CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Lý do chọn đề tài Việt Nam của ngày hôm nay là một Việt Nam đang rất phát triển về mọi mặt. Cuộc sống của người dân từ đó cũng được cải thiện tốt hơn lúc trước. Cùng với đó thì nhu cầu sở hữu xe hơi hay còn gọi là ô tô của người dân để phục vụ mục đích di chuyển, kinh doanh … hay chỉ là sưu tập xe theo đam mê của người dân ngày càng cao hơn.
Nắm bắt được các nhu cầu cấp thiết đó thì các tập đoàn ô tô lớn trên toàn cầu đã đầu tư vào thị trường Việt Nam rất nhiều mà chúng ta có thể kể đến như Toyota, Honda, Kia, Mazda, Mercedes-Benz… và gần đây có nổi lên một hãng xe của chính con người Việt Nam sản xuất là Vinfast. Nhìn tổng quan thị trường ô tô ngày nay cạnh tranh rất khốc liệt. Vì vậy các hãng xe luôn phải chú ý đầu tư phát triển mọi góc độ của xe. Không chỉ đơn thuần là động cơ, khung gầm, hộp số… mà tiêu chí lựa chọn xe ngày nay của người tiêu dùng còn dựa trên mẫu mã, tiện nghi, an toàn và bảo vệ môi trường.
Nhờ vậy mà khoa học công nghệ luôn được áp dụng lên các mẫu xe ngày nay một ngày nhiều hơn. Không thua gì việc chạy đua giữa các hãng xe. Mà các hãng điện thoại di dộng ngày nay cũng cạnh tranh với nhau rất khóc liệt. Điện thoại bây giờ không đơn thuần chỉ dành cho mục đích nghe gọi.
Điện thoại ngày nay rất thông mình, có thể hỗ trợ và đáp ứng nhu cầu của người dùng một cách tối ưu nhất.Nó giúp việc tương tác ngày nay giữa xe và người sử dụng xe không chỉ đơn thuần là tương tác thủ công như ngày trước. Xe hiện đại ngày nay có thể kết nối được thiết bị để có thể hỗ trợ người sử dụng giao tiếp tốt hơn. Điện thoại là một vật có thể được coi là bất ly thân của mọi cá nhân. Việc kết nối điện thoại để sử dụng một số thao tác như nghe gọi điện thoại hay chơi game…Ngoài ra, có thể kết nối điện thoại trực tiếp với ô tô thông qua màn hình DVD Android dùng để hiển thị các thông tin cần thiết của xe cho người sử dụng và cũng có thể phục vụ các mục đích khác của người sử dụng.
Thậm chí, từ điện thoại chúng ta cũng có thể điều khiển trực tiếp chiếc xe mà mình đang sở hữu. Để đánh giá được một chiếc xe có tân thời, thông minh và an toàn hay không. Đa số mọi người sẽ xem vào phần trang bị công nghệ trên xe. Với đề tài “Nghiên cứu, thiết lập giao diện tiện nghi thông minh trên ô tô sử dụng tín hiệu dữ liệu mạng CAN và các cảm biến chạy trên nền tảng Android” lần này nhóm chúng em muốn hướng đến việc khai thác dữ liệu từ điện thân xe với sự đồng hành của thầy Ths.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 1. Mục tiêu nghiên cứu − Tìm hiểu cơ sở lí thuyết, thiết kế, thi công app Android − Thiết kế app Android trên MIT app. − Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về giao tiếp mạng CAN, truyền dữ liệu không dây. 1 − Tạo bộ giải mã kết nối với cổng OBD II.
− Lấy thông tin điện thân xe trên sa bàn có sẵn và hiển thị lên màn hình Android. − Kết hợp phát triển nhiều giao diện thông minh, thân thiện với người dùng và thêm tính năng điều khiển bằng giọng nói. − Xây dựng mô hình màn hình Android trên sa bàn. Nhiệm vụ nghiên cứu − Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về thiết kế app cho Android.
− Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về giao tiếp mạng CAN, truyền dữ liệu không dây. − Thiết kế giao diện thông minh chạy trên nền tảng Android. − Thiết kế, thi công bộ giải mã tín hiệu, thu thập dữu liệu cho App tiện nghi. − Chạy thực nghiệm trên mô hình và trên xe hiện hành.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Mô hình mạng CAN xe Kia Morning 2011 -AT và xe Toyota Vios 2009. Sử dụng MIT app để xây dựng giao diện Android. Sau đó, thu thập, giải mã mạng CAN thông qua cổng OBD II. Sau đó xuất tín hiệu lên màn hình Android ô tô thông qua kết nối Bluetooth.
Cuối cùng, nghiên cứu điều khiển một số tính năng của xe bằng cách gửi đúng ID mạng CAN thông qua Bluetooth. Phương pháp nghiên cứu − Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu thiết kế giao diện Android bằng MIT app thông qua một số nguồn trên Internet. Tìm hiểu lý thuyết thu thập, giải mã tín hiệu mạng CAN và các hiển thị thông tin lên màn hình Android.Từ các yếu tố đó, tiến hành xây dựng mô hình giao diện tiện nghi thông minh trên sa bàn. − Phương pháp mô hình hóa: Thiết kế giao diện Android bằng cách kéo thả trên giao diện Block của MIT app.
Sử dụng Arduino Mega 2560 Compatible, module MCP2515 CAN Bus, module thu phát bluetooth HC-05 và màn hình Android SANTEK. Để tiến hành thu thập và hiển thị thông tin. Kế hoach thực hiện STT THỜI GIAN NỘI DUNG GHI CHÚ Tìm hiểu và thiết kế giao 1 Tháng 3,4/2022 diện trên Kodular. Tìm hiểu về mạng CAN để 2 Tháng 5/2022 nhận thông tin.
Thu thập dữ liệu trên mô 3 Tháng 6/2022 hình và trên xe để hiển thị trên màn hình Android. Xây dựng mô hình màn hình 4 Tháng 7/2022 Android và tiến hành lấy số liệu trên xe. Hoàn chỉnh báo cáo và báo 5 Tháng 8/2022 cáo đồ án tốt nghiệp.1 Kế hoạch và thời gian thực hiện kế hoạch 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Khái quát về mạng CAN 2.
Giới thiệu CAN bus Mạng CAN được phát triển lần đầu tiên bởi Robert Bosch GmbH, Đức vào năm 1986 khi họ được Mercedes yêu cầu phát triển một hệ thống liên lạc giữa ba ECU (bộ điều khiển điện tử) trên xe. Về mặt lý thuyết, mạng CAN có thể liên kết tới 2032 thiết bị (giả sử một nút với một mã ID) trên một mạng duy nhất. Nó cung cấp tốc độ truyền tốc độ cao lên đến 1 Mbits / giây, do đó cho phép điều khiển thời gian thực. CAN bus không đơn thuần gửi các khối dữ liệu lớn từ điểm này đến điểm kia thay vào đó sẽ gửi từ điểm này sang điểm kia thông qua máy chủ trung tâm.
Trong mạng CAN, nhiều dữ liệu quan trọng như nhiệt độ, tốc độ động cơ được truyền tới toàn bộ hệ thống, nhằm cung cấp dữ liệu chính xác và tin cậy cho mỗi điểm giao tiếp của hệ thống. Dựa trên đặc điểm thông số kỹ thuật của Bosch.0 của CAN được chia thành hai phần: • CAN tiêu chuẩn (Phiên bản 2.0A): sử dụng ID (Identifier) 11 bit. • CAN mở rộng (Phiên bản 2.0B): sử dụng ID 29 bit. Hai phần được định nghĩa bởi các ID khác nhau của thông điệp, với sự khác biệt chính là độ dài mã ID.
Có hai tiêu chuẩn ISO cho CAN. Sự khác biệt là ở lớp vật lý: ISO 11898 xử lý các ứng dụng tốc độ cao lên đến 1Mbit / giây và ISO 11519 có giới hạn trên là 125kbit / giây. CAN bus – Controller Area Network (CAN hoặc CAN Bus) là công nghệ mạng nối tiếp, tốc độ cao, bán song công, hai dây. Ban đầu CAN được thiết kế dành cho ngành công nghiệp ô tô, tuy nhiên hiện nay CAN cũng đã trở thành một tiêu chuẩn phổ biến trong tự động hóa công nghiệp và các ngành khác.
Mạng CAN giúp vi điều khiển và thiết bị kết nối với nhau mà không phải thông qua vi điều khiển. Hiện nay, mạng CAN được chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ISO 11898. Hai dây chính của mạng là CAN-High speed (CAN-H) và CAN-Low speed (CAN-L). CAN-H: dựa theo tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế (ISO) ISO 11898-2 ban đầu mạng CAN có tốc độ truyền từ 125kBit/s đến 1MBit/s, CAN-H có điện áp cao, thường là 0V khi bus không truyền và nhận dữ liệu và ở mức hoạt động thì điện áp là 2,5-3,5V.
CAN-L: Chuẩn ISO 11898-3 được phát hành ngay sau đó dành cho CAN-LOW có tốc độ truyền từ 5kBit/s đến 125 kBit/s, CAN-L có điện áp thấp, thường là 1,5-2,5V khi bus không truyền hay nhận dữ liệu. Bus CAN là bus vi sai gồm: 4 Dây cáp gồm hai dây riêng biệt được gọi là CAN-H (CAN High) và CAN-L (CAN Low). Tùy vào mỗi ứng dụng mà hai dây này có thể là dây xoắn kép hay cáp quang. Ngoài ra, dây cáp còn có vỏ bọc chống nhiễu, vỏ được nối đến một điện áp tham khảo hoặc GND.
CAN-H có điện áp cao, thường là 0V khi bus không truyền, nhận dữ liệu. CAN-L có điện áp thấp, thường là +5V khi bus không truyền, nhận dữ liệu. Bus CAN là bus vi sai, khi dữ liệu được truyền trên bus, điện áp trên CAN-H và CAN-L sẽ thay đổi, mức logic 0/1 sẽ được xác định căn cứ trên sự chênh lệch (sai lệch) điện áp giữa CAN-H và CAN-L.1 Dây cáp mạng CAN Điện trở đầu cuối của đường dây là 120Ω. Các trạng thái truyền dữ liệu trong mạng CAN: Dựa vào mức chênh lệch điện áp trong quá trình hoạt động mạng CAN có các mức hoạt động sau: - Mức dominant, nghĩa là "mức trội" hay "mức chiếm ưu thế", là mức logic 0.
- Mức recessive, nghĩa là "mức lặn" hay "mức ẩn", là mức logic 1.2 Mức điện áp trên đường CAN-H và CAN- L khi truyền dữ liệu Quan sát trên hình 2.2 có thể nhận thấy. Mức áp trên bus CAN trong tầm từ -2V trên CAN-L, đến +7V trên CAN-H nhưng được sử dụng phổ biến là 0V trên CAN-L và +5V trên CAN-H khi dùng ở tốc tộ cao 1Mbit/s. Đối với dây CAN-H sẽ có điện áp là 5V khi ở trạng thái không hoạt động và sẽ bị sụt mất 1,5V khi hoạt động. Vậy nên, ở mức điện áp hoạt động là 3,5V sẽ được quy định là mức trội và 2,5V sẽ được quy định là mức lặn.
Còn với CAN-L thì sẽ có điện áp là 0V khi không truyền dữ liệu. Khi hoạt động thì điện áp sẽ tăng lên 1,5V. Còn ở mức lặn sẽ là 2,5V. Trạng thái bus dựa vào sự sai lệch áp giữa CAN-H và CAN-L.
Cụ thể, nếu sai lệch điện áp thấp hơn điệp áp ngưỡng tối thiểu thì đó là mức recessive (mức 1), thường dưới +0. Nếu sai lệch điện áp cao hơn điện áp ngưỡng tối thiểu thì đó là mức dominant (mức 0), thường trên +0. Nếu sai lệch áp rơi vào khoảng từ 0.9V thì không thể phân biệt được mức logic và gây sai dữ liệu.3 Xác định mức logic thông qua sai lệch điện áp của CAN-H và CAN-L 6 2. Node trong mạng CAN Hình 2.