PHẦN 2 : CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN TRÊN Ô TÔ
1.3. Nguồn điện trên ôtô
Nguồn điện trên ôtô là nguồn điện một chiều được cung cấp bởi
accu, nếu động cơ chưa làm việc, hoặc bởi máy phát điện nếu động cơ
đã làm việc. Để tiết kiệm dây dẫn, thuận tiện khi lắp đặt sửa chữa… trên
đa số các xe, người ta sử dụng thân sườn xe (car body) làm dây dẫn
chung (single wire system). Vì vậy, đầu âm của nguồn điện được nối trực
tiếp ra thân xe.
1.4. Các loại phụ tải điện trên ôtô
Các loại phụ tải điện trên ôtô được mắc song song và có thể được
chia làm 3 loại :
1. Phụ tải làm việc liên tục : gồm bơm nhiên liệu (50 ¸ 70W),
hệ thống đánh lửa (20W), kim phun (70 ¸ 100W).
2. Phụ tải làm việc không liên tục : gồm các đèn pha (mỗi cái
60W), cốt (mỗi cái 55W), đèn kích thước (mỗi cái 10W), radio car (10 ¸
15W), các đèn báo trên tableau (mỗi cái 2W)…
3. Phụ tải làm việc trong khoảng thời gian ngắn : gồm đèn
báo rẽ (4x21W + 2x2W), đèn thắng (2x21W), motor điều khiển kính
(150W), quạt làm mát động cơ (200W), quạt điều hòa nhiệt độ (2x80W),
motor gạt nước (30 ¸ 65W), còi (25 ¸ 40W), đèn sương mù (mỗi cái 35 ¸
50W), còi lui (21W), máy khởi động (800 ¸ 3000W), mồi thuốc (100W),
anten (dùng motor kéo (60W)), hệ thống xông máy (động cơ diesel)(100
¸ 150W), ly hợp điện từ của máy nén trong hệ thống lạnh (60W)…
Ngoài ra, người ta cũng phân biệt phụ tải điện trên ôtô theo công
suất, điện áp làm việc…
1.5. Các thiết bị bảo vệ và điều khiển trung gian
Các phụ tải điện trên xe hầu hết đều được mắc qua cầu chì. Tùy
theo tải, cầu chì có giá trị thay đổi từ 5 ¸ 30A. Dây chảy (fusible link) là
những cầu chì lớn hơn 40A được mắc ở các mạch chính của phụ tải điện
lớn hoặc chung choc ác cầu chì cùng nhóm làm việc thường có giá trị vào
khoảng 40 ¸ 120A. Ngoài ra, để bảo vệ mạch điện trong trường hợp chập
mạch, trên một số hệ thống điện ôtô người ta sử dụng bộ ngắt mạch (CB -
circuit breaker) khi quá dòng.
Trên hình 1.2 trình bày sơ đồ hộp cầu chì của xe Honda Accord
1989.
1. Đến máy phát
2. Cassette, anten
3.Quạt giàn lạnh (hoặc nóng)
4. Relay điều khiển xông kính,
điều hòa nhiệt độ
5. Điều khiển kính chiếu hậu,
quạt làm mát động cơ
6. Tableau
7. Hệ thống gạt, xịt nước kính,
điều khiển kính cửa sổ
8. Tiết chế điện thế, cảm biến tốc
độ, hệ thống phun xăng
9. Hệ thống ga tự động
10. Hệ thống đánh lửa
11. Hệ thống khởi động
12. Hệ thống phun xăng
13. Công tắc ly hợp
14. Hệ thống phun xăng
15. Đèn chiếu sáng trong salon
16. Hộp điều khiển quay đèn đầu
17. Đèn cốt trái
18. Đèn cốt phải
19. Đèn pha trái
20. Đèn pha phải
21. Máy phát
22. Quạt làm mát động cơ và
giàn nóng
23. Xông kính sau
24. Hệ thống phun xăng
25. Motor quay kính sau (phải)
26. Motor quay kính sau (trái)
27. Motor quay đèn đầu (phải)
28. Motor quay đèn đầu (trái)
29. Quạt giàn nóng
30. Hộp điều khiển quạt
31. Hệ thống sưởi
32. Hệ thống khóa cửa
33. Đồng hồ, cassette, ECU
34. Mồi thuốc, đèn soi sáng
35. Hệ thống quay đèn đầu
36. Hệ thống báo rẽ và báo nguy
37. Còi đèn thắng, dây an toàn
38. Motor quay kính trước (phải)
39. Motor quay kính trước (trái)
40. Quạt giàn lạnh
Để các phụ tải điện làm việc, mạch điện nối với phụ tải phải kín.
Thông thường, phải có các công tắc đóng mở trên mạch. Công tắc trong
mạch điện xe hơi có nhiều dạng : thường đóng (normally closed),
thường mở (normally opened) hoặc phối hợp (changeover switch) có thể
tác động để thay đổi trạng thái đóng mở (ON - OFF) bằng cách nhấn,
xoay, mở bằng chìa khóa. Trạng thái của công tắc cũng có thể thay đổi
bằng các yếu tố như : áp suất, nhiệt độ…
Trong các ôtô hiện đại, để tăng độ bền và giảm kích thước của
công tắc, người ta thường đấu dây qua relay. Relay có thể được phân
loại theo dạng tiếp điểm : thường đóng (NC - normally closed), thường
mở (NO - normally opened), hoặc kết hợp cả hai loại - relay kép
(changeover relay).
1.6. Hệ thống đa dẫn tín hiệu (multiplexed wiring system) và
mạng vùng điều khiển (CAN - controller area networks)
Như ở trên đã nêu, mức độ phức tạp của hệ thống dây dẫn trên
ôtô ngày càng tăng. Ngày nay, kích thước, trọng lượng và hỏng hóc
xuất phát từ hệ thống dây dẫn đều đã đạt mức độ báo động. Trên một
số loại xe, số dây dẫn trong bối dây đã lên đến 1200 và cứ sau 10 năm
thì số dây tăng gấp đôi.
Ví dụ, chỉ riêng dây chạy vào cửa xe phía tài xế cần khoảng 60
sợi mới đủ để điều khiển hết các chức năng của các thiết bị điện đặt
trong cửa : nâng hạ kính, khóa chống trộm, điều khiển kính chiếu hậu,
loa… Số điểm nối (connector) trên xe cũng tăng tỷ 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 điều 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 supap…), 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 sử 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 thể giải quyết
vấn đề trên bằng cách sử dụng một máy tính để điều khiển tất cả các
hệ thống. Tuy nhiên, giá thành sẽ rất cao vì số lượng không nhiều.
Cách giải quyết thứ hai là dùng một đường truyền dữ liệu chung
(common data bus), giúp trao đổi thông tin giữa các hộp điều khiển và
tín hiệu của các cảm biến có thể dùng chung. Tất cả các dữ liệu có thể
truyền trên một dây và số dây trên xe có thể giảm xuống còn 3! Một
dây dương, một dây mass và một dây tín hiệu. Ý tưởng này đã tìm
được ứng dụng trong các thiết bị viễn thông cách đây nhiều năm nhưng
ngày nay mới bắt đầu áp dụng trên xe. Hệ thống dây đa tín hiệu đã
được Lucas bắt đầu thử nghiệm từ những năm 70 và vài năm trở lại
đây đã xuất hiện trên một số xe. Song song với hệ thống dây đa tín
hiệu, BOSCH đã triển khai hệ thống mạng vùng điều khiển (CAN) trên
xe Mercedes.
Có 3 lĩnh vực ứng dụng của mạng CAN trên ôtô :
- Mạng dùng cho các ECU trên xe.
- Điện thân xe và hệ thống tiện nghi trên xe.
- Các thiết bị viễn thông.
Trong phần này chủ yếu đề cập về mạng của ECU.
Mạng CAN của các ECU
Các hệ thống điều khiển điện tử chẳng hạn như điều khiển động
cơ hay bơm cao áp, ABS, TCS, sang số tự động, ESP… thì được nối
mạng với nhau. ECU được phân quyền ưu tiên ngang bằng và được nối
với nhau bằng cách sử dụng cấu trúc đường truyền tuyến tính (linear
bus structure).
Một ưu điểm của hệ thống này là nếu có một trạm (subscribers)
hoạt động sai, thì tất cả các trạm còn lại có thể tiếp tục truy nhập vào
mạng.
Xác suất hư hỏng toàn bộ các trạm thì thấp hơn so với các cấu
trúc logic khác như cấu trúc vòng hay hình sao. Cụ thể là với cấu trúc
vòng hay hình sao thì một trạm hoạt động sai sẽ dẫn đến toàn bộ hệ
thống hoạt động sai.
Một mạng CAN tiêu biểu có tốc độ truyền 125kBit/giây và
1Mbit/giây (ví dụ như ECU của động cơ và ECU của bộ điều khiển bơm
cao áp có piston hướng tâm giao tiếp với nhau bằng đường truyền
500kBit/giây). Tốc độ truyền dữ liệu phải cao để đảm bảo cho việc đáp
ứng tức thời.
Tìm địa chỉ theo nội dung thông tin
Thay vì phải chuyển thông tin đến từng trạm thì người ta sử dụng
lược đồ địa chỉ (addressing scheme) cho mạng CAN, nó sẽ ghi một
nhãn (label) cho mỗi “thông tin” (message). Do đó mỗi thông tin có
một bộ mã nhận dạng thống nhất 11 bit hay 29 bit (unique 11 or 29 bit
dentifier) để xác định nội dung của thông tin, ví dụ như tốc độ động cơ.
Mỗi trạm chỉ truy nhập vào những thông tin mà nó được lưu
trong “danh sách tiếp nhận” (acceptance list) của bộ nhận dạng mã.
Tất cả các thông tin khác sẽ bị bỏ qua.
Việc tìm địa chỉ theo nội dung thông tin có nghĩa là tín hiệu có
thể được chuyển đến một số lượng trạm nhất định. Các cảm biến chỉ
cần phải chuyển tín hiệu của nó trực tiếp lên đường truyền bus trên
mạng nơi mà nó được phân phối cho phù hợp. Thêm vào đó, một lượng
lớn các thiết bị khác nhau có thể dễ dàng bổ sung thêm vào mạng CAN.
Phân quyền ưu tiên (priority assignment)
Bộ mã nhận dạng “dán nhãn” (label) cho cả nội dung dữ liệu và
mức độ ưu tiên cho thông tin được gửi. Một tín hiệu thay đổi nhanh (ví dụ như tốc độ động cơ) phải được chuyển ngay tức khắc và do đó,
được chỉ định quyền ưu tiên cao hơn các tín hiệu thay đổi chậm (như
nhiệt độ động cơ).
Phân quyền trên đường truyền bus (bus arbitration)
Khi đường truyền bus trống, mỗi trạm có thể bắt đầu chuyển
thông tin của nó. Nếu vài trạm bắt đầu truyền cùng lúc, hệ thống sẽ
truyền những thông tin có mức độ ưu tiên cao hơn mà không bị mất cả
thời gian và dữ liệu. Các trạm có thông tin ít ưu tiên hơn tự động
chuyển sang nhận và lặp lại việc chuyển thông tin cho đến khi đường
truyền trống trở lại.
Định dạng thông tin (message format)
Một khung dữ liệu dài tối đa 130 bit (định dạng chuẩn) hay 150
bit (định dạng mở rộng) được tạo ra để truyền dữ liệu đến bus.
Khung dữ liệu bao gồm 7 vùng liên tiếp :
- Đầu khung : chỉ định vị trí đầu của thông tin và đồng bộ hóa
(synchronises) các trạm.
- Vùng phân định (arbitration field) : bao gồm bộ nhận dạng
thông itn (message’s identifier) và một bit điều khiển phụ (additional
control bit). Trong khi vùng này đang truyền thị bộ truyền đi cùng với
mỗi bit truyền đi để kiểm tra nhằm bảo đảm rằng không có trạm ưu
tiên cao hơn nào cũng được truyền. Bit điều khiển quyết định dữ liệu
được phân cấp dưới dạng “data frame” (khung dữ liệu) hay “”remote
frame”.
- Vùng điều khiển (control fireld) : chứa đựng bộ mã chỉ định số
lượng dữ liệu trong vùng dữ liệu “data field”.
- Vùng dữ liệu (data field) : chứa nội dung th6ng tin từ 0 đến 8
bytes. Một thông tin có chiều dài là 0 có thể được dùng để đồng bộ hóa
quá trình.
- Vùng kiểm tra nhàn rỗi (CEC field - cyclic redundancy check
field) : chứa khung kiểm tra xác định quá trình truyền dữ liệu có bị cản
trở (interference) hay không.
- Vùng phản hồi : chứa tín hiệu phản hồi khi tất cả các bộ nhận
thông tin xác định thông tin không bị mất mát.
- Vùng kết thúc : chỉ phần cuối của thông tin.
Hệ thống chẩn đoán (intergrated diagnostics)
Hệ thống mạng CAN được trang bị một số chức năng để tìm lỗi.
Chúng bao gồm tín hiệu kiểm tra ở khung dữ liệu “data frame”, và
trong bộ theo dõi (monitoring) trong đó, mỗi bộ truyền sẽ nhận lại tín
hiệu mà nó chuyển, và do đó có thể phát hiện ra bất cứ sai lệch nào
(deviation).
Nếu có một trạm phát hiện ra lỗi, nó sẽ gửi một cờ báo lỗi “error
flag” và ngăn lại việc truyền thông tin. Điều này ngăn cản các trạm
khác nhận thông tin bị lỗi này.
Trong trường hợp một trạm được phát hiện bị lỗi, có thể xảy ra
trường hợp là tất cả thông tin, bao gồm cả thông tin bị lỗi, sẽ bị loại b ỏ
khi chỉ có một “error flag”. Để ngăn điều này xảy ra, hệ thống mạng
CAN có thêm một chức năng có thể phân biệt giữa lỗi gián đoạn và lỗi
thường trực (intermittent and permanent errors), và nhờ đó, có thể xác
định vị trí của trạm bị lỗi. Quá trình này dựa vào giá trị thống kê tình
trạng lỗi.
Tiêu chuẩn (standardization)
Tiêu chuẩn ISO (internarional organization standardization) được
áp dụng cho việc truyền thông tin bằng mạng CAN trên ôtô :
- ISO 11 519-2 dùng cho các ứng dụng đến 125 kBit/s.
- ISO 11 898 cho các ứng dụng trên 125 kBit/s.
XEM PHẦN 1 : KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ ÔTÔ
1.3. Nguồn điện trên ôtô
Nguồn điện trên ôtô là nguồn điện một chiều được cung cấp bởi
accu, nếu động cơ chưa làm việc, hoặc bởi máy phát điện nếu động cơ
đã làm việc. Để tiết kiệm dây dẫn, thuận tiện khi lắp đặt sửa chữa… trên
đa số các xe, người ta sử dụng thân sườn xe (car body) làm dây dẫn
chung (single wire system). Vì vậy, đầu âm của nguồn điện được nối trực
tiếp ra thân xe.
1.4. Các loại phụ tải điện trên ôtô
Các loại phụ tải điện trên ôtô được mắc song song và có thể được
chia làm 3 loại :
1. Phụ tải làm việc liên tục : gồm bơm nhiên liệu (50 ¸ 70W),
hệ thống đánh lửa (20W), kim phun (70 ¸ 100W).
2. Phụ tải làm việc không liên tục : gồm các đèn pha (mỗi cái
60W), cốt (mỗi cái 55W), đèn kích thước (mỗi cái 10W), radio car (10 ¸
15W), các đèn báo trên tableau (mỗi cái 2W)…
3. Phụ tải làm việc trong khoảng thời gian ngắn : gồm đèn
báo rẽ (4x21W + 2x2W), đèn thắng (2x21W), motor điều khiển kính
(150W), quạt làm mát động cơ (200W), quạt điều hòa nhiệt độ (2x80W),
motor gạt nước (30 ¸ 65W), còi (25 ¸ 40W), đèn sương mù (mỗi cái 35 ¸
50W), còi lui (21W), máy khởi động (800 ¸ 3000W), mồi thuốc (100W),
anten (dùng motor kéo (60W)), hệ thống xông máy (động cơ diesel)(100
¸ 150W), ly hợp điện từ của máy nén trong hệ thống lạnh (60W)…
Ngoài ra, người ta cũng phân biệt phụ tải điện trên ôtô theo công
suất, điện áp làm việc…
1.5. Các thiết bị bảo vệ và điều khiển trung gian
Các phụ tải điện trên xe hầu hết đều được mắc qua cầu chì. Tùy
theo tải, cầu chì có giá trị thay đổi từ 5 ¸ 30A. Dây chảy (fusible link) là
những cầu chì lớn hơn 40A được mắc ở các mạch chính của phụ tải điện
lớn hoặc chung choc ác cầu chì cùng nhóm làm việc thường có giá trị vào
khoảng 40 ¸ 120A. Ngoài ra, để bảo vệ mạch điện trong trường hợp chập
mạch, trên một số hệ thống điện ôtô người ta sử dụng bộ ngắt mạch (CB -
circuit breaker) khi quá dòng.
Trên hình 1.2 trình bày sơ đồ hộp cầu chì của xe Honda Accord
1989.
1. Đến máy phát
2. Cassette, anten
3.Quạt giàn lạnh (hoặc nóng)
4. Relay điều khiển xông kính,
điều hòa nhiệt độ
5. Điều khiển kính chiếu hậu,
quạt làm mát động cơ
6. Tableau
7. Hệ thống gạt, xịt nước kính,
điều khiển kính cửa sổ
8. Tiết chế điện thế, cảm biến tốc
độ, hệ thống phun xăng
9. Hệ thống ga tự động
10. Hệ thống đánh lửa
11. Hệ thống khởi động
12. Hệ thống phun xăng
13. Công tắc ly hợp
14. Hệ thống phun xăng
15. Đèn chiếu sáng trong salon
16. Hộp điều khiển quay đèn đầu
17. Đèn cốt trái
18. Đèn cốt phải
19. Đèn pha trái
20. Đèn pha phải
21. Máy phát
22. Quạt làm mát động cơ và
giàn nóng
23. Xông kính sau
24. Hệ thống phun xăng
25. Motor quay kính sau (phải)
26. Motor quay kính sau (trái)
27. Motor quay đèn đầu (phải)
28. Motor quay đèn đầu (trái)
29. Quạt giàn nóng
30. Hộp điều khiển quạt
31. Hệ thống sưởi
32. Hệ thống khóa cửa
33. Đồng hồ, cassette, ECU
34. Mồi thuốc, đèn soi sáng
35. Hệ thống quay đèn đầu
36. Hệ thống báo rẽ và báo nguy
37. Còi đèn thắng, dây an toàn
38. Motor quay kính trước (phải)
39. Motor quay kính trước (trái)
40. Quạt giàn lạnh
Để các phụ tải điện làm việc, mạch điện nối với phụ tải phải kín.
Thông thường, phải có các công tắc đóng mở trên mạch. Công tắc trong
mạch điện xe hơi có nhiều dạng : thường đóng (normally closed),
thường mở (normally opened) hoặc phối hợp (changeover switch) có thể
tác động để thay đổi trạng thái đóng mở (ON - OFF) bằng cách nhấn,
xoay, mở bằng chìa khóa. Trạng thái của công tắc cũng có thể thay đổi
bằng các yếu tố như : áp suất, nhiệt độ…
Trong các ôtô hiện đại, để tăng độ bền và giảm kích thước của
công tắc, người ta thường đấu dây qua relay. Relay có thể được phân
loại theo dạng tiếp điểm : thường đóng (NC - normally closed), thường
mở (NO - normally opened), hoặc kết hợp cả hai loại - relay kép
(changeover relay).
1.6. Hệ thống đa dẫn tín hiệu (multiplexed wiring system) và
mạng vùng điều khiển (CAN - controller area networks)
Như ở trên đã nêu, mức độ phức tạp của hệ thống dây dẫn trên
ôtô ngày càng tăng. Ngày nay, kích thước, trọng lượng và hỏng hóc
xuất phát từ hệ thống dây dẫn đều đã đạt mức độ báo động. Trên một
số loại xe, số dây dẫn trong bối dây đã lên đến 1200 và cứ sau 10 năm
thì số dây tăng gấp đôi.
Ví dụ, chỉ riêng dây chạy vào cửa xe phía tài xế cần khoảng 60
sợi mới đủ để điều khiển hết các chức năng của các thiết bị điện đặt
trong cửa : nâng hạ kính, khóa chống trộm, điều khiển kính chiếu hậu,
loa… Số điểm nối (connector) trên xe cũng tăng tỷ 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 điều 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 supap…), 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 sử 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 thể giải quyết
vấn đề trên bằng cách sử dụng một máy tính để điều khiển tất cả các
hệ thống. Tuy nhiên, giá thành sẽ rất cao vì số lượng không nhiều.
Cách giải quyết thứ hai là dùng một đường truyền dữ liệu chung
(common data bus), giúp trao đổi thông tin giữa các hộp điều khiển và
tín hiệu của các cảm biến có thể dùng chung. Tất cả các dữ liệu có thể
truyền trên một dây và số dây trên xe có thể giảm xuống còn 3! Một
dây dương, một dây mass và một dây tín hiệu. Ý tưởng này đã tìm
được ứng dụng trong các thiết bị viễn thông cách đây nhiều năm nhưng
ngày nay mới bắt đầu áp dụng trên xe. Hệ thống dây đa tín hiệu đã
được Lucas bắt đầu thử nghiệm từ những năm 70 và vài năm trở lại
đây đã xuất hiện trên một số xe. Song song với hệ thống dây đa tín
hiệu, BOSCH đã triển khai hệ thống mạng vùng điều khiển (CAN) trên
xe Mercedes.
Có 3 lĩnh vực ứng dụng của mạng CAN trên ôtô :
- Mạng dùng cho các ECU trên xe.
- Điện thân xe và hệ thống tiện nghi trên xe.
- Các thiết bị viễn thông.
Trong phần này chủ yếu đề cập về mạng của ECU.
Mạng CAN của các ECU
Các hệ thống điều khiển điện tử chẳng hạn như điều khiển động
cơ hay bơm cao áp, ABS, TCS, sang số tự động, ESP… thì được nối
mạng với nhau. ECU được phân quyền ưu tiên ngang bằng và được nối
với nhau bằng cách sử dụng cấu trúc đường truyền tuyến tính (linear
bus structure).
Một ưu điểm của hệ thống này là nếu có một trạm (subscribers)
hoạt động sai, thì tất cả các trạm còn lại có thể tiếp tục truy nhập vào
mạng.
Xác suất hư hỏng toàn bộ các trạm thì thấp hơn so với các cấu
trúc logic khác như cấu trúc vòng hay hình sao. Cụ thể là với cấu trúc
vòng hay hình sao thì một trạm hoạt động sai sẽ dẫn đến toàn bộ hệ
thống hoạt động sai.
Một mạng CAN tiêu biểu có tốc độ truyền 125kBit/giây và
1Mbit/giây (ví dụ như ECU của động cơ và ECU của bộ điều khiển bơm
cao áp có piston hướng tâm giao tiếp với nhau bằng đường truyền
500kBit/giây). Tốc độ truyền dữ liệu phải cao để đảm bảo cho việc đáp
ứng tức thời.
Tìm địa chỉ theo nội dung thông tin
Thay vì phải chuyển thông tin đến từng trạm thì người ta sử dụng
lược đồ địa chỉ (addressing scheme) cho mạng CAN, nó sẽ ghi một
nhãn (label) cho mỗi “thông tin” (message). Do đó mỗi thông tin có
một bộ mã nhận dạng thống nhất 11 bit hay 29 bit (unique 11 or 29 bit
dentifier) để xác định nội dung của thông tin, ví dụ như tốc độ động cơ.
Mỗi trạm chỉ truy nhập vào những thông tin mà nó được lưu
trong “danh sách tiếp nhận” (acceptance list) của bộ nhận dạng mã.
Tất cả các thông tin khác sẽ bị bỏ qua.
Việc tìm địa chỉ theo nội dung thông tin có nghĩa là tín hiệu có
thể được chuyển đến một số lượng trạm nhất định. Các cảm biến chỉ
cần phải chuyển tín hiệu của nó trực tiếp lên đường truyền bus trên
mạng nơi mà nó được phân phối cho phù hợp. Thêm vào đó, một lượng
lớn các thiết bị khác nhau có thể dễ dàng bổ sung thêm vào mạng CAN.
Phân quyền ưu tiên (priority assignment)
Bộ mã nhận dạng “dán nhãn” (label) cho cả nội dung dữ liệu và
mức độ ưu tiên cho thông tin được gửi. Một tín hiệu thay đổi nhanh (ví dụ như tốc độ động cơ) phải được chuyển ngay tức khắc và do đó,
được chỉ định quyền ưu tiên cao hơn các tín hiệu thay đổi chậm (như
nhiệt độ động cơ).
Phân quyền trên đường truyền bus (bus arbitration)
Khi đường truyền bus trống, mỗi trạm có thể bắt đầu chuyển
thông tin của nó. Nếu vài trạm bắt đầu truyền cùng lúc, hệ thống sẽ
truyền những thông tin có mức độ ưu tiên cao hơn mà không bị mất cả
thời gian và dữ liệu. Các trạm có thông tin ít ưu tiên hơn tự động
chuyển sang nhận và lặp lại việc chuyển thông tin cho đến khi đường
truyền trống trở lại.
Định dạng thông tin (message format)
Một khung dữ liệu dài tối đa 130 bit (định dạng chuẩn) hay 150
bit (định dạng mở rộng) được tạo ra để truyền dữ liệu đến bus.
Khung dữ liệu bao gồm 7 vùng liên tiếp :
- Đầu khung : chỉ định vị trí đầu của thông tin và đồng bộ hóa
(synchronises) các trạm.
- Vùng phân định (arbitration field) : bao gồm bộ nhận dạng
thông itn (message’s identifier) và một bit điều khiển phụ (additional
control bit). Trong khi vùng này đang truyền thị bộ truyền đi cùng với
mỗi bit truyền đi để kiểm tra nhằm bảo đảm rằng không có trạm ưu
tiên cao hơn nào cũng được truyền. Bit điều khiển quyết định dữ liệu
được phân cấp dưới dạng “data frame” (khung dữ liệu) hay “”remote
frame”.
- Vùng điều khiển (control fireld) : chứa đựng bộ mã chỉ định số
lượng dữ liệu trong vùng dữ liệu “data field”.
- Vùng dữ liệu (data field) : chứa nội dung th6ng tin từ 0 đến 8
bytes. Một thông tin có chiều dài là 0 có thể được dùng để đồng bộ hóa
quá trình.
- Vùng kiểm tra nhàn rỗi (CEC field - cyclic redundancy check
field) : chứa khung kiểm tra xác định quá trình truyền dữ liệu có bị cản
trở (interference) hay không.
- Vùng phản hồi : chứa tín hiệu phản hồi khi tất cả các bộ nhận
thông tin xác định thông tin không bị mất mát.
- Vùng kết thúc : chỉ phần cuối của thông tin.
Hệ thống chẩn đoán (intergrated diagnostics)
Hệ thống mạng CAN được trang bị một số chức năng để tìm lỗi.
Chúng bao gồm tín hiệu kiểm tra ở khung dữ liệu “data frame”, và
trong bộ theo dõi (monitoring) trong đó, mỗi bộ truyền sẽ nhận lại tín
hiệu mà nó chuyển, và do đó có thể phát hiện ra bất cứ sai lệch nào
(deviation).
Nếu có một trạm phát hiện ra lỗi, nó sẽ gửi một cờ báo lỗi “error
flag” và ngăn lại việc truyền thông tin. Điều này ngăn cản các trạm
khác nhận thông tin bị lỗi này.
Trong trường hợp một trạm được phát hiện bị lỗi, có thể xảy ra
trường hợp là tất cả thông tin, bao gồm cả thông tin bị lỗi, sẽ bị loại b ỏ
khi chỉ có một “error flag”. Để ngăn điều này xảy ra, hệ thống mạng
CAN có thêm một chức năng có thể phân biệt giữa lỗi gián đoạn và lỗi
thường trực (intermittent and permanent errors), và nhờ đó, có thể xác
định vị trí của trạm bị lỗi. Quá trình này dựa vào giá trị thống kê tình
trạng lỗi.
Tiêu chuẩn (standardization)
Tiêu chuẩn ISO (internarional organization standardization) được
áp dụng cho việc truyền thông tin bằng mạng CAN trên ôtô :
- ISO 11 519-2 dùng cho các ứng dụng đến 125 kBit/s.
- ISO 11 898 cho các ứng dụng trên 125 kBit/s.
XEM PHẦN 1 : KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ ÔTÔ
