Chương 1: Tổng quan. - Chương 2: Cơ sở lý thuyết. - Chương 3: Sơ lược về phần cứng và phần mềm. - Chương 4: Thực nghiệm mô hình hệ thống hiển thị thông tin trên ô tô.
- Chương 5: Kết luận và kiến nghị. Hệ thống hiển thị thông tin trên ô tô: 2. Tổng quát về hệ thống hiển thị thông tin trên ô tô: Thiết bị di động thông minh đã tác động rất lớn đến nhu cầu về màn hình trong mọi lĩnh vực của cuộc sống và làm gia tăng đáng kể kỳ vọng của người tiêu dùng, kể cả đối với ô tô. Những đổi mới công nghệ từ thị trường tiêu dùng đang được áp dụng trên ô tô ngày càng nhiều.
Màn hình là một phần không thể thiếu của ô tô ngày nay. Hơn 30 năm trước, hệ thống định vị đầu tiên được đưa vào ô tô, sau đó phát triển thành màn hình thông tin trung tâm (CID). Trong khi đó, nhiều ứng dụng hơn đã được hiện thực hóa với các màn hình như cụm đồng hồ, chụp đầu và gương điện tử. Song song đó, màn hình cũng được sử dụng cho các ứng dụng khác trên xe, chẳng hạn cho mục đích giải trí.
Khi các chức năng và khả năng trong xe ngày càng được mở rộng, cần có những xung lực mới cho giao diện người dùng. Điều này đã dẫn đến nhiều đổi mới trong lĩnh vực điều khiển bằng cảm ứng và cử chỉ có ý nghĩa với công nghệ hiển thị phù hợp: Màn hình là thành phần trung tâm cho các khái niệm giao diện người dùng trong tương lai. Hệ thống thông tin hiển thị trên màn hình bao gồm: - Các đồng hồ: Đồng hồ tốc độ xe (speedometer) Đồng hồ đo quãng đường (odometer) Đồng hồ tốc độ động cơ (tachometer) Đồng hồ áp lực nhớt Đồng hồ nhiệt độ nước làm mát. Đồng hồ báo nhiên liệu - Các đèn báo: 4 Hình 2.1 Đèn tín hiệu trên ô tô.
Hệ thống thông tin hỗ trợ người lái: 2. Hình ảnh: Có 3 dạng hiển thị hình ảnh: - Đèn báo (đỏ, vàng, xanh) là những ký hiệu, đèn báo trên bảng đồng hồ lái xe ô tô mang ý nghĩa cảnh báo tình trạng hoạt động các bộ phận của xe, hỗ trợ thông tin hữu ích cho người lái. Những ký hiệu, đèn báo trên bảng đồng hồ lái trên xe ô tô hiện nay không chỉ giúp cảnh báo những hệ thống hoạt động cơ bản của xe ô tô như tình trạng nhiên liệu, tình trạng động cơ, hệ thống chiếu sáng, cảnh báo phanh tay. mà còn cảnh báo những hệ thống, công nghệ hỗ trợ lái được trang bị trên nhiều mẫu xe hiện đại ngày nay như ga tự động, hỗ trợ đỗ xe, hỗ trợ đỗ đèo.
Việc nắm bắt các thông tin cảnh báo trên bảng đồng hồ lái sẽ giúp người lái xe kiểm soát tốt hơn chiếc xe của mình, giúp lái xe một cách an toàn cũng như phòng ngừa những hư hỏng các hệ thống của xe. - Đồng hồ (kim và số) về cơ bản, bất kỳ một bảng đồng hồ lái trên xe ô tô nào cũng chia thành 4 cụm đồng hồ chính: + Đồng hồ báo vòng tua máy (RPM hay vòng/phút) + Đồng hồ tốc độ xe (Km/h) + Đồng hồ nhiệt độ nước làm mát động cơ 5 + Đồng hồ báo mức nhiên liệu trong xe Hình 2.2 Chi tiết cụm đồng hồ lái trên xe ô tô. Âm thanh: - Đơn sắc - Đa sắc (giọng người) 2. Xúc giác: Nhiều mẫu xe ô tô hiện nay đã cho ra mắt nhiều mẫu công nghệ cảm ứng xúc giác, ví dụ điển hình như “Haptivity”, đây là một trong các loại công nghệ tái tạo cảm giác nhấn một nút bấm thực tế khi điều hướng trên màn hình bảng điều khiển ảo lớn.
Ngoài ra một số mẫu xe hơi còn tích hợp một loa rung mà sử dụng yếu tố piezo để tạo ra âm thanh chất lượng cao và sống động hơn, cũng như loa rung trong gối tựa đầu của tài xế giúp tài xế có thể cảm nhận được khi có cảnh báo. Tổng quan về mạng giao tiếp trên ô tô: 2. Mạng giao tiếp ô tô: Mạng giao tiếp ô tô nói riêng và cũng như mạng giao tiếp trên tất cả các phương tiện giao thông nói chung (Vehicle Bus) là hệ thống gồm nhiều hộp điều khiển trên cùng một chiếc xe bao gồm các loại như sau: ECM, TCM, BCM, ABS… Khi hoạt động, chúng có thể giao tiếp để trao đổi thông tin qua lại với nhau mà không cần phải tăng thêm số lượng dây dẫn để đáp ứng nhu cầu đó. Nhằm tối ưu cho việc điều khiển và hạn chế dây dẫn, ngày nay, tất cả các phương tiện từ ô tô con, xe tải, đầu kéo, máy công trình, máy bay, xe quân sự, thậm chí cả xe máy cũng đều sử dụng mạng giao tiếp.
Mạng giao tiếp trên ô tô sử dụng chỉ 1 hoặc 2 dây dẫn nhưng dữ liệu truyền tải rất nhiều và với tốc độ truyền tải cực nhanh. Mỗi hộp điều khiển trên ô tô đều có thể biết được thông tin của các hộp khác, tuy nhiên, nó chỉ tiếp nhận thông tin mà nó xem là quan trọng và cần thiết, còn lại sẽ bị loại bỏ. Có thể nhận biết mạng giao tiếp trên ô tô thông qua đặc điểm về đường dây điện dẫn, nếu ta thấy 2 sợi dây xoắn lại với nhau thì đó chính là mạng giao tiếp. Cùng với sự phát triển không ngừng mỗi ngày của ngành công nghệ ô tô thì nhu cầu về sự toàn diện của một chiếc xe càng trở nên khắt khe hơn ví dụ như là sự liên kết giao tiếp giữa các bộ phận trên xe sẽ gọn hơn, tiết kiệm về thời gian cũng như chi phí sản xuất mà vẫn đạt được kết qủa tốt nhất là phương thức giao tiếp truyền nhận thông tin được nhiều và nhanh chóng.
Ngày nay một chiếc xe ô tô châu Âu ở phân khúc tầm trung đã trung bình có khoảng 30 hộp điều khiển khác nhau chưa kể đến một chiếc xe hạng sang thì con số hộp điều khiển có thể lên đến hàng trăm hộp. Ngay cả trên hệ thống điều khiển ghế ngồi, điều khiển gương, điều khiển mở cốp, điều khiển âm thanh… đều có một hộp điều khiển riêng. Tất cả các hộp này đều được kết nối với nhau để nhận tín hiệu của nhau. Ví dụ: Hộp điều khiển hộp số TCM sẽ lấy tín hiệu tốc độ động cơ, tín hiệu bàn đạp ga để điều khiển sang số; tín hiệu tốc độ xe hiển thị trên đồng hồ táp lô lấy từ hộp điều khiển hộp số hoặc lấy từ hộp ABS cho thấy chúng có mối mối quan hệ với nhau.
Với sự ra đời của các hệ thống điều khiển điện tử đã làm giảm số lượng dây điện trên ô tô xuống mức tối đa, làm giảm chi phí sản xuất, tối ưu hóa không gian cho xe, tăng độ chính xác cho những khâu xử lý và đặc biệt rất ít lỗi trên hệ thống so với khi không sử dụng hệ thống điều khiển điện tử. 7 Khi nhu cầu về an toàn, tiện lợi và độ chính xác cao, đòi hỏi phải có một sự liên kết giữa tất cả các hộp điều khiển lại với nhau để có thể trao đổi thông tin giữa các hộp điều khiển một cách nhanh chóng, kịp thời và chính xác. Và mạng giao tiếp ô tô ngày nay là giải pháp tối ưu để giải quyết các vấn đề trên. Các loại giao thức giao tiếp trên ô tô: Các loại giao thức phổ biến trên ô tô hiện nay: - A²B - (Automotive Audio Bus) là một giao thức phân phối âm thanh được phát triển bởi Analog Devices.
- Byteflight là cơ sở dữ liệu ô tô do BMW và các đối tác Motorola, Elmos Semiconductor và Infineon tạo ra để giải quyết nhu cầu về một phương tiện giao tiếp điện tử quan trọng về an toàn, có khả năng chịu lỗi giữa các linh kiện ô tô. - CAN – (Controller Area Network) an inexpensive low-speed serial bus for interconnecting automotive components - D2B – (Domestic Digital Bus) là công nghệ truyền thông sợi quang dựa trên vòng đẳng thời gian, với băng thông 12 Mbit / s. - FlexRay – một giao thức tốc độ cao có mục đích chung với các tính năng quan trọng về an toàn - IDB-1394 là một giao diện tiêu chuẩn cho một bus nối tiếp để truyền tốc độ cao và truyền dữ liệu thời gian thực - IEBus là kỹ thuật của bus truyền thông “giữa các thiết bị trong xe hoặc khung” - J1939 and ISO 11783 – sự điều chỉnh của CAN cho xe thương mại (J1939) và xe nông nghiệp (ISO 11783) - Keyword Protocol 2000 (KWP2000) – một giao thức dành cho các thiết bị chẩn đoán ô tô (chạy trên một dòng nối tiếp hoặc qua CAN - LIN – (Local Interconnect Network) là một giao thức mạng nối tiếp được sử dụng để liên lạc giữa các bộ phận trong xe. - MOST – (Media Oriented Systems Transport) là một giao diện đa phương tiện tốc độ cao.
- SPI - VAN – (Vehicle Area Network) - Ethernet (K-line) 8 Tuy nhiên, trong tương lai các xe tự hành hoàn toàn thì khối lượng dữ liệu và tốc độ truyền dẫn phải rất lớn. Để duy trì an toàn cho người lái, tốc độ các mạng như CAN và FlexRay đang áp dụng nhiều nhất hiện nay cũng không thể đáp ứng được. Do đó, mạng giao tiếp có thể được sử dụng phải kể đến Ethernet TSN (Time-Sensitive Networking), Ethernet AVB (Audio Video Bridging). Yêu cầu về mạng giao tiếp: 2.
Tốc độ truyền dữ liệu: Là một đơn vị cho biết khối lượng thông tin đã được truyền trong một đơn vị thời gian. Đơn vị truyền dữ liệu nhỏ nhất sẽ là bit và tốc độ truyền dữ liệu thường được chỉ định là bit/giây. Tên gọi “data transfer rate” là cái tên quen thuộc nhưng ngoài ra còn có một số các tên gọi khác cùng biểu thị ý nghĩa tương tự ví dụ như: transfer rate, data rate, bit rate hay baud rate. Tùy thuộc vào từng ứng dụng cụ thể mà người dùng sẽ có các yêu cầu khác nhau về tốc độ truyền sao cho phù hợp.
Tốc độ truyền càng diễn ra nhanh thì vấn đề về độ tin cậy và hạn chế lỗi sẽ càng gây ra nhiều áp lực cho quá trình phát triển đồng thời giá thành sản xuất sẽ tăng lên khá cao. Tốc độ càng chậm thì lại tồn tại vấn đề về mật độ băng thông và độ trễ truyền tin. Ngoài ra, tốc độ truyền dữ liệu còn phụ thuộc vào chiều dài đường truyền.1 Các loại giao thức truyền thông hay sử dụng trên ô tô.