Tài liệu Giải pháp điều khiển truy nhập xe hơi của Texas Instruments docx

Giải pháp điều khiển truy nhập xe hơi
của Texas Instruments
Trong công nghệ xe hơi, những thiết bị như Immobilizer hay điều khiển từ
xa không dùng chìa khóa đã trở nên khá phổ biến. Bên cạnh đó, với những
tính năng mới như “Passive Entry“ hay “Passive Start” được đưa vào ứng
dụng, người sử dụng xe giờ đây còn được hỗ trợ thêm nhiều tùy chọn điều
khiển rất đa dạng và tiện lợi khác nữa. Những sản phẩm ứng dụng công nghệ
RFID được cung cấp bởi Texas Instruments (TI) với những đặc trưng rất
riêng biệt sẽ cho phép các nhà thiết kế dễ dàng thực hiện các hệ thống điều
khiển như vậy. Bài báo sau xin giới thiệu một giải pháp của TI có thể dùng
để phát triển các hệ thống
điều khiển truy nhập xe hơi
hiện đại.
Trên hình là sơ đồ mô tả
khái quát một hệ thống điều
khiển ô tô điển hình. Hệ
thống được chia làm 2 phần:
phần bên phía xe (Car side)
và ph
ần bên phía điều khiển
từ xa- hay đựơc gọi phía Key
Fob. Key Fob có thể hiểu
đơn giản gồm một ch
ìa khóa
t
ừ để khởi động xe + một
thiết bị nhỏ gọn, thực hiện
được một số tiện ích của xe
như khóa/mở cửa xe,
bật đèn
xe, m

ở mui xe…thông qua
điều khiển từ xa. (Xem Key
Fob side trên hình).
T
ất cả các thiết bị bên phía
xe được tối ưu và tích hợp
toàn bộ vào module điều
khiển trung tâm ( Central
Body Control Module- BCM). Ăngten tần số thấp (LF) được kết nối với
trạm cơ sở tần số thấp ( LF Base Station) qua một dây cáp có chiều dài
kho
ảng 13 feet (4m). Chiều dài của cáp này có thể thay đổi mà không làm
ảnh hưởng tới sự tương thích với trạm cơ sở. Việc tích hợp trạm cơ sở vào
h
ệ thống đã giúp làm giảm đáng kể các thiết bị cũng như không gian để lắp
đặt các thiết bị đó.
Tiếp theo, hãy xem xét các module trong hệ thống.
Immobilizer
Giao tiếp Immobilizer tần số thấp trong các thiết bị của TI hoạt động theo
kiểu truyền nhận “half-duplex” (đơn công)- một kiểu truyền nhận này được
sử dụng khá rộng rãi. Các ăngten tần số thấp (LF) có thể đặt vào trong
module điều khiển một cách linh động. Module Immobilizer sẽ có ở cả bên
Key Fob và bên Car Side. Các module này ho
ạt động dựa trên hiện tượng
cảm ứng điện từ. Với các module Immobilizer, xe sẽ chỉ khởi động khi nó
xác nhận chìa khóa sử dụng có mã từ phù hợp. Nhờ thế, tính an toàn của xe
sẽ cao hơn. Giao tiếp Immobilizer có thể hoạt động mà không cần cấp riêng
ngu
ồn vào.
Remote Keyless Entry (RKE)

Remote Keyless Entry-có thể gọi là bộ điều khiển cửa từ xa không dùng chìa
khóa. RKE n
ằm bên phía Key Fob trên hình. Controller Entry Device ( thiết
bị điều khiển cửa) sẽ có nhiệm vụ quản lý truyền thông Immobilizer và các
tương tác nút ấn. Trong trạng thái ngủ, các thiết bị sẽ hoạt động ở chế độ
công suất thấp với dòng tiêu thụ chỉ cỡ 60nA. Khi ấn một nút nào đó, thiết bị
sẽ “ tỉnh giấc” và điều khiển một bộ thu phát UHF ở bên ngoài. RKE có thể
lưu được các phím hay các m
ã bảo mật trong một bộ nhớ EEPROM tích
hợp. Ta hoàn toàn có khả năng truy cập bộ nhớ này qua các giao tiếp tần số
thấp mà không cần đến sự hỗ trợ của nguồn trên Key Fob. Bản thân thiết bị
điều khiển cửa được cung cấp một chế độ xạc pin rất đặc biệt. Để quá tr
ình
x
ạc nhanh hơn, TI đề nghị nên đặt thêm một thiết bị khuếch đại xạc trên
tr
ạm cơ sở (Base Station).
Passive Entry/ Passive Start (PEPS)
Thiết bị Passive Entry có khả năng quản lý truyền thông Immobilizer, các
tương tác phím ấn và thu phát các sóng tần số thấp. Thiết kế kiểu “ Q-high”
giúp m
ở rộng dải truyền thông của PEPS. Tương tự như thiết bị RKE, khi có
nút được ấn, PEPS cũng sẽ chuyển từ chế độ ngủ sang chế độ l
àm việc. Khi
ấy nó cũng điều khiển bộ thu phát tần số UHF. Nó cũng lưu được các khóa
bảo mật vào bộ nhớ EEPROM và cũng cho phép truy nhập bộ nhớ này mà
không đòi hỏi pin hỗ trợ từ Key Fob. PEPS còn hỗ trợ một chế độ sao lưu
pin đặc biệt để chạy chip vi điều khiển m
à không cần cấp nguồn bên ngoài.
Bộ thu phát UHF

Với cấu hình “ pin-to-pin” và phần mềm hỗ trợ thích hợp đi kèm, các bộ thu
phát UHF của TI cung cấp cho người dùng những phương thức truyền thông
rất đa dạng, từ truyền thông theo chuẩn một chiều cho tới truyền thông hai
chi
ều phức tạp. Các thiết bị UHF này thực hiện các giao thức theo chuẩn
SPI- một kiểu giao thức truyền nối tiếp hiện đang được sử dụng khá phổ
biến. Qua giao thức SPI, tham số của một đường link UHF có thể được cấu
hình một cách dễ dàng. Các khối trong một hệ thống UHF sẽ chỉ cần có một
bộ dao động ngoài, một mạng kết nối và một ăngten UHF. Cả bộ thu và bộ
phát đều hoạt động ở chế độ gọi hay c
òn gọi là đánh thức. Chế độ này giúp
ti
ết kiệm đáng kể năng lượng tiêu thụ trong thiết bị.
Quản lý nguồn
Ở bên phía xe, nguồn cấp cho hệ điều khiển trung tâm được lấy từ các bo
mạch nguồn 12V hoặc 24V, sau đó điều chỉnh tăng giảm điện áp để nuôi vi
điều khiển, DSP, bộ nhớ, các IC, bộ điều khiển đía DVD, các giao thức
truyền thông, LCD Các bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính với dòng điện nghỉ
nhỏ giúp làm giảm dòng điện rò khi hệ ở các chế độ standby. Bên cạnh đó,
hệ nguồn của TI còn sử dụng các công nghệ tiên tiến với các IC chất lượng
rất cao. Nhờ thế tính năng bảo vệ, chống nhiễu và độ an toàn luôn luôn được
bảo đảm ở mức tốt nhất. Đây là những yêu cầu cực kỳ quan trọng đối với
các hệ điều khiển trong xe hơi.
Giao thức truyền thong
Giao thức truyền thông trong hệ thống cho phép trao đổi dữ liệu giữa các
module điện tử độc lập trong xe cũng như các module điều k
hiển của hệ
thống BCM hay RFID. Các module trong xe chủ yếu giao tiếp với nhau qua
giao thức bus CAN tốc độ cao (với tốc độ truyền lên tới 1MHz, theo chuẩn
ISO 119898) đây là một giao thức bus 2 dây kiểu vi sai, rất ít lỗi. Cấu trúc

LIN trong hệ còn hỗ trợ cả giao thức bus 1 dây tốc độ thấp ( 20kbps)- hệ bus
cơ bản trong các hệ BCM.
Trên đây là một số phân tích khái quát về các giải pháp điều khiển cũng như
cấu trúc bên trong của một hệ thống điều khiển ô tô. Các thiết bị và giải
pháp mà TI đưa ra đều rất
hiện đại và linh động, vừa bảo đảm được sự thông
minh của hệ, vừa làm giảm đáng kể kích thước của thiết kế, cũng như tiết
kiệm được năng lượng và chi phí lắp đặt. Đây chắc chắn sẽ là một giải pháp
được các nh
à sản xuất ô tô rất quan tâm trong thời gian tới.