Thiết kế mô hình giảng dạy hệ thống truyền dữ liệu qua mạng CAN

Nội dung text: Thiết kế mô hình giảng dạy hệ thống truyền dữ liệu qua mạng CAN

1. BÀI BÁO Thi ết Kế Mô Hình Gi ảng D ạy H ệ Th ống Truy ền D ữ Li ệu Qua M ạng CAN Designing Teaching Model of The Data Tranfer System via CAN Đỗ Văn D ũng 1, Nguy ễn M ạnh Chi ến2 Tr ường Đại H ọc S ư Ph ạm K ỹ Thu ật Thành Ph ố Hồ Chí Minh Email: dodzung@hcmute.edu.vn 1, manhchien1006@gmail.com 2 TÓM T ẮT Ngày nay m ột h ệ th ống điều khi ển trên ô tô ngày càng ph ức t ạp. M ạng CAN (Controller Area Network), t ạm d ịch là “M ạng ECU” hay g ọi t ắt là m ạng CAN ra đời.Tuy v ậy, h ệ th ống truy ền dữ li ệu qua m ạng CAN trên ô tô là m ột h ệ th ống còn khá m ới m ẻ đối v ới h ọc viên, sinh viên và nh ững k ỹ thu ật viên s ửa ch ữa ô tô. Ch ưa có mô hình tr ực quan để ng ười h ọc có th ể hình dung, h ọc t ập.Do v ậy vi ệc Thi ết k ế mô hình gi ảng d ạy h ệ th ống truy ền d ữ li ệu qua m ạng CAN là đề tài c ần thi ết giúp ng ười h ọc ti ếp c ận v ới các công ngh ệ mới, ph ục v ụ cho vi ệc ch ẩn đoán s ửa ch ữa các h ệ th ống điện trên xe. Đề tài đã đạt được m ột s ố kết qu ả nh ư sau: - Đã nghiên c ứu c ơ s ở lý thuy ết c ủa h ệ th ống truy ền d ữ li ệu CAN trên ô tô. - Thi ết k ế và ch ế tạo thành công h ộp ECU c ủa h ệ th ống truy ền d ữ li ệu CAN trên ô tô. Các ECU giao ti ếp v ới nhau b ằng giao ti ếp CAN. - Mô hình mô ph ỏng h ệ th ống truy ền d ữ li ệu CAN trên ô tô được ch ế tạo t ừ đề tài có th ể dùng để gi ảng d ạy và nghiên c ứu v ề hệ th ống truy ền d ữ li ệu CAN trên ô tô. Từ khóa : CAN, mô hình gi ảng d ạy. SUMMARY Nowadays, A control system is more complexed on automobile. CAN (Controller Area Network), roughly translated as "Network ECU" or referred to as the CAN network was born. However, CAN network is a rather new system for students and technicians. No teaching models for learners are able to study. Thus, the teaching model of Data transfer system via CAN network is essential topic to help students studying to new technologies and the diagnostic systems on the car. The thesis has achieved some results as follows: - Carried out the theoretical basis of the data transfer system via CAN. - Design and manufacture of the ECU. The ECU communicates with each other using CAN communication. - The model simulated data transfer systems via CAN can be used for teaching and research. Keywork: CAN, teaching model.
2. 1. GI ỚI THI ỆU Ngày nay m ột h ệ th ống điều khi ển được chia ra thành nhi ều c ụm khác nhau và được điều khi ển b ởi nh ững máy tính riêng rẽ khác nhau. Do đó s ố lượng dây d ẫn và các c ảm bi ến ngày càng t ăng, d ẫn đến vi ệc ch ẩn đoán s ữa ch ữa g ặp nhi ều khó kh ăn. Chính nh ững điều này đã thúc đẩy cho s ự Hình 1 : Sơ đồ tổng quát h ệ th ống CAN (Controller Area Network) trên xe ra đời c ủa m ột s ố hệ th ống m ạng điều 2. THI ẾT K Ế VÀ CH Ế T ẠO MÔ HÌNH khi ển, trong đó có m ạng CAN . CAN là GI ẢNG D ẠY H Ệ TH ỐNG TRUY ỀN vi ết t ắt c ủa Controller Area Network, t ạm DỮ LI ỆU QUA M ẠNG CAN dịch là “M ạng ECU” hay g ọi t ắt là m ạng 2.1 Các Thành Ph ần C ủa Mô Hình CAN, là 1 công ngh ệ mạng ghép n ối ti ếp, Mô hình g ồm 3 ECU, ECU 1 yêu c ầu nh ận được phát tri ển b ởi Robert Bosch GmbH tín hi ệu t ừ cảm bi ến siêu âm SRF05 khi vào nh ững n ăm đầu c ủa th ập niên 1980. được kích ho ạt, g ửi tín hi ệu điều khi ển đèn Vào th ời gian đầu, m ạng CAN được s ử và hi ển th ị kho ảng cách lên màn hình LCD. dụng r ộng rãi trong n ền công nghi ệp t ự ECU2,ECU3 đọc tín hi ệu t ừ cảm bi ến siêu động hóa và các ứng d ụng trên xe h ơi, xe âm, điều khi ển đèn. S ơ đồ kh ối nh ư hình 2: tải và cho đến ngày nay thì m ạng CAN cũng đã th ể hi ện được tính ưu vi ệt c ủa nó trong các l ĩnh v ực khác nh ư hàng không, v ũ tr ụ, y h ọc cho t ới các thi ết b ị sử dụng cho gia đình nh ư: máy gi ặt, máy s ấy . Mạng CAN có l ợi th ế là 1 h ệ th ống kênh ghép n ối ti ếp s ẽ lược b ớt đi dây d ẫn, t ăng c ường kh ả năng điều khi ển, gi ảm b ớt s ố lượng c ảm Hình 2: S ơ đồ kh ối mô hình gi ảng d ạy h ệ th ống truy ền d ữ li ệu qua m ạng CAN bi ến, phát hi ện l ỗi d ễ dàng, thu ận ti ện trong vi ệc ch ẩn đoán và s ữa ch ữa.
3. B4: - Ki ểm tra công t ắclùi, n ếu tr ạng thái chuy ển t ừ đang t ắt sang đang b ật thì g ửi lệnh b ật ch ế độ lùi, n ếu tr ạng thái chuy ển từ đang b ật sang t ắt thì g ửi l ệnh t ắt ch ế độ lùi. B5: - Ki ểm tra ch ế độ lùi, n ếu đang ở ch ế độ lùi thì th ực hi ện ki ểm tra tr ạng thái nh ận d ữ li ệu CAN, n ếu nh ận được d ữ li ệu Hình 3: Mô hình th ực t ế thì đọc gói d ữ li ệu: B5.1: -Nếu địa ch ỉ dữ li ệu trùng v ới địa ch ỉ cảm bi ến 1: hi ển th ị data lên LCD và ch ạy hàm Alert(). B5.2: - Nếu không, địa ch ỉ dữ li ệu trùng với địa ch ỉ cảm bi ến 2: hi ển th ị data lên LCD và ch ạy hàm Alert(). B5.3: - Nếu không, địa ch ỉ dữ li ệu trùng Hình 4: Hình ảnh bên trong ECU với địa ch ỉ cảm bi ến 3: hi ển th ị data lên 2.2 S ơ đồ thu ật toán điều khi ển h ệ LCD và ch ạy hàm Alert(). th ống truy ền d ữ li ệu CAN B5.4: - Nếu không, địa ch ỉ dữ li ệu trùng 2.2.1 ECU 1: với địa ch ỉ cảm bi ến 4: hi ển th ị data lên Ch ươ ng trình chính: LCD và ch ạy hàm Alert(). B1:- Ki ểm tra công t ắc xi nhan trái, n ếu B6: Quay l ạib ước 1. tr ạng thái chuy ển t ừ đang t ắt sang đang Hàm c ảnh báo (Alert) bật thì g ửi l ệnh b ật xi nhan trái, n ếu tr ạng B1: Ki ểm tra kho ảng cách c ảm bi ến trái thái chuy ển t ừ đang b ật sang t ắt thì g ửi trong kho ảng 0-40 cm thì gán bi ến danger1 lệnh t ắt xi nhan trái. = 23. B2:- Ki ểm tra công t ắc xi nhan ph ải, n ếu Nếu không kho ảng cách trong kho ảng 40- tr ạng thái chuy ển t ừ đang t ắt sang đang b ật 80 cm thì gán bi ến danger1 = 13 thì g ửi l ệnh b ật xi nhan ph ải, n ếu tr ạng thái Nếu không danger1 = 3 chuy ển t ừ đang b ật sang t ắt thì g ửi l ệnh t ắt B2: Ki ểm tra kho ảng cách c ảm bi ến ph ải xi nhan ph ải. trong kho ảng 0-40 cm thì gán bi ến danger3 B3: - Ki ểm tra công t ắc hazza, n ếu tr ạng = 23. thái chuy ển t ừ đang t ắt sang đang b ật thì Nếu không kho ảng cách trong kho ảng 40- gửi l ệnh b ật hazza, n ếu tr ạng thái chuy ển 80 cm thì gán bi ến danger3 = 13 từ đang b ật sang t ắt thì g ửi l ệnh t ắt hazza. Nếu không danger3 = 3
4. B3: N ếu danger1 = 23 ho ặc danger2=23 thì B2: L ọc nhi ễu, l ấy trung bình kho ảng cách báo động đỏ (sáng đèn và hú còi nhanh) CB1 Nếukhông danger1=13 ho ặc danger2=13 B3: G ửi d ữ li ệu ch ứa giá tr ị kho ảng cách thì báo động vàng (sáng đèn và hú còi CB1 vào m ạng CAN ch ậm) B4: Đọc c ảm bi ến s ố 2 và l ưu kho ảng cách Nếu không thì không báo động. 20 l ần. B2: L ọc nhi ễu, l ấy trung bình kho ảng cách CB2 B3: G ửi d ữ li ệu ch ứa giá tr ị kho ảng cách CB2 vào m ạng CAN Hàm đọc c ảm bi ến (CB1() + CB2()) B1: Kích chân Trigger 15us. B2: Đợi chân Echo lên m ức cao (5V) thì bật b ộ đếm th ời gian (Timer). N ếu không Hình 5: S ơ đồ m ạch điện h ệ th ống truy ền lên báo lỗi. dữ li ệu CAN trên mô hình B3: Đợi chân Echo xu ống m ức th ấp (0V), 2.2.2 ECU 2 và ECU 3: ch ươ ng trình ng ắt (EXT) s ẽ ki ểm tra th ời Timer0: Sử dụng timer 0 m ỗi 50ms Ki ểm gian t ồn t ại m ức cao c ủa chân Echo và tính tra tr ạng thái nh ận d ữ li ệu CAN, n ếu nh ận toán. N ếu quá 30ms thì báo l ỗi. được d ữ li ệu thì đọc gói d ữ li ệu: 2.3 Th ử nghi ệm, đánh giá k ết qu ả B1: - Nếu địa ch ỉ dữ li ệu trùng v ới địa ch ỉ 2.3.1 Xây d ựng thí nghi ệm xi nhan trái: đọc d ữ li ệu và th ực hi ện l ệnh - Cho mô hình ho ạt động, dùng m ột bật/ t ắt xi nhan trái. tấm bìa ph ẳng để làm v ật c ản, di chuy ển B2: -Nếu địa ch ỉ dữ li ệu trùng v ới địa ch ỉ tấm bìa ra xa ho ặc g ần các c ảm bi ến để xi nhan ph ải: đọc d ữ li ệu và th ực hi ện l ệnh th ấy k ết qu ả hi ển th ị trên màn hình, đồng bật/ t ắt xi nhan ph ải. th ời đo kho ảng cách th ực t ế để so sánh v ới B3: - Nếu địa ch ỉ dữ li ệu trùng v ới địa ch ỉ kết qu ả hi ển th ị. hazza: đọc d ữ li ệu và th ực hi ện l ệnh b ật/ tắt hazza. B4: - Nếu địa ch ỉ dữ li ệu trùng v ới địa ch ỉ ch ế độ lùi: đọc d ữ li ệu và th ực hi ện l ệnh bật/ t ắt ch ế độ lùi. Ch ươ ng trình chính:Ki ểm tra ch ế độ lùi, nếu ch ế độ lùi đang b ật thì th ực hi ện: B1: Đọc c ảm bi ến s ố 1 và l ưu kho ảng cách 20 l ần.
5. 2.3.2 K ết qu ả thí nghi ệm hi ển th ị sẽ bị nhiễu, không hi ển th ị được Kho ảng cách hi ển kết qu ả ổn định trên màn hình. Kho ảng cách th ực t ế th ị trên màn hình 3. K ẾT LU ẬN VÀ H ƯỚNG PHÁT TRI ỂN (cm) (cm) Đề tài đã đạt được m ột s ố kết qu ả nh ư 0-10 0 sau: 10-20 10 - Đã nghiên c ứu c ơ s ở lý thuy ết c ủa h ệ 20-30 20 th ống truy ền d ữ li ệu CAN trên ô tô. 30-40 30 - Thi ết k ế và ch ế tạo thành công h ộp ECU 40-50 40 của h ệ th ống truy ền d ữ li ệu CAN trên ô tô. 50-60 50 Các ECU giao ti ếp v ới nhau b ằng giao ti ếp 60-70 60 CAN. 70-80 70 - Mô hình mô ph ỏng h ệ th ống truy ền d ữ 80-90 80 li ệu CAN trên ô tô được ch ế tạo t ừ đề tài 90-100 90 có th ể dùng để gi ảng d ạy và nghiên c ứu v ề ệ ố ề ữ ệ 100-110 100 h th ng truy n d li u CAN trên ô tô Hướng phát tri ển: 110-120 110 120-130 120 Đề tài đã nghiên c ứu, thi ết k ế thành công 130-140 130 mô hình h ệ th ống truy ền d ữ li ệu qua 140-150 140 mạng CAN, tuy nhiên đề tài m ới ch ỉ mô 150-160 150 ph ỏng ho ạt động c ủa 1 h ệ th ống nh ỏ trên Bảng 1: K ết qu ả thí nghi ệm ô tô, do đó để hệ th ống m ạng CAN hoàn Dựa vào k ết qu ả thí nghi ệm cho ch ỉnh c ần thi ết k ế một mô hình điều khi ển th ấy k ết qu ả hi ển th ị trên màn hình có s ự nhi ều h ệ th ống cùng m ột lúc s ử dụng chênh l ệch so v ới k ết qu ả th ực t ế, tuy mạng CAN, nh ằm đánh giá m ột cách tr ực nhiên k ết qu ả trên đúng v ới l ập trình c ủa quan h ơn. ng ười thi ết k ế. Vì n ếu để kết qu ả hi ển th ị theo đúng kho ảng cách th ực t ế thì k ết qu ả
6. TÀI LI ỆU THAM KH ẢO [1] Đỗ Văn D ũng, Điện động c ơ và điều khi ển động c ơ. NXB Đại h ọc Qu ốc gia, 2013 [2] Hoàng Minh S ơn , Mạng truy ền thông công nghi ệp, NXB Khoa H ọc K ỹ Thu ật, 2007 [3] Ngô Diên T ập, Kỹ Thu ật Vi Điều Khi ển V ới AVR , Nhà xu ất b ản khoa h ọc và k ỹ thu ật Hà N ội, 2003. [4] Dogan Ibrahim , Controller Area Network Projects [5] The advantages of PIC- Can Bus project Website: www.newnespress.com Thông tin liên h ệ tác gi ả chính (ng ười ch ịu trách nhi ệm bài vi ết): Họ tên: NGUY ỄN M ẠNH CHI ẾN Đơ n v ị: Tr ường Đại h ọc S ư Ph ạm K ỹ thu ật Tp H ồ Chí Minh Điện tho ại: 01647223600 Email: manhchien1006@gmail.com
7. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2017-2018 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.