Hình 3. 9 Sơ đồ khối hệ thống MPX

50

Hình 3. 10 Đường truyền hệ thống MPX của hệ thống cửa

51

Hình 3. 11 Bố trí các ECU trong hệ thống cửa

52

Hình 3. 12 Bố trí các ECU trong hệ thống cửa

53

Hình 3. 13 Hệ thống MPX bảng điều khiển taplo

53

Hình 3. 14 Bố trí ECU hệ thống taplo

55

Hình 3. 15 Bố trí ECU hệ thống taplo

55

Hình 3. 16 Sơ đồ khối ECU trục lái.

56

Hình 3. 17 Bố trí các ECU trong hệ thống trục lái

57

vii


Hình 4. 1 Hiện tượng bị đứt mạch.

58

Hình 4. 2 Hệ thống MPX bị ngắn mạch ở B+ và GND

59

Hình 4. 3 Mã DTC không phát ra

60

Hình 4. 4 Kiểm tra thông tin về DTC

62

Hình 4. 5 Hình ảnh minh họa

64

Hình 4. 6 Hình ảnh minh họa

64

Hình 4. 7 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống

65

Hình 4. 8 Kiểm tra cực CAN-H và CAN-L

67

Hình 4. 9 Sửa chữa dây điện của CAN

68

Hình 4. 10 Những mã lỗi trên CAN

68

Hình 4. 11 Tín hiệu mạng LIN

71

Hình 4. 12 Lớp vận chuẩn chuẩn đoán

72

Hình 4. 13 khi cụm máy thu radio là cum chi tiết chính.

73

Hình 4. 14 Màn hình Radio.

74

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2. 1 Chi tiết thông điệp ............................................................................................. 11
Bảng 2. 2 Phiên bản mạng LIN qua các năm. ...................................................................27
Bảng 2. 3 các ECU liên quan đến đường truyền của hệ thống cửa ..................................36
Bảng 2. 4 ECU liên quan đến đường truyền hệ thống trục lái ..........................................39

Bảng 2. 5 ECU liên quan đến đường truyền của bảng táplô .............................................41
Bảng 3. 1 các ECU liên quan đến đường truyền của hệ thống cửa ..................................51
Bảng 3. 2 ECU liên quan đến đường truyền hệ thống trục lái ..........................................56
bảng 4. 1 Đường liên lạc bị đứt .........................................................................................62
bảng 4. 2 Đường liên lạc bị chập ......................................................................................63

ix


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1 Đặt vấn đề
Trong vài thập niên gần đây nền kinh tế thế giới đã có những dấu hiệu chuyển mình
khá rõ rệt, các nghành kinh tế của các nước có những đột phá mới mẻ. Nhu cầu đời sống
của người dân tăng lên, đòi hỏi nhu cầu và dịch vụ chất lượng dịch vụ cao hơn và đặc biệt
là sự tiến bộ vượt bậc về khoa học kỹ thuật trong đầu thế kỷ 21, thế kỷ mà máy máy móc
và tự động ngày càng thay thế con người trong cuộc sống.
Ngành công nghiệp ô tô cũng không nằm ngoài dòng chảy của thế giới. Từ những
năm đầu tiên con người người phát minh ra chiếc xe hơi đầu tiên thay thế cho sức kéo
của động cơ cho đến những chiếc xe càng ngày càng hiện đại với sự tiện nghi ngày càng
cao, trong những càng hiện đại, số lượng các hệ thống sử dụng vi điều khiển, vi xử lý,
cảm biến ngày càng nhiều khiến, và việc điều khiển điện tử một cách nhanh chóng, có
nhiều hệ thống điều khiển khác nhau và việc điều khiển đòi hỏi phải chính xác. Vấn đề
đặt ra là sự gia tăng một cách mạnh mẽ số lượng dây điện, tổng khối lượng dây điện xấp
xỉ 50 kg và tổng chiều dài dây gần 2 km. Để giải quyết vấn đề này, các nhà sản xuất ôtô
đã chủ động phát triển một hệ thống thông tin đa dẫn Multiplex gọi tắt là MPX. MPX
là một hệ thống giao tiếp dùng để nhận hay truyền 2 hay nhiều dữ liệu trở lên thông qua 1
đường dây giao tiếp. Mỗi ECU điều khiển từng hệ thống và được kết nối với nhau trong
MPX.
Trong những năm gần đây nghành công nghiệp ô tô tuy còn non trẻ nhưng đã bước
chuyển mình rõ rệt. Các phương tiện vận tải hiện đại từ các nước có nền công nghiệp tiên

tiến được nhập vào Việt Nam ngày càng nhiều. Nhưng năm gần đây xe ô tô ở Việt Nam
bắt đầu được sử dụng rộng rãi, số lượng ô tô hiện đại ngày càng nhiều, đòi hỏi trình độ
chuyên môn đào tạo kỹ sư tài giỏi ngày càng cấp thiết để ngành ô tô việt nam bắt kịp xu
hướng ô tô thế giới. Chính vì vậy tôi đã chọn nghiên cứu hệ thống hệ thống mạng MPX
trên ôtô và ứng dụng chẩn đoán trên ô tô.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài này có nhiệm vụ tìm hiều cơ sở lý thuyết của hệ thống truyền dữ liệu Multiplex
trên ô tô và phương thức truyền dữ liệu như CAN, BEAN, LIN. Giới thiệu hoạt động của
hệ thống truyền dữ liệu MPX trên một số ô tô cụ thể (ví dụ xe Toyota Yaris, Lexus, Land

1


cruiser, Forcus). Và giới thiệu quy trình chuẩn đoán chung kiểm tra lỗi trên MPX, CAN,
LIN.
1. 3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu, tổng hợp tài liệu.

.

1.4. Kết cấu khoá luận
Ngoài lời mở đầu, kết luận và kiến nghị, phụ lục và danh mục tài liệu tham khảo, nội
dung của khoá luận bao gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống MPX trên xe ô tô
Chương 3: Giới Thiệu hệ thống MPX trên một số xe cụ thể xe Toyota Yaris, Lexus,
Land cruiser, Forcus.
Chương 4: Ứng dụng chẩn đoán trên ô tô MPX.
Sau một thời gian tìm tòi nghiên cứu thực hiện tiểu luận tốt nghiệp em đã hoàn thành.
Nhưng do thời gian không có nhiều và sự hạn chế về trình độ chuyên môn nên tiểu luận

tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong sự đóng góp từ Thầy và các bạn
để đề tài được hoàn thiện hơn.

2


Chương 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG MPX
TRÊN Ô TÔ
2.1 Khái quát chung về hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển MPX trên ô tô
Chúng ta đã biết, mức độ phức tạp của hệ thống dây dẫn trên ô tô ngày càng tăng.
Ngày nay kích thước, trọng lượng và hỏng hóc xuất phát từ hệ thống dây dẫn đều đạt
mức độ báo động. Trên một số loại xe, dây dẫn trong bó đã lên đến 1200 sợi và cứ sau 10
năm số dây dẫn tăng lên gấp đôi. Ví dụ: chỉ riêng dây chạy vào cửa xe phía tài xế cần
khoảng 60 sợi mới đủ điều khiển hết các chức năng của các thiết bị đặt trong cửa: Nâng
hạ kính, khóa, chóng trộm, điều kiển kính chiếu hậu, loa…. Số điểm nối(connecter) trên
xe cũng tăng lệ thuận với số dây dẫn và khả năng hư hỏng do độ sụt áp lớn cũng tăng
theo. Bên cạnh đó, các hệ thống đìêu khiển bằng vi xử lý ngày càng nhiều trên xe. Hiện
nay các hệ thống điều khiển bằng vi xử lý như điều khiển động cơ (xăng, lửa, ga tự động,
góc mở xupap…), hệ thống phanh chống hãm cứng, kiểm soát lực kéo, hộp số tự động đã
trở thành tiêu chuẩn của các loại xe thường dùng. Các hệ thống trên hoạt động độc lập
nhưng vẫn sửu dụng chung một số cảm biến và trao đổi với nhau một số thông tin càng
làm tăng độ phức tạp của hệ thống dây dẫn. Có giải quyết việc này bằng cách sử dụng
một máy tính điều khiển tất cả các hệ thống.
Tuy nhiên, giá thành xe xẽ rất cao vì vậy không hiệu quả. Cách giải quyết thứ hai là
dùng một đường truyền dữ liệu chung( common data bus), giúp trao đổi thông tin giữa
các dữ liệu có thể truyền trên một dây và có thể là số lượng dây dẫn trên xe giảm xuống
đáng kể với 3 loại dây: Một dây dương, một dây mass và một dây tín hiệu. Ý tưởng này
đã đã dược áp dụng trong nghành khác như nghành viễn thông cách đây nhiều năm, tuy
nhiên nó mới chỉ được các hãng xe áp dụng trên xe trông nhưng năm gần đây. Hệ thống
này đã được ứng dụng thử nhiệm đầu tiên từ những năm 70 bởi Lucas và vài năm gần

đây đã xuất hiện trên một số xe như TOYOTA, FORD….

3


Hình 2. 1 Hệ thống tín hiệu MPX
2.2 Ưu điểm của hệ thống MPX.
Giảm số lượng dây dẫn điện.
Bằng cách chia xẻ thông tin với nhau sẽ giảm được số lượng các bộ phận như công
tắc, cảm biến, bộ chấp hành,…
Do ECU nằm gần công tắc và cảm biến sẽ đọc thông tin của tín hiệu và truyền tín hiệu
đến các ECU khác, chiều dài của số lượng dây điện có thể giảm lại.

Hình a: Thông thường

Hình b: có MPX

Hình 2. 2 Minh họa thể hiện ưu điểm của hệ thống MPX

4


Ngoài ra, trong hệ thống MPX, tất cả các tín hiệu đề mã hóa thành tín hiệu số nên
thông tin truyền tải đạt độ chính xác cao, vì thế người lái xe đánh giá được tình trạng kỹ
thuật của xe.

Hình 2. 3 Các loại tín hiệu sử dụng trong hệ thống
2.3. Lịch sử

Hình 2. 4 Lịch sử phát triển hệ thống MPX

1: Liên lạc một chiều tốc độ thấp (Công tắc chính cửa sổ điện đến ECU thân xe 1
kbps)
2: Hệ thống thông tin phức đa chiều đầy đủ hàng đầu của Toyota (4 ECU, chuẩn 5
kbps tương tự như BEAN)
3: Mở rộng đến 11 ECU để hỗ trợ máy chẩn đoán.
4: Mở rộng đến 28 ECU và áp dụng hệ thống thông tin thân xe nhiều đường truyền và
ECU trung tâm

5


2.4. Giới thiệu về hệ thống MPX.

Hình 2. 5 Mô tả về hệ thống MPX.
Khái niệm MPX là một hệ thống trong đó có nhiều ECU được kết nối với nhau bằng
một đường truyền tín hiệu đơn (đường truyền) và dữ liệu hay tin nhắn được truyền giữa
các ECU qua đường truyền này. Để áp dụng MPX, Toyota đã phát triển một chuẩn thông
tin liên lạc mới tên là BEAN (Body Electronics Area Network - Mạng điện tử thân xe).
Hãy lưu ý rằng một bộ điều khiển độc lập (ECU) được nối với đường truyền gọi là một
“điểm nút” trong MPX.
Điểm nút: Khái niệm này có nghĩa ban đầu là “giao điểm” và để cho biết một cấu trúc
lôgic của mạng. Một mạng máy tính bao gồm nhiều cổng và thiết bị. “Điểm nút” sẽ số
hóa các bộ phận này và quyết định cấu trúc hay chức năng. Trong mạng thông tin đa
chiều, “Nút” có nghĩa là ECU.

6


2.5. Đường truyền tín hiệu.

Hình 2. 6 Đường truyền tín hiệu của MPX
Đường truyền tín hiệu
Các cực của đường truyền tín hiệu dùng trong hệ thống MPX thường được ký hiệu là
MPX1, MPX2 v.v. Khi tranzitor đựợc bật lên, mức truyền dẫn sẽ trở nên cao = “1”. Điều
này được gọi là trạng thái Trội. Khi Tranzistor tắt đi, mức truyền dẫn trở nên thấp = ‘’0’’.
Đây được gọi là trạng thái Lặn.
Nếu có bất kỳ một Nút được nối với đường truyền tín hiệu phát ra “1”, mức tín hiệu
truyền dẫn sẽ là “1”. Chỉ khi tất cả các nút phát tín hiệu “0” sẽ làm cho mức tín hiệu
truyền dẫn là “0”. Nút mà phát ra tín hiệu “1” trước những nút khác.
Trạng thái trội: Trạng thái của đường truyền là “trội” hay “Chủ động” “1” trong hệ
thống BEAN.
Trạng thái lặn: Trạng thái của đường truyền là “Lặn” hay “Thụ động” “0” trong hệ
thống BEAN
Các chức năng của đường truyền trong quá trình truyền và nhận tín hiệu là như sau:
Trong khi truyền: Từng nút sẽ theo gửi trạng thái truyền dẫn trong khi truyền dữ
liệu.(để quyết định và đánh giá RSP)
Trong khi nhận: Mặc dù không có nút nào có thể truyền dữ liệu khi đang nhận, bộ
phận phát có thể chỉ được kích hoạt tại thời điểm đang nhận RSP (tín hiệu ACK hoặc
NAK được phát ra). RSP, ACK, và NAK sẽ được giải thích sau trong phần “Chi tiết về
thông điệp”

7


2.6. Đặc điểm chính của MPX.
2.6.1 Mạch kết nối khép kín
Trong hệ thống BEAN, đường truyền tín hiệu không ở dạng đường truyền tín hiệu
thông thường mà ở dạng vòng tròn. Kết quả là, độ tin cậy ngăn ngừa đường truyền tín
hiệu mất được tăng lên so với đường truyền thông thường. Như hình dưới khi hệ thống
BEAN bị đứt đường truyền vẫn có thể hoạt động bình thường, tuy nhiên bị đứt nhiều hơn

1 điểm đường truyền không còn truyền được nữa. Khi đường truyền ở dạng thường khi bị
đứt sự liên lạc giữa các ECU không còn.

Hình 2. 7 Đường truyền trong quá trình truyền và nhận tín hiệu
2.6.2 Chế độ nghỉ và sẵn sàng.

Hình 2. 8 Mô tả chế độ hoạt động MPX
8


Chế độ “Nghỉ” và “Sẵn sàng”: Khi sử dụng xe, MPX ở trong trạng thái “Sẵn sàng”,
tuy nhiên khi hệ thống nhận thấy rằng lái xe đó rời khỏi xe, nó sẽ dừng việc liên lạc giữa
mọi điểm nút (ECU) để tránh dòng điện rò. Trạng thái này được gọi là “ trạng thái nghỉ”.
Lúc này, tất cả ECU ở trong chế độ tiết kiệm năng lượng ngoại trừ chức năng “Phát hiện
trạng thái sẵn sàng”.
Trạng thái nghỉ và sẵn sàng thay đổi như sau:
Khi hệ thống phát hiện thấy trạng thái mà lái xe đó rời khỏi xe, tất cả các nút sẽ dừng
việc liên lạc. Trạng thái này được gọi là trạng thái Nghỉ.
ECU trong hệ thống chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lượng, ngoại trừ chức năng
phát hiện chế độ sẵn sàng.
Khi đang ở chế độ nghỉ, nếu có bất kỳ công tắc có liên quan nào được kích hoạt (Ví
dụ, khi lái xe mở cửa hay mở khóa cửa bằng chìa) ECU phát hiện thấy có hoạt động sẽ
thoát khỏi chế độ tiết kiệm năng lượng và bắt đầu truyền tín hiệu trở lại.
Tại thời điểm đầu tiên của quá trình truyền dữ liệu sau khi đó sẵn sàng, nó sẽ gửi một
thông báo “Sẵn sàng” đến các ECU khác để khôi phục hoạt động.
Khi khóa điện được đặt ở vị trí ACC hay LOCK và tất cả các cửa đóng, và một thời
gian sau khi công tắc cuối cùng hoạt động, các ECU sẽ đồng thời chuyển sang chế độ
Nghỉ. Khi một ECU khôi phục từ chế độ Nghỉ, nó sẽ đánh thức các ECU khác.
2.7. Các loại truyền tín hiệu chuẩn sử dụng trên MPX.
Các phương pháp sau đây được sử dụng để truyền tín hiệu:

BEAN (Body Electronics Area Network -Mạng Điện Tử Thân Xe): Tốc độ truyền: 10
kbps (bps: bit trên giây). Hệ thống này được dùng cho hệ thống MPX trong các hệ thống
điều khiển của xe.
Truyền một chiều: Tốc độ truyền: 1000 bps. Thực hiện truyền tín hiệu giữa công tắc
chính cửa sổ điện và ECU thân xe. Đây chỉ là việc giao tiếp một chiều đến ECU định trước do hệ thống truyền tín hiệu một chiều.
AVC-LAN (Audio Visual Communication - Local Area Network-Truyền tín hiệu cho
hệ thống nghe nhìn - Mạng cục bộ): Tốc độ truyền: 17 kbps. Hệ thống này được sử dụng
để truyền tín hiệu cho hệ thống âm thanh, hệ thống dẫn đường v.v.
UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitting -Truyền/Nhận dữ liệu nối tiếp
không đồng bộ): Tốc độ truyền: 9600 - 19200 bps. Hệ thống này được dùng trong việc
9


truyền tín hiệu giữa các ECU có liên quan đến việc điều khiển xe: giữa ECU động cơ và
ECU điều khiển trợt, ECU động cơ và ECU của xe HV (xe dùng động cơ lai) v.v.
Truyền dữ liệu nối tiếp: Tốc độ truyền: 333 bps. Hệ thống này được dựng trong việc
truyền tín hiệu giữa bộ nhận tín hiệu điều khiển khóa cửa điện và ECU thân xe v.v.
Truyền dữ liệu thông minh: Tốc độ truyền: 125 kbps. Hệ thống này được dùng trong
việc truyền tín hiệu giữa các ECU động cơ bên trái và ECU động cơ bên phải v.v.
Tham khảo: Bps viết tắt của từ “Bits Per Second” (tốc độ truyền tín hiệu). Đơn vị của
tốc độ truyền tín hiệu. Tốc độ truyền thông tin giữa 2 cực được gọi là tốc độ truyền. Nó
biểu diễn số bít truyền trong 1 giây. Ví dụ, nếu truyền 100 bít trên giây, tốc độ tín hiệu là
100 bps.
2.8. Các loại chuẩn truyền dữ liệu: BEAN, CAN, LIN, và AVC- LAN sử dụng trên
MPX
2.8.1 Mạng BEAN
2.8.1.1 Khái niệm về BEAN

Hình 2. 9 Cấu trúc về BEAN

10


Khái quát: BEAN là một chuẩn (giao thức) thông tin đa chiều mà được thiết lập để
truyền dữ liệu giữa các ECU điều khiển những thiết bị điện hay điện tử. (Được sử dụng
đặc biệt cho các sản phẩm của Toyota)
Chuẩn (giao thức): Chuẩn hay giao thức là những quy tắc cần thiết để quản lý việc
truyền tín hiệu giữa các loại thiết bị và máy tính khác nhau. Chúng quy định các trạng
thái khác nhau, như phần cứng và phần mềm, cho việc truyền tín hiệu.
Cấu trúc thông điệp của hệ thống BEAN: Thông điệp của BEAN bao gồm “Bắt đầu
mẫu tin” và “Kết thúc mẫu tin”. Để tăng hiệu quả truyền, còn có những thông tin “Truyền
định kỳ” được truyền theo chu kỳ và “Truyền không định kỳ” nó được truyền khi có điều
gì đó xảy ra.
2.8.1.2 Chi tiết về thông điệp

Hình 2. 10 Chi tiết thông điệp
Chi tiết về thông điệp, truyền theo định kỳ và truyền không định kỳ của BEAN:
Bảng 2. 1 Chi tiết thông điệp
Tên viết

Tên của thông

tắt

điệp

Chức năng

11

SOF

Bắt đầu mẫu tin

Bít khởi đầu

PRI

Tính ưu tiên

Quyền ưu tiên

ML

Độ dài của

Tổng số byte của dữ liệu (bao gồm

thông điệp

2byte cho ID) được hiển thị ở dạng
nhị phân.
Thông tin phổ biến (đến tất cả các
nút):$FE
Thông tin chung (đến tất cả các
nhóm):$D1-D3
Thông tin riêng (đến một nút nào đó):

DST-ID

ID của nơi nhận

ID của từng nút

MES-

ID

Nội dung của thông điệp

ID

điệp

DATA

Dữ liệu

của

thông

Có chiều dài thay đổi (Được chỉ ra
bởi ML)

CRC

Kiểm tra chu kỳ

Để phát hiện lỗi

thừa
EOM

Kết thúc thông

Báo rằng thông điệp đến CRC đã kết

điệp

thúc
Nút gửi: Không có

RSP

Phản hồi

Nút nhận:
ACK khi bình thường
(NAK) khi bất thường

EOF

Kết thúc mẫu tin

Báo rằng tất cả thông điệp đã kết
thúc.

✓

Các lỗi RSP và CRC
12


Lỗi nhận RSP (Reception error) và gửi lại: Nếu một nút ở đầu nhận phát hiện thấy lỗi
trong thông điệp, lỗi đó sẽ được thông báo đến nút ở đầu truyền bằng RSP. Sau đó, nút
truyền đó sẽ truyền lại thông điệp một lần nữa. (đến 3 lần bao gồm cả lần truyền ban đầu)
Mã CRC (kiểm tra lỗi của dữ liệu phát đi): Một chuỗi dữ liệu từ PRI đến DATA được
thiết lập bằng số nhị phân. Khi số nhị phân được chia bởi một đa thức cố định (X8 + X4
+ X +1) sẽ có một số d. Mã CRC được biễu diễn bằng số d đó. Nếu số nhị phân của dữ
liệu từ PRI đến CRC chia hết cho đa thức ở đầu nhận (hay nói theo cách khác, số d bằng
không), dữ liệu sẽ được đánh giá là bình thường.
✓

Truyền định kỳ và Truyền không định kỳ

Hình 2. 11 Tín hiệu truyền định kỳ và không định kỳ
Trong BEAN có 3 loại thời điểm truyền như sau:
Truyền định kỳ: Dữ liệu được truyền tại những chu kỳ nhất định. Thời điểm truyền
định kỳ (chu kỳ: t)
Truyền không định kỳ: Dữ liệu được truyền theo hoạt động của công tắc. Thời điểm
truyền không định kỳ
Truyền kết hợp (Truyền định kỳ và không định kỳ): Khi công tắc được bật ON, bộ
định thời truyền định kỳ được đặt lại.
2.8.1.3. Đặc điểm chính của BEAN.
✓ Áp dụng hệ thống nút chủ.
Tất cả các nút kết nối trên đường truyền đều có quyền ngang nhau khi phát đi thông
điệp của chúng.

13


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

Hình 2. 12 Minh họa nút chủ trên hệ thống cửa sổ điện

Hình 2. 13 Sự va chạm thông tin của BEAN
Điểm đến của thông điệp: Cho phép chuyển giữa thông tin chung và thông tin riêng.
Thông tin chung: truyền đến tất cả các nút. Thông tin riêng: truyền đến một nút nào đó.

14


Áp dụng phương pháp xác định không làm hỏng: Khi có nhiều hơn một nút bắt đầu
yêu cầu, hệ thống này xác định nút nào có mức ưu tiên cao hơn tùy theo trật tự đó xác
định trước và ngăn không cho dữ liệu bị phá hủy do xung đột.
Phát hiện lỗi ở nút nhận và gửi thông tin lỗi đến nút gửi: Khi lỗi bị phát hiện và lỗi sẽ
được thông báo lại (việc liên lạc không hoàn tất như bình thường), nút ở đầu truyền sẽ tự
động phát lại thông điệp.
Chiều dài của thông điệp thay đổi: Chiều dài của thông điệp có thể thay đổi trong
mạch MPX. Tốc độ truyền: 10 kbps
2.8.1.4. Phương pháp CSMA/CD và điểm đến của thông điệp
Phương pháp CSMA/CD gồm :
Thời điểm bắt đầu truyền chỉ khi đường truyền không bị tắc nghẽn (khi không có nút
nào đang truyền tín hiệu), tất cả các nút có cơ hội truyền tín hiệu như nhau.
Gợi ý: "Đường truyền không tắc nghẽn" có nghĩa là một chuỗi 7 bít hay nhiều hơn tín
hiệu “0” (tín hiệu lặn) được xác định trong đường truyền đó. Về nguyên tắc, khi một nút
đang truyền tín hiệu, các nút khác không thể truyền tín hiệu.

Nếu tỷ lệ chiếm dụng đường truyền trở nên đặc biệt cao, thông điệp có mức ưu tiên
thấp hơn có thể bị chậm hay đôi khi không được truyền.
Trong phương pháp CSMA/CD, tỷ lệ chiếm dụng đường truyền được khống chế sao
cho tỷ lệ này phải khoảng 70% hay thấp hơn trong trường hợp xấu nhất.
Tỷ lệ chiếm đường truyền (thông lượng): Cho biết lượng chiếm dụng trên một đường
truyền bởi tín hiệu của thông điệp.
Thời điểm truyền của từng thông điệp được xác định bởi “phân chia bít truyền” để sao
cho tỷ lệ này không vượt quá 70% trong trường hợp xấu nhất. (Thời gian còn lại 30%,
đường truyền không bị chiếm chỗ)
Điểm đến của thông điệp
Trong BEAN, các điểm đầu nhận có thể được xác định bằng một trong 3 phương pháp
sau:
Liên lạc chung: Truyền thông điệp đến tất cả các nút.
Liên lạc riêng: Truyền thông điệp đến một số nút nhất định.
Liên lạc chung theo khu vực (1-3): Truyền thông điệp đến nhóm các nút nhất định (các
nút được chia thành nhóm theo chức năng của chúng).
15


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

Hình 2. 14 Đường truyền giữa các nút của BEAN
Xác định: Có 3 nút đồng thời bắt đầu truyền thông điệp.
Nút 1 bắt đầu phát "1""110010..."
Nút 2 bắt đầu phát "1""110001..."
Nút 3 bắt đầu phát "1""011111..."
Gợi ý: Nếu một nút liên tục phát ra “1” từ khi bắt đầu, mức ưu tiên sẽ được đảm bảo là
cao nhất.
Tất cả các nút phải phát ra "1" là SOF (bít ban đầu).

Nút 3 phát ra “0” tại điểm kiểm tra đường truyền này nhận thấy “1” đang phát ra. Do
đó, nó xác định bản thân nó là lặn và ngừng truyền.
Nút 2 phát ra “0” tại điểm này kiểm tra đường truyền này nhận thấy “1” đang phát ra.
Do đó, nó xác định bản thân nó là lặn và ngừng truyền.
Gợi ý: Nút 1 giành được quyền gửi yêu cầu trước tiên.
Chức năng xác định sẽ giao quyền ưu tiên cho từng thông điệp. Các nút bị từ chối bởi
chức năng xác định rút lại thông điệp của mình và lần sau khi đường truyền không bị tắc
nghẽn, chúng sẽ cố gắng phát lại một lần nữa.Chú ý rằng chức năng phân xử chỉ có tác
dụng khi nhiều nút cùng một lúc phát ra thông điệp.
Vì vậy, nếu một nút đó bắt đầu phát tín hiệu của nó, nút khác không thể cản trở nó, ý
tưởng cơ bản là “Đến trước, phục vụ trước”. Nếu nhiều nút ở trạng thái chờ, tại thời điểm
16