Ngày đăng: 30/05/2018 12:16 AM

Chẩn Đoán Cơ Bản - Tìm Hiểu Về Mạng CAN Trên Ô Tô - Phần 5

Tìm Hiểu Về Mạng CAN Trên Ô Tô - Phần 5 - Layers

► TIÊNG ANH CHUYÊN NGÀNH Ô TÔ QUA HÌNH ẢNH (PHẦN 16) - HỆ THỐNG XỬ LÍ KHÍ THẢI

Layers – Lớp

Giao thức CAN, giống như nhiều giao thức mạng khác, có thể được phân tách thành các lớp truy xuất sau đây:

Lớp ứng dụng

Lớp đối tượng

Lọc tín hiệu
Xử lý thông báo và trạng thái

Lớp truyền tải

Hầu hết các tiêu chuẩn CAN áp dụng cho lớp truyền tải. Lớp truyền tải nhận các thông điệp từ lớp vật lý và truyền các thông điệp đó đến lớp đối tượng. Lớp truyền tải chịu trách nhiệm về thời gian bit và đồng bộ hóa, khung tin hiệu, giám định, sự xác nhận, phát hiện lỗi và báo hiệu, và đóng băng dữ liệu lỗi. Nó thực hiện:

Hư hỏng
Phát hiện lỗi
Xác thực tín hiệu
Xác nhận
Giám định
Khung tín hiệu
Tốc độ truyền và thời gian truyền dữ liệu
Định tuyến thông tin

Lớp vật lý

Tìm Hiểu Về Mạng CAN Trên Ô Tô - Phần 5 - Layers
Cấu trúc liên kết đơn giản mạng điện CAN với điện trở kết thúc

Mạng CAN ( ISO 11898-1:2003) ban đầu đã chỉ định giao thức lớp liên kết chỉ với các yêu cầu truy xuất cho lớp vật lý, ví dụ, xác nhận việc sử dụng phương tiện có nhiều quyền truy cập ở mức bit thông qua việc sử dụng trạng thái trội và lặn. Các khía cạnh điện của lớp vật lý (điện áp, dòng điện, số dây dẫn) được quy định trong ISO 11898-2:2003, hiện được chấp nhận rộng rãi. Tuy nhiên, các khía cạnh cơ học của lớp vật lý (loại đầu nối và số, màu sắc, nhãn, ghim) vẫn chưa được chỉ định chính thức. Kết quả là, một ECU ô tô thông thường sẽ có một đầu nối đặc biệt - thường tùy chỉnh với nhiều loại giắc khác nhau, trong đó hai là các đường truyền mạng CAN. Tuy nhiên, một số tiêu chuẩn thực tế cho việc thực hiện cơ khí đã xuất hiện, phổ biến nhất là giắc kết nối đực loại D-sub 9 pin với pin ngoài sau:

pin 2: CAN-Low (CAN−)
pin 3: GND (Mass)
pin 7: CAN-High (CAN +)
pin 9: CAN V + (Nguồn)

Tìm Hiểu Về Mạng CAN Trên Ô Tô - Phần 5 - Layers
Giắc nối đực DE-9 (Kết nối)

Đây de facto tiêu chuẩn cơ khí cho CAN có thể được thực hiện với các nút có cả các giắc cái và đực loại 9-pin D-sub kết nối song song với nhau trong cùng một nút. Công suất mạng được cấp cho giắc nối đực của nút và mạng lấy nguồn điện từ giắc nối cái của nút. Điều này tuân theo quy ước kỹ thuật điện rằng các nguồn điện được kết thúc ở các giắc nối nữ. Việc chấp nhận tiêu chuẩn này tránh sự cần thiết phải chế tạo bộ tách tùy chỉnh để kết nối hai bộ dây mạng với một giắc nối D đơn tại mỗi nút. Các bộ dây không chuẩn (tùy chỉnh) nối các dây dẫn bên ngoài nút làm giảm độ tin cậy của mạng, loại bỏ khả năng trao đổi cáp, giảm khả năng tương thích của bó dây điện và tăng chi phí.

Sự thiếu vắng một thông số kỹ thuật lớp vật lý hoàn chỉnh (cơ học ngoài điện) truy xuất thông số kỹ thuật mạng CAN khỏi các ràng buộc và độ phức tạp của việc thực hiện vật lý. Tuy nhiên nó còn lại CAN triển khai mạng mở cho các vấn đề tương thích do sự không tương thích cơ học. Để cải thiện khả năng tương tác, nhiều nhà sản xuất xe đã tạo ra các thông số kỹ thuật mô tả một tập hợp các thu phát CAN được phép kết hợp với các yêu cầu về điện dung ký sinh (the parasitic capacitance) trên đường dây. Điện dung ký sinh bao gồm cả hai tụ điện cũng như bảo vệ ESD (ESD tương phản với ISO 7637-3). Ngoài điện dung ký sinh, hệ thống 12V và 24V không có các yêu cầu tương tự về điện áp tối đa của đường dây. Thật vậy, trong các tín hiệu báo đèn, các dòng xe hạng nhẹ có thể lên tới 24V trong khi các hệ thống xe tải có thể lên tới 36V. Các giải pháp mới trên thị trường cho phép sử dụng cùng một thành phần cho CAN cũng như CAN FD.

Khả năng chống ồn trên ISO 11898-2:2003 đạt được bằng cách duy trì trở kháng vi sai của mạng ở mức thấp với điện trở giá trị thấp (120 ohms) ở mỗi đầu của mạng. Tuy nhiên, khi không hoạt động, một mạng trở kháng thấp như CAN rút ra nhiều dòng điện (và công suất) hơn các mạng tín hiệu dựa trên điện áp khác. Trên các hệ thống mạng CAN, hoạt động dòng cân bằng , nơi dòng điện trong một đường tín hiệu được cân bằng chính xác theo dòng ngược chiều trong tín hiệu kia cung cấp tham chiếu 0 V độc lập, ổn định cho người nhận. Sự áp dụng tốt nhất xác định rằng tín hiệu cặp mạng cân bằng CAN có thể được thực hiện trong dây cáp xoắn đôi trong cáp được che chắn để giảm thiểu phát xạ RF và giảm tính nhạy cảm của nhiễu trong môi trường RF nhiễu của ô tô.

ISO 11898-2 cung cấp một số khả năng miễn dịch cho điện áp chế độ chung giữa máy phát và bộ thu bằng cách có đường tín hiệu 0 V chạy dọc theo mạng để duy trì mức độ liên kết điện áp cao giữa các nút. Ngoài ra, trong cấu hình cơ học thực tế được đề cập ở trên, một đường tín hiệu được cung cấp để phân phối điện cho mỗi nút thu phát. Thiết kế cung cấp một nguồn cung cấp chung cho tất cả các máy thu phát. Điện áp thực tế được áp dụng bởi mạng và các nút nào áp dụng cho nó là ứng dụng cụ thể và không được chỉ định chính thức.

Thiết kế nút thực hành phổ biến cung cấp cho mỗi nút thu phát được tách biệt quang học từ máy chủ nút của chúng và nhận được điện áp cung cấp 5 V được điều chỉnh tuyến tính cho các bộ thu phát từ đường cung cấp chung do mạng cung cấp. Điều này thường cho phép giới hạn hoạt động trên đường tín hiệu cung cấp đủ để cho phép khả năng tương tác trên nhiều loại nút. Các giá trị điển hình của điện áp cung cấp trên các mạng như vậy là từ 7 đến 30 V. Tuy nhiên, việc thiếu một tiêu chuẩn chính thức có nghĩa là các nhà thiết kế hệ thống chịu trách nhiệm về khả năng tương thích đường sắt cung cấp.

ISO 11898-2 mô tả việc thực hiện điện được hình thành từ một cấu hình dòng cân bằng kết thúc đơn đa kết thúc với sự kết thúc điện trở ở mỗi đầu của mạng. Trong cấu hình này, trạng thái chi phối được xác định bởi một hoặc nhiều bộ phát chuyển đổi CAN− để cung cấp 0 V và (đồng thời) chuyển đổi CAN + thành điện áp mạng +5 V do đó tạo thành một đường dẫn hiện tại thông qua các điện trở kết thúc mạng. Như vậy các điện trở kết thúc tạo thành một thành phần thiết yếu của hệ thống tín hiệu và không chỉ để hạn chế sự phản xạ sóng ở tần số cao.

Trong trạng thái lặn, các đường tín hiệu và điện trở vẫn ở trạng thái trở kháng cao đối với cả hai đường tín hiệu. Điện áp trên cả hai CAN + và CAN− có xu hướng (yếu) hướng tới một đường giữa điện áp giữa các đường tín hiệu. Trạng thái lặn chỉ xuất hiện trên mạng khi không có bộ phát nào trên mạng đang thực hiện trạng thái chi phối.

Trong trạng thái trội, các đường tín hiệu và điện trở di chuyển đến trạng thái trở kháng thấp đối với các đường tín hiệu sao cho dòng điện chạy qua điện trở. CAN + điện áp có xu hướng +5 V và CAN− có xu hướng 0 V.

Không phân biệt trạng thái tín hiệu, các đường tín hiệu luôn ở trạng thái trở kháng thấp đối với nhau bằng các điện trở đầu cuối ở cuối mạng.

Cách thức báo hiệu này khác biệt đáng kể so với các công nghệ truyền dẫn đường cân bằng khác như RS-422/3, RS-485 , vv sử dụng các trình điều khiển / bộ thu dòng khác nhau và sử dụng hệ thống báo hiệu dựa trên điện áp chế độ vi sai của đường cân bằng 0 V. Nhiều truy cập trên các hệ thống như vậy thường dựa trên phương tiện truyền thông hỗ trợ ba trạng thái (hoạt động cao, hoạt động thấp và không hoạt động ba trạng thái) và được xử lý trong phạm vi thời gian. Nhiều truy cập trên mạng CAN đạt được bằng mạng logic điện của hệ thống chỉ hỗ trợ hai trạng thái tương tự về khái niệm với mạng 'có dây AND'.

Xem thêm chuyên mục:

Cảm ơn Anh Em đã quan tâm theo dõi.

► MÔ MEN XOẮN LÀ GÌ, CÔNG SUẤT VÀ Ý NGHĨA TRÊN Ô TÔ

Hy vọng bài viếtTìm Hiểu Về Mạng CAN Trên Ô Tô - Layershữu ích đối với Anh Em. Nếu thích bài viết này, hãy chia sẻ cùng với bạn bè và đừng quên kết nối với chúng tôi!