Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình mạng CAN trên ô tô
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.19 MB, 125 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ TH
T TH NH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH
MẠNG CAN TRÊN Ơ TÔ
SVTH :
NGUYỄN THỊ MỸ HỒNG
MSSV:
15145241
SVTH :
THÁI ĐỨC THỊNH
MSSV:
15145372
GVHD:
PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ TH
T TH NH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Tên đề tài
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH
MẠNG CAN TRÊN Ơ TƠ
SVTH :
NGUYỄN THỊ MỸ HỒNG
MSSV:
15145241
SVTH :
THÁI ĐỨC THỊNH
MSSV:
15145372
GVHD:
PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
THU T
NAM
TP. HỒ CHÍ MINH
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 7 năm 2019
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
1. NGUYỄN THỊ MỸ HỒNG
MSSV: 15145241
Điện
(E-mail:
thoại:
0394567277)
2. THÁI ĐỨC THỊNH
MSSV: 15145372
(E-mail:
Điện thoại: 0933140216)
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tơ
Khóa: 2015
1. Tên đề tài:
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình mạng CAN trên ơ tơ
2. Nhiệm vụ đề tài:
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình mạng CAN trên ơ tơ
3. Sản phẩm của đề tài:
Mơ hình mạng CAN trên ô tô và tài liệu mạng truyền thông trên ô tô
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 02/04/2019
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 22/7/2019
TRƯỞNG BỘ MƠN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THU T TP.
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
HCM
NAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn Điện-điện tử ô tô
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ MỸ HỒNG MSSV: 15145241 Hội đồng:…………
Họ và tên sinh viên: THÁI ĐỨC THỊNH
MSSV: 15145372
Hội
đồng:…………
Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình mạng CAN trên ơ tơ
Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV hướng dẫn: PGS.TS. Đỗ Văn Dũng
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (khơng đánh máy)
2.1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu
có thể tiếp tục phát triển)
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
2.3. Kết quả đạt được:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
2.4. Những tồn tại (nếu có):
.....................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
3. Đánh giá:
Điể
T
Mục đánh giá
T
1.
đa
Hình thức và kết cấu ĐATN
Đ ng
các mục
2.
m tối
rmat ới đ y đủ cả hình thức à nội dung của
30
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và
kỹ thuật, h a học hội
50
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
10
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành ph n,
15
Điểm
đạt được
hoặc quy trình đáp ứng yêu c u đưa ra ới những ràng
buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, ph n mềm chuyên
ngành
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
4. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày 22 tháng 07 năm 2018
Giảng viên hướng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THU T TP.
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
HCM
NAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn ……………………………..
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ MỸ HỒNG
MSSV: 15145241
Hội
MSSV: 15145372
Hội
đồng…………
Họ và tên sinh viên: THÁI ĐỨC THỊNH
đồng…………
Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình mạng CAN trên ơ tô
Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) ...............................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu
có thể tiếp tục phát triển)
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
3. Kết quả đạt được:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
.....................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
5. Câu hỏi:
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
6. Đánh giá:
Điể
T
Mục đánh giá
T
1.
đạt được
đa
Hình thức và kết cấu ĐATN
Đ ng
các mục
2.
m tối
Điểm
30
rmat ới đ y đủ cả hình thức à nội dung của
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và
kỹ thuật, h a học hội
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
5
10
Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành ph n,
hoặc quy trình đáp ứng yêu c u đưa ra ới những ràng
buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển
15
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, ph n mềm
chuyên ngành
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
7. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày
tháng 07 năm 2018
Giảng viên phản biện
((Ký, ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ
THU T
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH MẠNG CAN TRÊN Ô TÔ
Họ tên sinh
1. NG YỄN THỊ MỸ HỒNG
MSSV: 15145241
2. THÁI ĐỨC THỊNH
MSSV: 15145372
viên:
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng
theo yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng: ………………………………..…………….…………..
Giảng viên hướng dẫn: …………………………………………...………….
Giảng viên phản biện: …………………………..………………...…………
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 7 năm 2019
LỜI CẢM ƠN
Nhóm chúng tơi xin chân thành cảm ơn các q thầy từ bộ mơn Điện Tử Ơ tơ, cũng
như các thầy cơ trong khoa Cơ Khí Động Lực, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành
phố Hồ Chí Minh, những người đã dìu dắt chúng tơi trong suốt thời gian học tập. Được
các q thầy cơ tận tình chỉ dạy và giúp đỡ từ những kiến thức chuyên môn trong nhà
trường đến thực tiễn trong cuộc sống đã giúp chúng tôi tiếp cận gần hơn và hiểu biết rõ
hơn về ngành nghề mà mình đã chọn. Từ những nền tảng kiến thức và hiểu biết vững
chắc đó đã giúp chúng tơi hồn thành tập đồ án này và là hành trang để chúng tơi bước
vào đời.
Hơn hết nhóm gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy PGS. Ts Đỗ Văn Dũng, Th.S
Nguyễn Trung Hiếu cùng với Anh Nguyễn Bảo Long và Anh Nguyễn Thanh Huy là
những người thầy, người anh đi trước đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo kịp thời, tạo điều
kiện, động viên và giúp đỡ chúng tôi rất nhiều về mặt tinh thần cũng như kiến thức để
chúng tơi vượt qua những ngày tháng khó khăn trong quá trình thực hiện đồ án này.
Bên cạnh đó chúng tơi cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã hết lịng ủng
hộ, giúp đỡ và góp ý cho nhóm tơi trong suốt q trình thực hiện.
Mặc dù đã rất cố gắng và nỗ lực nhiều, nhưng do kiến thức ít ỏi cũng như thời gian
nghiên cứu là có hạn nên những thành quả đạt được khơng tránh khỏi những thiếu sót. Do
đó chúng tơi kính mong nhận được những sự đóng góp, chỉ dạy của q thầy cơ để chúng
tơi hồn thiện đồ án được tốt hơn.
Nhóm chúng tơi xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng ... năm 2019
Nhóm sinh viên thực hiện
NGUYỄN THỊ MỸ HỒNG
THÁI ĐỨC THỊNH
i
T MT T
Mạng giao tiếp trên ơ tơ nói riêng và mạng giao tiếp trên các phương tiện giao thơng
nói chung là một hệ thống các hộp điều khiển trên cùng một xe bao gồm các loại như
ECM, TCM, BCM, ABS… Khi hoạt động, chúng có thể giao tiếp trao đổi thông tin qua
lại với nhau mà không cần phải tăng thêm số lượng dây dẫn.
Nhằm tối ưu cho việc điều khiển và hạn chế dây dẫn, ngày nay, tất cả các phương
tiện từ ô tô con, xe tải, đầu kéo, máy cơng trình, máy bay, xe qn sự, thậm chí cả xe máy
cũng đều sử dụng mạng giao tiếp.
Và mạng CAN là giao thức giao tiếp chính được sử dụng hầu hết trên ô tô hiện nay.
CAN được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất ôtô, giúp hệ thống điện trên ơ tơ ổn
định, an tồn và tiết kiệm năng lượng hơn, đồng thời giúp giảm độ phức tạp trong việc
kết nối các dây dẫn giữa hàng ngàn thiết bị trên ơtơ. Nghiên cứu và lập trình hệ thống
CAN trên mơ hình giao tiếp giữa vi điều khiển STM32F103C8T6 cũng như ARDUINO
UNO R3 là cách tiếp cận và nắm rõ hệ thống CAN hiệu quả nhất.
Nắm được xu hướng phát triển của nền cơng nghiệp ơ tơ, nhóm chúng tôi quyết
định chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạ mơ hình mạng CAN trên ơ tơ” để thực
hiện trong tập đồ án.
ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................i
T M T T .................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT T T VÀ KÝ HIỆU ................................................ vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC BẢNG ...........................................................................................xi
Chư ng 1. T NG
AN ĐỀ TÀI ............................................................................. 1
1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước ............................................................ 1
1.1.1. Trong nước .................................................................................................. 1
1.1.2. Ngồi nước .................................................................................................. 1
1.2. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................... 1
1.3. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................. 1
1.4. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 2
1.4.1. Phương pháp giải quyết vấn đề ................................................................... 2
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................... 2
Chư ng 2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT ................................................................................ 3
2.1. Tổng quan về mạng truyền thông ........................................................................... 3
2.1.1. Khái niệm về mạng truyền thông ................................................................ 3
2.1.2. Vai trị của mạng truyền thơng .................................................................... 3
2.1.3. Truyền thơng, truyền dữ liệu và truyền tín hiệu .......................................... 4
2.1.4. Truyền đồng bộ và không đồng bộ.............................................................. 6
2.1.5. Truyền một chiều và truyền hai chiều ......................................................... 7
iii
2.1.6. Bảo tồn dữ liệu .......................................................................................... 7
2.1.7. Mã hóa bit .................................................................................................. 11
2.1.8. NRZ, RZ .................................................................................................... 12
2.1.9. Cấu trúc liên kết ........................................................................................ 12
2.1.11. Mơ hình lớp ............................................................................................. 17
2.1.12. Đặt địa chỉ ............................................................................................... 19
2.1.13. Phương thức truy cập bus ........................................................................ 22
2.1.14. Phương thức truyền dẫn tín hiệu ............................................................. 27
2.2. Tổng quan về mạng trên ô tô ................................................................................ 29
2.2.1. Sơ đồ tổng quát.......................................................................................... 29
2.2.2. Các loại giao thức truyền thông trên ôtô ................................................... 30
2.2.3. Các cơ chế điều khiển ............................................................................... 32
2.2.4. Các yêu cầu cho một hệ thống bus ............................................................ 35
2.2.5. Các ứng dụng trong xe .............................................................................. 37
2.3. Tổng quan về mạng can ....................................................................................... 40
2.3.1. Sơ lược lịch sử mạng CAN ....................................................................... 40
2.3.2. Chuẩn giao thức CAN ............................................................................... 41
2.3.3. Cơ chế giao tiếp ......................................................................................... 43
2.3.4. Cấu trúc bức điện ...................................................................................... 44
2.3.5. Định thời bit .............................................................................................. 56
2.3.6. Phương pháp đồng bộ................................................................................ 59
2.3.7. Phần cứng .................................................................................................. 61
2.3.8. Phát hiện lỗi và báo lỗi .............................................................................. 64
2.3.9. Cơ sở lý thuyết của việc phát hiện lỗi ....................................................... 66
2.3.10. Các lớp giao thức ứng dụng trong CAN ................................................. 66
iv
2.3.11. Bộ lọc và tiêu chuẩn so sánh cho việc chấp nhận khung dữ liệu đến ..... 68
Chư ng 3. MƠ HÌNH MẠNG CAN ........................................................................ 70
3.1. Giới thiệu về phần cứng ....................................................................................... 70
3.1.1. Tìm về Board Arm STM32F103T8C6 ...................................................... 70
3.1.2. Tìm hiểu về Board ARDUINO UNO R3 .................................................. 72
3.1.3. Tìm hiểu về transceiver (TJA1050, MCP2551, SN65HVD2301-2) ......... 73
3.1.4. Tìm hiểu về vi điều khiển CAN MCP2515 và Module MCP2515 ........... 74
3.1.5. ECU của xe ................................................................................................ 75
3.1.6. OBD-II trên CAN ...................................................................................... 79
3.2. Giới thiệu về phần mềm ....................................................................................... 82
3.2.1. Giới thiệu Keil c uVersion 5 cho ARM .................................................... 82
3.2.2. Thiết kế CATIA V5 R26 ........................................................................... 83
3.3. Các công cụ cần dung thiết kế mơ hình CAN ...................................................... 84
3.3.1. Phần cứng .................................................................................................. 84
3.3.2. Phần mềm .................................................................................................. 84
3.4. Phần cứng mơ hình ............................................................................................... 84
3.4.1. Nút STM32F103C8T6 .............................................................................. 84
3.4.2. Nút ARDUINO UNO R3 .......................................................................... 85
3.5. Mơ hình ................................................................................................................ 87
3.6. Giải thuật và kết quả............................................................................................. 88
Chư ng 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................. 95
4.1. Những kết quả đạt được ....................................................................................... 95
4.2. Hạn chế của đề tài ................................................................................................ 95
4.3. Hướng phát triển đề tài ......................................................................................... 95
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 95
v
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................102
vi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT T T VÀ KÝ HIỆU
ACK
Acknowledge
CRC
Cyclic Redundancy Check
SOF
Start of Frame
EOF
End of Frame
RTR
Remote Transmission Request
IDE
Identifier Extension
ID
Identifier
SRR
Substitute Remote Request
SJW
Synchronization Jump Width
OSI
Open System Interconnection Reference
RJW
Resynchronization Jump With
HDLC
High level Data–Link Control
HLP
Higher Layer Protocol
MAC
Medium Access Control
UART
Universal Asynchronous
Receiver/Transmitter
DLC
Data Length Code
OBD
On-Board Diagnostic
DTC
Diagnostic Trouble Code
MIL
Malfunction Indicated Light
ECU
Electronic Control Unit
LLC
Logical-link Control
KWP
Keyword Protocol
SAE
The Society of Automotive Engineer
CATIA
Computer Aided Three Dimensional
Interactive Application
CAD
Computer Aided Design
CAM
Computer Aided Manufacturing
vii
CAE
Computer Aid Engineering
SPL
Standard Peripheral Libraries
CAN
Controller Area Network
ARM
Advanced RISC Machine
CMOS
Complementary
Metal-Oxide-
Semiconductor
DMA
Direct memory access
RTC
Real-Time Clock
SRAM
Static random-access memory
PWM
Pulse Width Modulation
EEPROM
Electrically erasable programmable readonly memory
CPU
Central processing unit
SPI
Serial Peripheral Interface
PID
Proportional Integral Derivative
MAC
Medium Access Control
viii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2. 1 Ngun lý truyền dẫn dữ liệu ........................................................................ 4
Hình 2. 2 Ví dụ về mã hóa bit ........................................................................................ 5
Hình 2.
M h a bít N
à
................................................................................. 12
Hình 2. 4 Cấu trúc khơng gian Bus ............................................................................. 13
Hình 2. 5 Cấu trúc khơng gian Sao ............................................................................. 13
Hình 2. 6 Cấu trúc khơng gian dạng Vịng ................................................................. 14
Hình 2. 7 Cấu trúc khơng gian mạng dạng Lưới ........................................................ 15
Hình 2. 8 Cấu trúc không gian mạng lai Sao - Bus .................................................... 15
Hình 2. 9 Cấu trúc khơng gian mạng lai Sao - Vịng .................................................. 16
Hình 2. 10 Minh họa bảy lớp trong mơ hình tham chiếu của mạng ........................... 17
Hình 2. 11 Phương pháp gửi thông tin the phương thức đặt địa chỉ hướng đăng ý
..................................................................................................................................... 20
Hình 2. 12 Phương pháp gửi thông tin the phương thức đặt địa chỉ the hướng nội
dung ............................................................................................................................. 21
Hình 2. 13 Phân loại các phương pháp truy nhập Bus ............................................... 23
Hình 2. 14 Phương pháp chủ tớ .................................................................................. 23
Hình 2. 15 Phương pháp TDMA ................................................................................. 24
Hình 2. 16 Minh họa phương pháp CSMA/CD ........................................................... 25
Hình 2. 17 Minh họa phương pháp CSMA/CA ........................................................... 26
Hình 2. 18 Truyền dẫn hông đối xứng 3 pha 4 dây ................................................... 28
Hình 2. 19 Truyền dẫn chênh lệch đối xứng (3 kênh 7 dây dẫn) ................................ 28
Hình 2. 20 Điện trở 120 Ω cấp à hai đ u dây chống nhiễu .................................... 29
Hình 2. 21 Minh họa số lượng ECU sử dụng trên xe .................................................. 29
Hình 2. 22 Sơ đồ tổng quát của mạng truyền thông trên ô tô ..................................... 30
Hình 2. 23 Các vùng ứng dụng trên xe ....................................................................... 37
Hình 2. 24 Điện áp hoạt động trên hai dây CAN_H và CAN_L CAN tốc độ cao....... 42
Hình 2. 25 Điện áp hoạt động trên hai dây CAN_H và CAN_L CAN tốc độ thấp ..... 43
Hình 2. 26 Khung dữ liệu của khung tiêu chuẩn ......................................................... 44
Hình 2. 27 Minh họa bit bắt đ u khung dữ liệu .......................................................... 45
viii
Hình 2. 28 Minh họa vùng phân xử ............................................................................. 46
Hình 2. 29 M ID được ưu tiên truyền trên đường bus .............................................. 47
Hình 2. 30 Minh họa ùng điều khiển dữ liệu ............................................................. 47
Hình 2. 31 Mã hóa chiều dài dữ liệu........................................................................... 48
Hình 2. 32 Vùng chứa dữ liệu ..................................................................................... 48
Hình 2. 33 Vùng tính tốn lỗi ...................................................................................... 48
Hình 2. 34 Vùng xác nhận ........................................................................................... 49
Hình 2. 35 Vùng kết thúc một khung dữ liệu ............................................................... 50
Hình 2. 36 Khoảng nghỉ của bus ................................................................................. 50
Hình 2. 37 Cấu trúc khung lỗi ở CAN ......................................................................... 51
Hình 2. 38 Cấu trúc khung lỗi chủ động ..................................................................... 51
Hình 2. 39 Cấu trúc khung lỗi bị động ........................................................................ 52
Hình 2. 40 Cấu trúc khung quá tải .............................................................................. 52
Hình 2. 41 Hai khung quá tải trong một khung .......................................................... 53
Hình 2. 42 Cấu trúc khoảng nghỉ giữa các khung không phải là lỗi bị động ............. 54
Hình 2. 43 Cấu trúc khung nghỉ của lỗi bị động ......................................................... 54
Hình 2. 44 Khung mở rộng .......................................................................................... 55
Hình 2. 45 Định thời bit .............................................................................................. 56
Hình 2. 46 Ví dụ tính thời gian để truyền đi 1 bit ....................................................... 56
Hình 2. 47 Số lượng tử tq trong thời gian truyền một bit ........................................... 56
Hình 2. 48 Các pha trong trong một bit ...................................................................... 57
Hình 2. 49 Vùng đồng bộ hóa ..................................................................................... 58
Hình 2. 50 Minh họa cách tính thời gian bù cho sự trễ vật lý .................................... 58
Hình 2. 51 Mảng thời gian .......................................................................................... 58
Hình 2. 52 Minh họa điểm lấy mẫu ............................................................................. 59
Hình 2. 53 Sự tái đồng bộ tr ng trường hợp bộ truyền chậm hơn.............................. 61
Hình 2. 54 Sự tái đồng bộ tr ng trường hợp bộ truyền chậm hơn.............................. 61
Hình 2. 55 Bộ điều khiển CAN cơ bản ........................................................................ 63
Hình 2. 56 Bộ điều khiển CAN Đ y Đủ....................................................................... 64
Hình 2. 57 Các dạng lỗi .............................................................................................. 65
Hình 2. 58 Lớp giao thức trong CAN .......................................................................... 67
ix
Hình 2. 59 Chức năng lớp giao thức trong CAN ........................................................ 67
Hình 2. 60 Ví dụ minh họa cho bộ lọc tiêu chuẩn so sánh chấp nhận tin nhắn.......... 68
Hình . 1 Sơ đồ mạch điện hệ thống ........................................................................... 70
Hình 3.2 ARM STM32F103C8T6 ................................................................................ 70
Hình 3.3 ARDUINO UNO R3 ..................................................................................... 72
Hình 3. 4 Module MCP2515 CAN .............................................................................. 74
Hình 3. 5 ECU trên xe ................................................................................................. 75
Hình 3.6 Cấu tạo hệ thống ECU ................................................................................. 76
Hình 3. 7 Sơ đề thể hiện nguyên lý làm việc chung ECU ........................................... 78
Hình 3. 8 Minh họa mối liên hệ giữa CAN và OBD II ................................................ 80
Hình 3.9 Các chân có trên giắc cắm OBD - II trên xe................................................ 80
Hình 3. 10 Khung chứa tin nhắn nhận được qua OBD II ........................................... 81
Hình . 11 Phân tích ý nghĩa dữ liệu .......................................................................... 81
Hình 3. 12 Giao diện KeilC V5 .................................................................................. 82
Hình 3. 13 Ph n mềm thiết kế CATIA V5 - R26 .......................................................... 83
Hình 3. 14 Chân giao tiếp SPI .................................................................................... 86
Hình 3. 15 Nút ARDUINO UNO CAN ........................................................................ 87
Hình 3. 16 Mơ hình hệ thống mơ phỏng 3D bằng CATIA........................................... 87
Hình 3. 17 Mơ hình thực tế mạng CAN ....................................................................... 88
Hình 3. 18 Phân tích khung dữ liệu truyền trên bus ................................................... 92
Hình 3. 19 Dữ liệu nhận được từ đồng hồ xe .............................................................. 93
Hình 3. 20 Dữ liệu thu được từ ECU .......................................................................... 94
x
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2. 1 Các loại giao thức truyền thông hay sử dụng trên ô tô .............................. 30
Bảng 2. 2 Giá trị điện áp trên hai dây CAN_H vá CAN_L ......................................... 43
Bảng 3. 1 Các dòng truyền nhận phổ biến .................................................................. 73
xi
Chư ng 1. T NG
AN ĐỀ TÀI
1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước
1.1.1. Trong nước
Mạng truyền thơng giao thức CAN không phải là một lĩnh vực kỹ thuật hồn tồn
mới mà thực chất là các cơng nghệ được kế thừa, chắt lọc và phát triển từ kỹ thuật truyền
thống cho phù hợp với các yêu cầu trong nền công nghệ ô tô. Từ hơn một thập kỷ nay,
mạng truyền thông đã trở nên không thể thiếu được trong các hệ thống điều khiển và
giám sát hiện đại. Song, thực tế người vận hành thường gặp phải hàng loạt các vấn đề
trong việc tìm kiếm nguồn tham khảo đáng tin cậy, chuyên sâu và đầy đủ như cách thức
hoạt động cụ thể của một mạng CAN, các chuẩn khi giao tiếp, ứng dụng khác nhau trong
xe….
1.1.2. Ngoài nước
Mạng CAN đã phát triển hầu như hoàn thiện, ứng dụng khác nhau trong nhiều lĩnh
vực. Tuy nhiên lý thuyết CAN ô tô trừu tượng và chuyên nên cũng cần nghiên cứu và
thực hành.
1.2. Tính cấp thiết của đề tài
Mơn học ứng dụng điều khiển tự động trên ô tô là môn học được áp dụng cho sinh
viên năm 3 ngành công nghệ kỹ thuật ô tô của trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật
TPHCM. Môn học này trang bị cho sinh viên các kiến thức về hệ thống điều khiển tự
động. Tuy nhiên, mơn học vẫn thiếu những ví dụ minh họa, những thiết bị thực nghiệm
để giảng dạy, đặc biệt là mơ hình một hệ thống mạng CAN.
Từ những vấn đề trên chúng tôi thấy cần thiết phải nghiên cứu và ứng dụng một mơ
hình hệ thống CAN thu nhỏ sử dụng vi điều khiển STM32F103C8T6 và ARDUINO
UNO R3 với giá thành hợp lý nhưng cung cấp phần nào kiến thức mà CAN hoạt động
trên xe qua mơ hình của nhóm.
1.3. Mục tiêu của đề tài
- Hiểu và nắm vững kiến thức lý thuyết về giao thức CAN.
- Tìm hiểu các thiết bị ngoại vi và hướng dẫn sử dụng board ARM STM32F103C8T6
dùng trình biên dịch KeilC.
- Lập trình hệ thống giao tiếp CAN giữa các vi điều khiển ARD INO
NO R3 và
1
STM32F103C8T6.
- Đọc dữ liệu và truyền dữ liệu điều khiển sáng tắt đèn báo trên đồng hồ hiển thị.
- Đọc dữ lệu từ hộp EC .
- Hồn thiện mơ hình hệ thống CAN.
1.4. Phư ng pháp và phạm vi nghiên cứu
1.4.1. Phư ng pháp giải quyết vấn đề
- Sử dụng các nguồn tài liệu trên Internet để tìm hiểu về KeilC, cách giao tiếp giao
thức CAN giữa board STM32F103C8T6 và ARD INO UNO R3.
- Thu thập dữ liệu từ hãng để lấy thông tin điều khiển cụm đồng hồ hiển thị.
- Ứng dụng CATIA để thiết kế ra mơ hình hệ thống.
- Ứng dụng kỹ thuật cơ khí hàn các board mạch.
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
- Lập trình giao tiếp giữa các board STM32F103C8T6 cũng như giữa các ARD INO
NO R3 với nhau.
- Lập trình truyền nhận dữ liệu điều khiển cụm đồng hồ hiển thị ECU.
- Đưa ra nhận xét và đề xuất hướng phát triển của đề tài.
2
