Giáo trình Mạng truyền thông trong ô tô - Công nghệ kỹ thuật ô tô

 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YấN 
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 
BÀI GIẢNG 
 HỌC PHẦN: MẠNG TRUYỀN THễNG TRONG ễ Tễ 
 SỐ TÍN CHỈ: 02 
 LOẠI HèNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY 
 NGÀNH: CễNG NGHỆ KỸ THUẬT ễ Tễ 
Hưng Yờn - 2015 
1 
MỤC LỤC 
 MỤC LỤC 
TÍN CHỈ 1 ........................................................................Error! Bookmark not defined. 
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THễNG TRấN ễ Tễ ...................... 1 
1.1. Sơ đồ tổng quỏt ....................................................................................................... 2 
1.2. Ƣu điểm của MPX ..................................................................................................... 8 
1.3. Định nghĩa MPX ....................................................... Error! Bookmark not defined. 
1.4. Đặc điểm chớnh của MPX ......................................... Error! Bookmark not defined. 
1.5. Nguyờn tắc cơ bản của truyền thụng trờn MPX ....... Error! Bookmark not defined. 
1.6. Cỏc loại giao thức truyền thụng sử dụng trờn ụ tụ ..................................................... 6 
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KỸ THUẬT CỦA TRUYỀN THễNG ................................... 8 
2.1. Cỏc khỏi niệm cơ bản ................................................................................................ 8 
2.2. Chế độ truyền tải ...................................................................................................... 12 
2.3. Cấu trỳc mạng .......................................................................................................... 14 
2.4. Truy nhập bus .......................................................................................................... 18 
2.5. Bảo toàn dữ liệu ....................................................................................................... 22 
2.6. Mã hóa bít ................................................................................................................ 25 
2.7 Kỹ thuật truyền dẫn .................................................................................................. 29 
TÍN CHỈ 2 ................................................................................................................ 40 
CHƢƠNG 3. CÁC GIAO THỨC CỦA MẠNG TRUYỀN THễNG TRấN ễTễ 40 
3.1. Giao thức BEAN...................................................................................................... 40 
3.2. Giao thức AVC-LAN .............................................................................................. 45 
3.3. Giao thức CAN ........................................................................................................ 51 
3.4. Giao thức LIN .......................................................................................................... 58 
CHƢƠNG 4. PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN .................................................. 62 
 4.1. Hƣớng dẫn đọc và phõn tớch một số sơ đồ mạng tiờu biểu ........................... 62 
 4.2. Thực hành lập trỡnh CAN điều khiển điện thõn xe .......... 62 
 CÂU HỎI ễN TÂP. 63 
2 
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THễNG TRấN ễ Tễ 
1.1. KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TRUYỀN THễNG 
Sự phổ biến của các giải pháp tự động hoá sử dụng hệ thống truyền thông số là kết quả 
tổng hợp của các tiến bộ trong kỹ thuật vi điện tử, kỹ thuật máy tính, kỹ thuật thông tin và 
đ-ơng nhiên là của cả kỹ thuật tự động hoá. Mạng truyền thông công nghiệp nói chung và 
mạng truyền thông trên ôtô nói riêng là một khái niệm chung chỉ các hệ thống mạng truyền 
thông số, truyền bít nối tiếp, đ-ợc sử dụng để ghép nối các thiết bị công nghiệp, các thiết bị 
trong một hoặc nhiều hệ thống với nhau Các hệ thống truyền thông phổ biến hiện nay cho phép 
liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau, từ các cảm biến, cơ cấu chấp hành d-ới cấp tr-ờng cho 
đến các máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát và các máy tính 
cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty. 
Mạng truyền thông thực chất là một dạng đặc biệt của mạng máy tính, có thể so sánh với 
mạng máy tính thông th-ờng ở những điểm giống nhau và khác nhau nh- sau: 
* Kỹ thuật truyền thông số hay truyền dữ liệu là đặc tr-ng chung của cả hai lĩnh vực. 
* Trong nhiều tr-ờng hợp, mạng máy tính sử dụng trong ô tô đ-ợc coi là một phần trong 
mô hình phân cấp của mạng công nghiệp. 
* Yêu cầu về tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng t-ơng thích trong ô tô của 
mạng truyền thông cao hơn so với một mạng máy tính thông th-ờng, trong khi đó mạng máy 
tính th-ờng đòi hỏi cao hơn về độ bảo mật. 
* Mạng máy tính có phạm vi trải rộng rất khác nhau, ví dụ có thể nhỏ nh- mạng LAN 
cho một nhóm vài máy tính, hoặc rất lớn nh- mạng Internet. Trong nhiều tr-ờng hợp, mạng 
máy tính gián tiếp sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu của mạng viễn thông. Trong khi đó, cho đến 
nay các hệ thống mạng truyền thông trên ô tô th-ờng có tính chất độc lập, phạm vi hoạt động 
t-ơng đối hẹp. 
Sự khác nhau trong phạm vi và mục đích sử dụng giữa các hệ thống mạng truyền thông 
công nghiệp và mạng truyền thông trên ô tô với các hệ thống mạng viễn thông và mạng máy 
tính dẫn đến sự khác nhau trong các yêu cầu về mặt kỹ thuật cũng nh- kinh tế. Ví dụ, do yêu 
cầu kết nối nhiều máy tính khác nhau và cho nhiều phạm vi ứng dụng khác nhau, kiến trúc 
giao thức của các mạng máy tính phổ thông th-ờng phức tạp hơn so với kiến trúc giao thức các 
mạng công nghiệp và mạng truyền thông trên ôtô. Đối với các hệ thống truyền thông công 
nghiệp và mạng truyền thông trên ôtô, đặc biệt là ở các cấp d-ới thì các yêu cầu về tính năng 
thời gian thực, khả năng thực hiện đơn giản, giá thành hạ lại luôn đ-ợc đặt ra hàng đầu. 
3 
1.2. VAI TRề CỦA MẠNG TRUYỀN THễNG 
Ghép nối thiết bị, trao đổi thông tin là một trong những vấn đề cơ bản trong bất cứ một 
giải pháp tự động hoá nào. Một bộ hoặc nhiều bộ điều khiển cần đ-ợc ghép nối với các cảm 
biến và cơ cấu chấp hành,. Giữa các bộ điều khiển trong một hệ thống điều khiển phân tán 
cũng cần trao đổi thông tin với nhau để phối hợp thực hiện điều khiển quá trình ghép nối và 
giao tiếp với các bộ điều khiển để có thể theo dõi, giám sát toàn bộ quá trình hoạt động và hệ 
thống điều khiển. 
Vậy, mạng truyền thông trên ôtô có vai trò quan trọng nh- thế nào trong các lĩnh vực đo 
l-ờng, điều khiển và tự động hóa các hệ thống? Sử dụng mạng truyền thông trên ôtô, đặc biệt 
là bus tr-ờng để thay thế cách nối điểm - điểm cổ điển giữa các thiết bị đó mang lại hàng loạt 
những lợi ích nh- sau: 
* Đơn giản hoá cấu trúc liên kết giữa các thiết bị: Một số l-ợng lớn các thiết bị thuộc các 
chủng loại khác nhau đ-ợc ghép nối với nhau thông qua một đ-ờng truyền duy nhất. 
* Tiết kiệm dây nối và công thiết kế, lắp đặt hệ thống: Nhờ cấu trúc đơn giản, việc thiết 
kế hệ thống trở nên dễ dàng hơn nhiều. Một số l-ợng lớn cáp truyền đ-ợc thay thế bằng một 
đ-ờng duy nhất, giảm chi phí đáng kể cho nguyên vật liệu và công lắp đặt. 
* Nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của thông tin: Khi dùng ph-ơng pháp truyền tín 
hiệu t-ơng tự cổ điển, tác động của nhiễu dễ làm thay đổi nội dung thông tin mà các thiết bị 
không có cách nào nhận biết. Nhờ kỹ thuật truyền thông số, không những thông tin truyền đi 
khó bị sai lệch hơn, mà các thiết bị nối mạng còn có thêm khả năng tự phát hiện lỗi và chẩn 
đoán lỗi nếu có. Hơn thế nữa, việc bỏ qua nhiều lần chuyển đổi qua lại t-ơng tự - số và số – 
t-ơng tự nâng cao độ chính xác của thông tin. 
* Nâng cao độ linh hoạt, tính năng mở của hệ thống: Một hệ thống mạng chuẩn hoá quốc 
tế tạo điều kiện cho việc sử dụng các thiết bị của nhiều hãng khác nhau. Việc thay thế thiết bị, 
nâng cấp và mở rộng phạm vi chức năng của hệ thống cũng dễ dàng hơn nhiều. Khả năng 
t-ơng tác giữa các thành phần (phần cứng và phần mềm) đ-ợc nâng cao nhờ các giao diện 
chuẩn. 
* Đơn giản hoá /tiện lợi hoá việc tham số hoá, chẩn đoán, định vị lỗi, sự cố của các thiết 
bị; Với một đ-ờng truyền duy nhất, không những các thiết bị có thể trao đổi dữ liệu quá trình, 
mà còn có thể gửi cho nhau các dữ liệu tham số, dữ liệu trạng thái, dữ liệu cảnh báo và dữ liệu 
chẩn đoán. Các thiết bị có thể tích hợp khả năng tự chẩn đoán, các trạm trong mạng cũng có 
4 
thể có khả năng cảnh giới lẫn nhau. Việc cấu hình hệ thống. lập trình, tham số hoá, chỉnh định 
thiết bị và đ-a vào vận hành có thể thực hiện từ xa qua một trạm kỹ thuật trung tâm. 
* Mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới của hệ thống: Sử dụng mạng truyền 
thông cho phép áp dụng các kiến trúc điều khiển mới nh- điều khiển phân tán, điều khiển phân 
tán với các thiết bị tr-ờng, điều khiển giám sát hoặc chẩn đoán lỗi từ xa qua Internet, tích hợp 
thông tin của hệ thống điều khiển và giám sát thông tin. 
Có thể nói, mạng truyền thông công nghiệp nói chung và mạng truyền thông trên ôtô nói 
riêng đã làm thay đổi hẳn t- duy về thiết kế và tích hợp hệ thống. -u thế của giải pháp dùng 
mạng truyền thông không những nằm ở ph-ơng diện kỹ thuật, mà còn ở khía cạnh hiệu quả 
kinh tế. Chính vì vậy, ứng dụng của nó rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp, nh- 
điều khiển quá trình, tự động hóa xí nghiệp, tự động hoá toà nhà, điều khiển giao thông, v.v.. 
Trong điều khiển quá trình, các hệ thống bus tr-ờng đã dần thay thế các mạch dòng t-ơng tự 
(current loop) 4-20mA. Trong các hệ thống tự động hoá xí nghiệp hoặc tự động hóa toà nhà, 
một số l-ợng lớn các phần tử trung gian đ-ợc bỏ qua nhờ các hệ bus ghép nối trực tiếp các 
thiết bị cảm biến và chấp hành. Nói tóm lại, sử dụng mạng truyền thông là không thể thiếu 
đ-ợc trong việc tích hợp các hệ thống tự động hóa hiện đại. 
1.3. SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT 
 Hỡnh 1.1. Minh họa về số lƣợng ECU sử dụng trờn ụ tụ 
 Những năm gần đõy, những hệ thống điều khiển tự động và điều khiển thụng minh 
trờn ụtụ đã đƣợc tạo ra ngày càng nhiều để đỏp ứng những yờu cầu khắt khe về tớnh 
năng an toàn, thoải mỏi và tiện nghi trờn xe. Điều này đã tạo nờn sự đột phỏ trong cụng 
nghệ chế tạo hộp điều khiển điện tử (ECU) và cụng nghệ cảm biến (Sensor). Số lƣợng 
ECU trờn một chiếc xe (hỡnh 1.1) đã tăng lờn rất nhiều, cú thể lờn đến 40 ECU trờn 
chiếc xe con và 25 ECU trờn những chiếc xe tải. Chớnh vỡ thế, nó đã làm tăng trọng 
lƣợng xe do sự gia tăng mạnh của số lƣợng dõy điện. 
5 
Hỡnh 1.2. Mạng khụng dõy trong hệ thống giao thụng hiện đại 
 Để đối phú với điều này, mỗi nhà sản xuất ụtụ đã chủ động nghiờn cứu và phỏt minh ra một 
hệ thống cú thể kết nối tất cả cỏc ECU trờn xe mà khụng sử dụng dõy dẫn điện thụng thƣờng. Hệ 
thống này đƣợc gọi là mạng truyền thụng đa dẫn (MPX- Multiplex Communication System). 
Chớnh việc kết nối giữa cỏc ECU của cỏc hệ thống thụng qua cỏc bus dữ liệu đã làm tăng tốc độ 
truyền tớn hiệu và làm giảm trọng lƣợng của xe. Vớ dụ về một mạng truyền thụng của hóng 
Lexus đƣợc trỡnh bày trờn hỡnh 1.2. 
6 
 Hỡnh 1.3. Sơ đồ tổng quỏt của mạng truyền thụng trờn xe Lexus 
1.4. CÁC LOẠI GIAO THỨC TRUYỀN THễNG TRấN ễTễ 
Bảng 1.1. Cỏc loại giao thức truyền thụng hay sử dụng trờn ụ tụ 
Protocol 
BEAN 
(TOYOTA Original) 
CAN 
(ISO Standard) 
LIN 
(ISO Standard) 
AVC-LAN 
(TOYOTA Original) 
Application Body Electrical Power Train Body Electrical Audio 
Communication 
Speed 
10 kbps 
500 kbps (HS) 
250 kbps (MS) 
9.6 kbps 17.8 kbps 
Data Length 
1 – 11 Byte 
(Variable) 
1 – 8 Byte 
(Variable) 
0 – 8 Byte 
(0, 2, 4, 8) 
0 – 32 Byte (Variable) 
Communication 
Wire 
AV Signal Wire Twisted-pair wire AV Signal Wire Twisted-pair wire 
Drive Type 
Single Wire Voltage 
Drive 
Differential 
Voltage Drive 
Single Wire 
Voltage Drive 
Differential Voltage 
Drive 
Communication 
Direction 
One-way and 
Two-way 
Communications 
Two-way 
Communication 
Two-way 
Communication 
Two-way 
Communication 
Access System 
CSMA/CD 
 (Multi Master) 
CSMA/CR 
 (Multi Master) 
Master/Slave 
(Single Master) 
Master/Slave 
(Single Master) 
Topology Bus (Daisy Chain) Bus Star Star 
Sleep/Wake-up Available N.A. Available N.A. 
Error Detection CRC CRC N.A. Parity Check 
Response ACK, NAK ACK N.A. ACK 
7 
 + Truyền dữ liệu một chiều tốc độ thấp giữa cụng tắc chớnh cửa sổ điện và ECU thõn xe. 
Đõy chỉ là việc giao tiếp một chiều đến ECU định trƣớc do hệ thống truyền tớn hiệu một chiều 
(tốc độ truyền là 1 kbps). 
 + BEAN (Body Electronics Area Network - Mạng điện tử thõn xe): Hệ thống này cú tốc độ 
truyền dữ liệu là 10kbps. 
 + AVC-LAN (Audio Visual Communication-Local area Network): Hệ thống này đƣợc sử 
dụng để truyền tớn hiệu cho hệ thống õm thanh, nghe nhỡn, hệ thống dẫn đƣờng, định vị toàn 
cầu, (tốc độ truyền dữ liệu là 17kbps). 
 + UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitting- Truyền/Nhận dữ liệu nối tiếp 
khụng đồng bộ): Hệ thống này đƣợc dựng trong việc truyền tớn hiệu giữa cỏc ECU cú liờn 
quan đến việc điều khiển xe: giữa ECU động cơ và ECU điều khiển trƣợt, ECU động cơ và 
ECU của xe HV (xe dựng động cơ lai),(tốc độ truyền dữ liệu là 9600 - 19200 bps). 
 + LIN (Local Interconnect Network- mạng cục bộ trờn xe): Hệ thống này cũng sử dụng để 
truyền dữ liệu giữa cỏc ECU của thõn xe (tốc độ truyền dữ liệu là 20kps). 
 + CAN (Controller Area Network): Dựng để truyền tớn hiệu giữa cỏc ECU trờn xe (cú 2 tốc 
độ truyền: CAN tốc độ thấp-125kbps và CAN tốc độ cao- 1Mbps) 
 Ngoài ra cũn cú cỏc giao thức khỏc cũng đƣợc sử dụng trờn mạng truyền thụng trờn ụtụ, 
gồm: Byteflight, TTP/C, TTCAN, FlexRay, Trong tài liệu này chỉ tập chung nghiờn cứu cỏc 
giao thức BEAN, AVC-LAN, LIN và CAN. 
8 
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KỸ THUẬT CỦA TRUYỀN THễNG 
2.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 
2.1.1. Thụng tin, dữ liệu và tớn hiệu 
2.1.1.1. Thụng tin 
 Thông tin là một trong những khái niệm cơ sở quan trọng nhất trong khoa học kỹ thụât, cũng 
giống nh- vật chất và năng l-ợng. Các đầu vào cũng nh- các đầu ra của một hệ thống kỹ thuật 
chỉ có thể là vật chất, năng l-ợng hoặc thông tin, nh- mô tả trên hình 2.1. 
 Một hệ thống xử lý thông tin hoặc một hệ thống truyền thông là một hệ thống kỹ thuật chỉ 
quan tâm tới các đầu vào và đầu ra là thông tin. Tuy nhiên, đa số các hệ thống kỹ thụât khác 
th-ờng có các đầu vào và đầu ra hỗn hợp (vật chất, năng l-ợng và thông tin). 
 Hình 2.1. Vai trò của thông tin trong hệ thống kỹ thuật 
 Thông tin là th-ớc đo mức nhận thức, sự hiểu biết về một vấn đề, một sự kiện hoặc một hệ 
thống. Ví dụ, một thông tin cho chúng ta biết một cách chính xác hay t-ơng đối về nhiệt độ 
ngoài trời hay mực n-ớc trong bể chứa. Thông tin giúp chúng ta phân biệt giữa các mặt của 
một vấn đề, giữa các trạng thái của một sự vật. Nói một cách khác, thông tin chính là sự loại 
trừ tính chất bất định. Trong khi vật chất và năng l-ợng là nền tảng của vật lý và hoá học, thì 
thông tin chính là chủ thể của tin học và công nghệ thông tin. 
 Thông tin là cơ sở cho sự giao tiếp. Thông qua việc giao tiếp mà các đối tác có thêm hiểu 
biết lẫn nhau hoặc về cùng một vấn đề, một sự kiện hoặc một hệ thống. 
2.1.1.2. Dữ liệu 
 Thông tin là một đại l-ợng khá trừu t-ợng, vì vậy cần đ-ợc biểu diễn d-ới một hình thức 
khác. Khả năng biểu diễn thông tin rất đa dạng, ví dụ qua chữ viết, hình ảnh, cử chỉ, vv.. Dạng 
biểu diễn thông tin phụ thuộc vào mục đích, tính chất của ứng dụng. Đặc biệt thông tin có thể 
được mô tả, hay nói cách khác là được ‘ ... nhu cầu. Nội dung mỗi thụng bỏo đƣợc cỏc trạm phõn biệt qua một mã căn cƣớc 
(IDENTIFIER). Mã căn cƣớc khụng nói lờn địa chỉ đích của thụng bỏo, mà chỉ biểu diễn ý 
nghĩa của dữ liệu trong thụng bỏo. Vỡ thế, mỗi trạm trờn mạng cú thể tự quyết định tiếp nhận 
và xử lý thụng bỏo hay khụng tiếp nhận thụng bỏo qua phƣơng thức lọc thụng bỏo (message 
filtering). Cũng nhờ sử dụng phƣơng thức lọc thụng bỏo, nhiều trạm cú thể đồng thời cựng 
nhận một thụng bỏo và cú cỏc phản ứng khỏc nhau. 
 Một trạm cú thể yờu cầu một trạm khỏc gửi dữ liệu bằng cỏch gửi một khung REMOTE 
FRAME. Trạm cú khả năng cung cấp nội dung thụng tin đó sẽ gửi trả lại một khung dữ liệu 
DATA FRAME có cựng mã căn cƣớc với khung yờu cầu. 
 Cựng với tính năng đơn giản, cơ chế giao tiếp hƣớng đối tƣợng ở CAN cũn mang lại tớnh 
linh hoạt và tớnh nhất quỏn dữ liệu của hệ thống. Một trạm CAN khụng cần biết thụng tin cấu 
hỡnh hệ thống (vớ dụ địa chỉ trạm). Nờn việc bổ xung hay bỏ đi một trạm trong mạng khụng 
đũi hỏi bất cứ một sự thay đổi nào về phần cứng hay phần mềm ở cỏc trạm khỏc. Trong mạng 
CAN, cú thể chắc chắn rằng một thụng bỏo hoặc đƣợc tất cả cỏc trạm quan tõm tiếp nhận đồng 
thời, hoặc khụng đƣợc trạm nào tiếp nhận. Tớnh nhất quỏn dữ liệu đƣợc đảm bảo qua cỏc 
phƣơng phỏp gửi đồng loạt và xử lý lỗi. 
3.3.4. Cấu trỳc bức điện 
 CAN sử dụng phƣơng thức định địa chỉ theo đối tƣợng. Cỏc đối tƣợng đƣợc hiểu ở đõy 
chính là đại diện cho cỏc thụng bỏo mang dữ liệu quan tõm nhƣ giỏ trị đo, giỏ trị điều khiển, 
thụng tin trạng thỏi. 
 Mỗi đối tƣợng thụng bỏo cú một tờn riờng biệt, hay núi cỏch khỏc là là một căn cƣớc 
(IDENTIFIER) đƣợc sử dụng để truy cập trờn bus. Mỗi bức điện sẽ cú một ụ chứa căn cƣớc 
55 
của đối tƣợng với chiều dài 11 bớt (dạng khung chuẩn theo CAN2.0A) hoặc 29 bớt (khung mở 
rộng CAN2.0B). 
 CAN định nghĩa 4 kiểu bức điện sau: 
- Khung dữ liệu (DATA FRAME) mang dữ liệu từ một trạm truyền tới cỏc trạm nhận. 
- Khung yờu cầu dữ liệu (REMOTE FRAME) đƣợc gửi từ một trạm yờu cầu truyền khung 
dữ liệu với cựng mã căn cƣớc. 
- Khung lỗi (ERROR FRAME) đƣợc gửi từ bất kỳ trạm nào phỏt hiện lỗi bus. 
- Khung quỏ tải (OVERLOAD FRAME) đƣợc sử dụng nhằm tạo một khoảng cỏch thời 
gian bổ sung giữa hai khung dữ liệu hoặc yờu cầu dữ liệu trong trƣờng hợp một trạm bị 
quỏ tải 
 Cỏc khung dữ liệu và yờu cầu dữ liệu cú thể sử dụng ở cả dạng khung chuẩn và dạng 
khung mở rộng. Giữa hai khung dữ liệu hoặc yờu cầu dữ liệu cần một khoảng cỏch ớt nhất là 3 
bớt lặn để phõn biệt đƣợc gọi là INTERFRAME SPACE. Trong trƣờng hợp quỏ tải khoảng 
cỏch này sẽ lớn hơn bỡnh thƣờng. 
Khung dữ liệu/Yờu cầu dữ liệu: 
 Mỗi khung dữ liệu cú thể mang từ 0 đến 8 byte dữ liệu sử dụng. Chuẩn CAN khụng quy 
định giao thức và cỏc dịch vụ trờn lớp 2, do đó việc diễn giải vựng dữ liệu này nhƣ thế nào 
thuộc toàn quyền ngƣời sử dụng. Cỏc bức điện nhỏ cú thể khụng thớch hợp với một số lĩnh vực 
ứng dụng nhất định, nhƣng tạo lợi thế về tính năng thời gian thực. Cụ thể, tỡnh trạng một thành 
viờn chiếm giữ bus trong một thời gian dài nhờ vậy sẽ khụng xảy ra. 
Hỡnh 3.25. Cấu trỳc khung dữ liệu ở CAN 
 Khung yờu cầu dữ liệu cũng có cấu trỳc tƣơng tự nhƣ khung dữ liệu, nhƣng khụng mang 
dữ liệu và khỏc với khung dữ liệu ở bớt cuối của ụ phõn xử. 
 - Khởi đầu khung là một bớt trội và đỏnh dấu khởi đầu của một khung dữ liệu hoặc khung 
yờu cầu dữ liệu. Tất cả cỏc trạm sẽ phải đồng bộ húa dựa vào bớt khởi đầu này. 
56 
 - ễ phõn xử đƣợc sử dụng là mức ƣu tiờn của bức điện. Quyết định quyền truy nhập bus 
khi cú nhiều thụng bỏo đƣợc gửi đi đồng thời. 
 ễ phõn xử cú chiều dài 12 bít đối với dạng khung chuẩn và 32 bít đối với dạng khung 
mở rộng trong đó mã căn cƣớc dài 11 bớt hoặc 29 bớt. Bớt cuối cựng của ụ phõn xử đƣợc gọi là 
bít RTR (Remote Transmission Request), dựng để phõn biệt giữa khung dữ liệu (bớt trội) và 
khung yờu cầu dữ liệu (bớt lặn). 
- ễ điều khiển chiều dài 6 bít, trong đó 4 bít cuối mó húa chiều dài dữ liệu (bớt trội bằng 0 
bớt lặn bằng 1). Tựy theo dạng khung chuẩn hay mở rộng mà ý nghĩa của hai bớt cũn lại 
khỏc nhau một chỳt. 
- ễ dữ liệu cú chiều dài từ 0 đến 8 byte, trong đó mỗi byte đƣợc truyền đi theo thứ tự từ bớt 
cú giỏ trị cao nhất (MSB) đến bớt cú giỏ trị thấp nhất (LSB). 
- ễ kiểm soỏt lỗi CRC bao gồm 15 bít đƣợc tính theo phƣơng phỏp CRC và mụ̣t bít l ặn 
phõn cỏch. Dãy bít đầu vào để tớnh bao gồm bớt khởi đầu khung, ụ phõn xử, ụ điều khiển 
và ụ dữ liệu, với đa thức phỏt 
- ễ xỏc nhận ACK (Acknowlegment) gồm 2 bít đƣợc phỏt đi là cỏc bít lặn. Mỗi trạm nhận 
đƣợc bức điện phải kiểm tra mó CRC. Nếu đỳng sẽ phỏt chồng một bớt trội trong thời 
gian nhận đƣợc bít ARC đầu tiờn (ARC slot). Nhƣ vậy, một bức điện đƣợc truyền chớnh 
xỏc sẽ cú một bớt ARC trội nằm giữa hai bớt lặn phõn cỏch (một bớt phõn cỏch CRC và 
một bớt phõn cỏch ARC). 
- Kết thỳc chung đƣợc đỏnh dấu bằng 7 bớt lặn. 
Khung lỗi: 
 Một khung lỗi đƣợc gửi từ bất kỳ trạm nào phỏt hiện lỗi trờn bus. Khung lỗi bào gồm cờ 
lỗi (Error Flag) và phõn cỏch lỗi (Error Delimiter). CAN phõn biệt hai loại lỗi là lỗi chủ động 
(Active Error) và lỗi bị động (Passive Error). Tƣơng ứng với chỳng là hai dạng cờ lỗi: 
Hỡnh 3.26. Cấu trỳc khung lỗi ở CAN 
- Dạng cờ lỗi chủ động bao gồm 6 bớt trội liền nhau. 
57 
- Dạng cờ lỗi bị động bao gồm 6 bớt lặn liền nhau, trừ trƣờng hợp nú bị ghi đè lờn bởi cỏc 
bớt trội từ trạm khỏc. 
 Một trạm lỗi chủ động khi phỏt hiện lỗi sẽ bỏo hiệu bằng cỏch gửi một cờ lỗi chủ động. 
Cờ lỗi chủ động vi phạm luật nhồi bớt hoặc phỏ bỏ dạng cố định của ụ ACK hay ụ kết thỳc 
khung. Chớnh vỡ vậy, tất cả cỏc trạm khỏc cũng phỏt hiện ra lỗi và bắt đầu gửi cờ lỗi. Cuối 
cựng, dóy bớt trội quan sỏt đƣợc trờn bus thực tế là kết quả của sự xếp chồng nhiều cờ lỗi khỏc 
nhau phỏt riờng từ cỏc trạm. Tổng chiều dài của dóy này dao động trong khoảng từ 6 đến 12 
bớt. 
 Phõn cỏch lỗi đƣợc đỏnh dấu bằng 8 bớt lặn liờn tục. Sau khi gửi xong một cờ lỗi, mỗi 
trạm phải gửi tiếp một số bớt lặn và đồng thời quan sỏt bus. Cho đến khi phỏt hiện ra một bớt 
lặn (tức là khi cỏc trạm khỏc đã gửi xong cờ lỗi chủ động), chỳng sẽ phỏt tiếp bảy bớt lặn. 
Khung quỏ tải: 
 Một khung quỏ tải cú cấu trỳc tƣơng tự nhƣ ở khung lỗi bao gồm cờ quỏ tải (Overload 
flag) và phõn cỏch quỏ tải (Overload Delimiter). 
Hỡnh 3.27. Cấu trỳc khung quỏ tải ở CAN 
 Cờ quỏ tải gồm sỏu bớt trội tƣơng tự nhƣ cờ lỗi chủ động. Cờ quỏ tải xúa bỏ dạng cố định 
của ụ INTERMISSION ở khoảng trống giữa hai khung. Chớnh vỡ vậy, tất cả cỏc trạm khỏc 
cũng phỏt hiện tỡnh trạng quỏ tải và bắt đầu gửi cờ quỏ tải. Cuối cựng, dóy bớt trội quan sỏt 
đƣợc trờn bus thực tế là sự xếp chồng nhiều cờ lỗi khỏc nhau phỏt riờng từ cỏc trạm. 
 Cũng giống nhƣ khung lỗi, phõn cỏch quỏ tải đƣợc đỏnh dấu bằng tỏm bớt lặn liờn tục. 
Sau khi gửi xong một cờ lỗi, mỗi trạm phải quan sỏt bus cho đến khi phỏt hiện ra một bớt lặn. 
Tại thời điểm đó tất cả cỏc trạm khỏc đã gửi xong cờ quỏ tải, chỳng sẽ phỏt tiếp 7 bớt lặn. Tối 
đa là hai khung quỏ tải cú thể sử dụng nhằm tạo thời gian trễ giữa hai khung dữ liệu hoặc 
khung yờu cầu dữ liệu. 
3.3.5. Truy nhập bus 
CAN sử dụng phƣơng phỏp truy nhập mụi trƣờng CSMA/CA, tức điều khiển phõn kờnh theo 
từng bít. Phƣơng phỏp phõn mức ƣu tiờn truy nhập bus dựa theo tớnh cấp thiết của nội dung 
thụng bỏo. Mức ƣu tiờn này phải đƣợc đặt cố định, trƣớc khi hệ thống đi vào vận hành. Thực 
tế, mã căn cƣớc khụng những mang ý nghĩa của dữ liệu trong thụng bỏo, mà cũn đồng thời 
đƣợc sử dụng là mức ƣu tiờn. 
58 
Bất cứ một trạm nào trong mạng cũng có thể bắt đầu gửi thụng bỏo, mỗi khi đƣờng truyền 
rỗi. Mỗi bức điện đều bắt đầu bằng một bớt khởi điểm và mã căn cƣớc, vỡ thế nếu hai hoặc 
nhiều trạm cựng đồng thời bắt đầu gửi thụng bỏo, việc xung đột trờn đƣờng truyền sẽ đƣợc 
phõn xử dựa theo từng bớt của mã căn cƣớc. Mỗi bộ thu phỏt đều phải so sỏnh mức tớn hiệu 
của mỗi bớt gửi đi với mức tớn hiệu quan sỏt đƣợc trờn bus. Nếu hai mức tớn hiệu cú trạng thỏi 
logic giống nhau thỡ trạm cú quyền phỏt bit tiếp theo, trƣờng hợp ngƣợc lại sẽ phải dừng ngay 
lập tức. 
Hỡnh 3.28. Minh họa hoạt động của CAN 
 Trong trƣờng hợp thực hiện bớt giỏ trị 0 ứng với mức trội và bớt giỏ trị 1 ứng với mức lặn, 
bớt 0 sẽ lấn ỏt. Vỡ vậy, một thụng bỏo có mã căn cƣớc nhỏ nhất sẽ đƣợc tiếp tục phỏt hay núi 
cỏch khỏc, thụng bỏo nào có mã căn cƣớc càng bộ thỡ mức ƣu tiờn càng cao. Trong trƣờng hợp 
xảy ra va chạm giữa một thụng bỏo mang dữ liệu (DATA FRAME) và một thụng bỏo yờu cầu 
gửi dữ liệu (REMOTE FRAME) với cựng mã căn cƣớc, thụng bỏo mang dữ liệu sẽ đƣợc ƣu 
tiờn. Phƣơng thức phõn xử này khụng những đảm bảo thụng tin khụng bị mất mỏt, mà cũn 
nõng cao hiệu quả sử dụng đƣờng truyền. 
3.4. Giao thức LIN 
 Là một chuẩn giao thức mới cú chuỗi giỏ trị truyền dữ liệu thấp. Nú đƣợc sử dụng cho 
những hệ thống điện phõn phối linh hoạt mà khụng cần sử dụng đến CAN. 
3.4.1. Chuõ̉n giao thức 
Giao thức này sử dụng để truyền dữ liệu giữa cỏc ECU của thõn xe và cú hệ truyền dẫn tƣơng 
tự nhƣ hệ thống AVC-LAN (chớnh/ phụ). ECU chính đƣợc kết nối với mạng CAN, là một 
cổng chức năng có nhiệm vụ nhận những thụng tin khỏc nhau từ mạng CAN và xử lý tớn hiệu 
đến cỏc ECU thành phần 
59 
Hỡnh 3.29. Chuẩn giao thức của LIN. 
3.4.2. Hệ truyền dẫn 
 LIN là một mạng lƣới thời gian kớch hoạt sử dụng cơ chế chớnh/ phụ (chủ/tớ), trong đó 
cỏc nỳt tổng thể quản lý tin nhắn đƣợc truyền đi theo một bảng lịch trỡnh bằng cỏch phỏt súng 
một tiờu đề (nhận dạng khung phục vụ theo yờu cầu của truyền dẫn) trờn bus dữ liệu và gửi về 
ECU chủ. Bảng lịch trỡnh trờn ECU chủ cú 3 cỏch sắp xếp: A, B và C. 
Hỡnh 3.30. Truyền dẫn dữ liệu trờn LIN 
3.4.3. Cấu trỳc thụng điệp trờn LIN 
Hỡnh 3.31. Cấu trỳc thụng điệp trờn LIN 
Bảng 3.3. Bảng chi tiết về thụng điệp của LIN 
STT Tờn viết tắt Chức năng của thụng điệp 
1 Synch Break Bắt đầu thụng điệp 
2 Synch Field Xỏc định thời gian cơ bản truyền dữ liệu 
3 Ident Field Nhận dạng tin nhắn 
4 Data Field Dữ liệu tồn tại ở 2, 4 hoặc 8 byte 
5 Check Sum Giỏ trị mó lỗi đƣợc phỏt hiện 
60 
 Thụng điệp trong khung LIN có độ dài lờn đến 8byte. Băng thụng mạng sử dụng trong 
LIN đƣợc cung cấp bởi cơ chế của cỏc nỳt chủ. LIN cung cấp dịch vụ tiết kiệm băng thụng 
(khụng cú phản ứng của một nỳt phụ cho cỏc yờu cầu của cỏc nỳt chủ nếu khụng cú cập nhật 
liờn quan dữ liệu đƣợc gửi, do đó, một nỳt khỏc cú thể sử dụng băng thụng) và tiết kiệm năng 
lƣợng (chế độ chờ cho cỏc nỳt). 
3.4.4. Kiểm tra và chõ̉n đoỏn trờn LIN 
Sơ đồ hệ thống 
Hỡnh 4.12. Sơ đồ chẩn đoỏn của LIN 
- Kiểm tra mó DTC: 
Bảng 4.2. Bảng tổng hợp cỏc mó lỗi của LIN 
Relation of Door Control System (Master ECU: Main Body ECU) 
DTC No Detection Items Detecting Condition 
B1206 P/W master switch communication stop Communication with Main 
Body ECU stopped 10 sec. or 
more B1273 Sliding roof ECU communication stop 
B2287 LIN communication master malfunction Main Body ECU detects 
communication error 
B2321 Driver slide door ECU communication stop 
Communication with Main 
Body ECU stopped 10 sec. or 
more 
B2322 Front passenger side door ECU communication stop 
B2323 Rear door RH ECU communication stop 
B2324 Rear door LH ECU communication stop 
B2325 LIN communication bus malfunction 
Main Body ECU detects 
communication error 3 times 
consecutively 
61 
Relation of Smart Entry & Start System (Master ECU: Certification ECU) 
B2785 
Communication malfunction between ECUs 
connected by LIN 
Certification ECU detects 
communication error 3 times 
consecutively 
B2786 No response from Steering Lock ECU Communication with 
Certification ECU stopped 10 
sec. or more B2789 No response from ID box 
Phƣơng phỏp xử lý sự cố về cơ bản là giống với mạng BEAN. 
- Trƣờng hợp hở mạch: 
+ Thỏo giắc nối 
+ Nguồn hoặc mỏt của cỏc ECU hỏng 
+ Bối dõy bị đứt 
+ Cỏc ECU bị hƣ hỏng 
- Trƣờng hợp ngắn mạch: 
- Khi một đƣờng tớn hiệu bị ngắn mạch, khụng thể tỡm ra điểm ngắn mạch cụ thể chỉ bởi 
mó DTC. 
62 
CHƢƠNG 4. MỘT SỐ SƠ ĐỒ MẠNG 
4.1. Hƣớng dẫn đọc và phõn tớch một số sơ đồ mạng tiờu biểu 
(Cỏc sơ đồ sẽ đƣợc tra cứu từ cỏc phần mềm Aldata, Mitchell ON Demand và phõn tớch trờn 
lớp) 
Danh mục các chƣ̃ viờ́t tắt 
CAN Controller Area Network 
ECM Electronic Control Module 
ECU Electronic Control Unit 
DLC3 Data Link Connector 3 
J/C Junction Connector 
BEAN Body Electronics Area Network 
AVC-LAN Audio Visual Communication-Local area Network 
LIN Local Interconnect Network 
MPX Multiplex Communication System 
Hi High 
Lo Low 
UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitting 
TTP/C Time-Triggered Protocol 
TTCAN Time-Triggered Controller Area Network 
MAC Medium Access Control 
LLC Logical Link Control 
TDMA Time Division Multiple Access 
CSMA/CD Carrier Sence Multiple Access with Collison Detection 
CSMA/CA Carrier Sence Multiple Access with Collison Avoidance 
LAN Local Area Network 
OBDII On Board Diagnostics II 
EOBD European On Board Diagnostics 
CANL CAN Low 
CANH CAN High 
4.2. Thực hành lập trỡnh CAN điều khiển điện thõn xe 
(Học sinh đƣợc chia nhóm để thực hành lập trỡnh điều khiển tại phũng thớ nghiệm “Cơ- điện tử 
ụ tụ”) 
63 
CÂU HỎI ễN TẬP MễN “MẠNG TRUYỀN THễNG TRấN ễTễ” 
1. Vai trũ của mạng truyền thụng trờn ụtụ hiện đại? 
2.Mạng truyền thụng trờn ụtụ cú những dạng giao thức nào? Áp dụng cho những nhúm thiết bị 
hoặc hệ thống nào? 
3. Trỡnh bày khỏi niệm thụng tin trong mạng truyền thụng trờn ụtụ. 
4. Thụng tin cú thể đƣợc biểu đạt dƣới những dạng nào?. 
5. Trỡnh bày cỏc loại tớn hiệu trong truyền dẫn thụng tin. 
6. Trỡnh bày mối quan hệ giữa cỏc đối tỏc truyền thụng. 
7. Trong hoạt động mó húa và giải mó cần phải giải quyết những vấn đề gỡ? 
8. Phõn biệt cỏc khỏi niệm tốc độ truyền và tốc độ bớt. 
9. Trỡnh bày cỏc phƣơng phỏp truyền bit. 
10. Trỡnh bày phƣơng phỏp truyền tải trong mạng truyền thụng. 
11. Cấu trỳc mạng là gỡ? Cú những kiểu cấu trỳc nào? 
12. Cú mấy phƣơng phỏp truy nhập BUS? Đặc điểm của cỏc phƣơng phỏp này. 
13. Để bảo toàn dữ liệu trong truyền thụng ngƣời ta cú những giải phỏp nào? 
14. Nêu và phân tích các tiêu chuẩn trong mã hóa bit. 
15. Trỡnh bày nguyờn tắc truyền dẫn tớn hiệu của cỏp quang 
16. Nêu và phân tích các cấu trúc Bus cơ bản trong mạng truyền thông. 
17. Phân biệt các khái niệm: Thông tin, dữ liệu, thông điệp, bức điện. 
18. Trong cấu trúc mạng có những liên kết nào? Đặc điểm cơ bản của các liên kết đó. 
19. So sỏnh khung truyền của một bức thụng điệp trong giao thức CAN và trong giao thức 
BEAN 
20. So sỏnh khung truyền của một bức thụng điệp trong giao thức AVC-LAN và trong giao 
thức BEAN 
21. Mô tả và phân tích tóm tắt mô hình lớp trong truyền thông. 
22. Trong cấu trúc mạng có những liên kết nào? Đặc điểm cơ bản của các liên kết đó. 
23. So sỏnh khung truyền của một bức thụng điệp trong giao thức AVC-LAN và trong giao 
thức LIN 
24. Nêu và phân tích các cấu trúc Bus cơ bản trong mạng truyền thông 
25. Nêu và phân tích nguyên tắc truyền dữ liệu 
26. Mô tả và phân tích tóm tắt mô hình lớp trong truyền thông. 
27. Mô tả và phân tích tóm tắt các ph-ơng pháp truy nhập Bus. 
28. Trỡnh bày quy trỡnh cơ bản trong lập trỡnh CAN cho một hờ thống điều khiển điện thõn xe.