LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2014 (Ký tên và ghi rõ họ tên) PHẠM CÔNG SƠN ii LỜI CẢM ƠN Trong suố t quá triǹ h ho ̣c tâ ̣p và hoàn thành luâ ̣n văn này , tôi đã nhâ ̣n đƣơ ̣c sƣ̣ hƣớng dẫn , giúp đỡ quý báu của các thầy cô và các bạn cùng l ớp. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắ c tôi xin đƣơ ̣c bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Ban giám hiê ̣u , Phòng đào tạo Sau đa ̣i ho ̣c , Khoa Cơ Khí Động Lực trƣờng Đa ̣i Ho ̣c Sƣ Ph ạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã ta ̣o mo ̣i điề u kiê ̣n thuâ ̣n lơ ̣i giúp đỡ tôi trong quá triǹ h ho ̣c tâ ̣p và hoàn thành luâ ̣n văn.
Phó giáo sƣ- Tiế n si ̃ Đỗ Văn Dũng, ngƣời thầ y kính mế n đã hế t lòng giúp đỡ , dạy bảo , đô ̣ng viên và ta ̣o mo ̣i điề u kiê ̣n thuâ ̣n lơ ̣i cho tôi trong suố t quá trin ̀ h ho ̣c tâ ̣p và hoàn thành luâ ̣n văn tố t nghiê ̣p. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong hội đồng chấm luận văn đã cho tôi nhƣ̃ng đóng góp quý báu để hoàn chin ̉ h luâ ̣n văn này. Kính chúc ban giám hiệu, các thầy luôn mạnh khỏe, thành công và luôn là ngọn đuốc soi đƣờng cho thế hệ đàn em chúng em tiến bƣớc thành công hơn, vững chắc hơn trên con đƣờng khoa học tuy có khó khăn, thử thách nhƣng đầy thú vị này. Xin chân thành cảm ơn và chúc các thầy cô sức khỏe và thành đạt.
iii TÓM TẮT Hệ thống OBD-II đƣợc trang bị trên xe nhằm theo dõi tình trạng hoạt động của xe và giám sátmức độ ô nhiễm của động cơ. Đề tài thu thập dữ liệu thí nghiệm động cơ từ xanghiên cứu các ứng dụng của CAN, 3G, OBD-II để thiết kế hệ thống thu thập dữ liệu và chẩn đoán động cơ từ xaqua mạng 3G. Hệ thống này giúp Kỹ thuật viên, ngƣời lái xe theo dõi đƣợc tình trạng hoạt động của động cơ từ xa ở mọi thời điểm bằng mạng 3G. Để làm đƣợc điều này dữ liệu của các cảm biến và mã lỗi chẩn đoán sẽ đƣợc gửi tới máy chủ và từ máy chủ gửi tới kỹ thuật viên thông qua mạng 3G.
Với thời gian trễ trung bình khoảng 1000ms, từ xe cho tới kỹ thuật viên. Điều này thuận lợi cho việc theo dõi tình trạng hoạt động của động cơ và mức ô nhiễm của động cơ. ABSTRACT System OBD-II is equipped in the car in order to track state of activities and check the level of pollution of vehicle. The thesis collected experimental data of remote engine for the applications of CAN, 3G, OBD-II to create the system of collecting data and diagnose the remote vehicle through 3G network.
This system helps technicians and drivers track the working state of remote engine at any time with the network 3G. The data of sensors and fault codes of self diagnosis will be sent to host computer and from server sent to the technicians through the network 3G within the delay time of average about 1000ms from the car to the technician. It is convenient to track the state of operation and level of pollution of the engine. iv MỤC LỤC TRANG TỰA TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân.
i Lời cam đoan. ii Lời cảm ơn. iv Mục lục. v Danh sách các chữ viết tắt.
ix Danh sách các hình. xi Danh sách các bảng. xiii CHƢƠNG 1: DẪN NHẬP .1 Lý do chọn đề tài .2 Những đề tài trong và ngoài nƣớc .3 Mục tiêu của đề tài .4 Đối tƣợng nghiên cứu.5 Phƣơng pháp nghiên cứu. 4 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 Tổng quan về OBD-2 .2 Giắc chẩn đoán OBD-2 .3 Hoạt động của đèn báo lỗi .3 Các chuẩn giao tiếp OBD-2 .4 Giao thức chẩn đoán .5 Các chế độ hoạt động của OBD-2 .6 Giới thiệu về OBD-2 PIDs .7 Các chế độ hoạt động .8 PIDs và cách giải mã .9 Cách giải mã các PIDs đặc biệt .7 Mã hóa loại nhiên liệu .8 Quá trình truyền nhận dữ liệu sử dụng CAN - 11 bit .10 Tổng quan về VPN .1 Định nghĩa VPN .2 Lợi ích của VPN .3 Các thành phần cần thiết để tạo kết nối VPN .4 Các giao thức VPN.5 Thiết lập một kết nối VPN .6 Các dạng kết nối VPN .11 Các công nghệ truyền thông viễn thông.2 Thông số kỹ thuật .3 Ƣu nhƣợc điểm.4 Tình hình triển khai hạ tầng ở Việt Nam .2 Third-generation technology (3G) .2 Thông số kỹ thuật .3 Ƣu nhƣợc điểm của 3G .4 Tình hình triển khai hạ tầng ở Việt Nam .3 Kết luận lựa chọn .12 Các mô hình truyền thông viễn thông .2 Phƣơng thức hoạt động .3 Ƣu nhƣợc điểm của Embedded server .2 Machine To Machine .2 Phƣơng thức hoạt động .3 Ƣu nhƣợc điểm của Machine To Machine .3 VPN Client to site .2 Phƣơng thức hoạt động .3 Ƣu nhƣợc điểmVPN Client to site .13 Kết luận lựa chọn hình thức mô hình.
51 CHƢƠNG 3: MÔ HÌNH .2 Phƣơng thức hoạt động .3 Cụm thu thập dữ liệu trên xe. 61 CHƢƠNG 4: THỬ NGHIỆM .1 Phƣơng pháp đo trong thí nghiệm: .2 Kiểm nghiệm độ trễ của dữ liệu .3 Kiểm nghiệm tính năng đọc mã lỗi và xóa mã lỗi trên xe. 68 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .1 Kết quả đạt đƣợc .2 Các vấn đề chƣa đạt đƣợc .3 Hƣớng phát triển đề tài. 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
71 vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT 2G Second Generation 3G Third Generation ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line ALDL Assembly Line Diagnostic Link ARM Acorn RISC Machine ATM Asynchronous Transfer Mode BBB BeagleBone Black BTS Base Transceiver Station CAN Controller Area Networks CARB California Air Resources Board CDMA Code Division Multiple Access CF Consecutive Frame CN Core Network CP-2 Coreless Phone-2 DTC Diagnostic Trouble Codes EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution ECU Electronic Control Module EOBD European On Board Diagnostics ETSI European Telecommunications Standards Institute FCF Flow Control Frame FF First Frame GGSN Gateway GPRS Support Node GRE Generic Routing Encapsulation GPRS General Packet Radio Service GSM Global System for Mobile communications HSDPA High Speed Downlink Packet Access IMT-2000 International Mobile Telecommunications in the year 2000 IP Internet Protocol IPsec Internet Protocol Security ISP Internet Service Provider viii JOBD Japan On Board Diagnostics L2F Layer 2 Forwarding) L2TP Layer 2 Tunneling Protocol LAN Local Area Network MS Mobile Station OBD-II On-board diagnostics PIDs Parameter IDs PWM Pulse-Width Modulation PPP Point-to-Point Protocol PPTP Point-to-Point Tunneling Protocol QoS Quality of Service SAE Society of Automotive Engineers SDU Service Data Unit SF Single Fram SGSN Servicing GPRS Support Node SSTP Secure Socket Tunneling Protocol TCP/IP Transmission Control Protocol (TCP) and the Internet Protocol (IP) UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter UMTS Universal Mobile Telecommunnication System VPN Virtual Private Network WAN Wide Area Network ix DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Các dạng ký hiệu đèn Check .2: Sơ đồ khối chuẩn giao tiếp ISO 15765 CAN .3: Dạng sóng của giao thức ISO 15765 CAN .4: Mô hình mạng VPN .5:L2TP không cung cấp mã hóa .6: IPSec Cilent to IPSec Server .7: Point to Point Tunneling Protocol .8: Client to server VPN – Router .9:The non-VPN remote access setup .10:The Remote Access VPN setup Nhƣ bạn có thể suy ra từ hình 2.11: Cấu trúc mang GPRS .12: Kiến trúc phân lớp chất lƣợng dịch vụ trên mạng UMTS .13: Mô hình phân cấp dịch vụ .14: Mô hình Embedded web server .15:Mô hình Machine To Machine .16:VPN Client to site .1: Mô hình thu thập dữ liệu thí nghiệm động cơ từ xa.2: Hình nguyên lý thu thập dữ liệu thí nghiệm động cơ từ xa .3:Mô hình thực tế cụm thu thập dữ liệu trên xe .4: Mạch kit TS-STM32F107VCT6 .5: Lƣu đồ thuật toán của TS-STM32F107VCT6 .6: Máy tính nhúng BBB (BeagleBone Black) .7: Lƣu đồ thuật toán của BBB (BeagleBone Black) .9: Lƣu đồ thuật toán của Server .10: Giao diện kết nối SUPORTER và cụm thu thập dữ liệu trên xe.11: Giao diện của SUPORTER thể hiện tốc độ động cơ và tốc độ xe, nhiệt độ nƣớc làm mát .12: Giao diện của SUPORTER đọc mã lỗi và xóa mã lỗi.13: Lƣu đồ thuật toán của SURPORTER .1: Hàm Tick count trong LabVIEW.2: Thời gian trễ .3: Đƣờng chạy thử để kiểm nghiệm độ trể của dữ liệu .4: Đƣờng chạy thử để kiểm nghiệm tính năng độ và xóa mã lỗi. 68 xi DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Giắc chẩn đoán OBD-2 .2: Ý nghía ký tự trong một mã lỗi .3:Phƣơng thức truyền dữ liệu.4: Cấu trúc các loại khung truyền .5: Các chế độ hoạt động .6: Mã hóa Chế độ 1- PID01 .7: Cách mã hóa quá trình kiểm tra .8: Mã hóa Byte C và D ở động cơ xăng .9: Mã hóa Byte Cvà D ở động cơ diesel .10: Mã hóa Chế độ 1 -PID03 .11: Mã hóa Chế độ 1 -PID12 .13: Mã hóa Chế độ 1 -PID41 .14: Mã hóa Chế độ 3 đọc DTCs.15: Mã hóa loại nhiên liệu.16: Chức năng các bytes trong quá trình truyền .17: Chức năng các byte trong quá trình nhận .18: Độ tin cậy của mạng GPRS .19: Thông số độ trễ của GPRS .20:Tốc độ kênh truyền trong GPRS .21:Tốc độ cho các dịch vụ ứng dụng GPRS .22: Tổng quan mạng 3G/IMT-2000 .23: Bảng xác định các tham số cho từng lớp lƣu lƣợng .24: Phân lớp dịch vụ .25: Các yêu cầu về hoạt động cho các dịch vụ Thoại/Thời gian thực .26: Các yêu cầu về hoạt động cho các dịch vụ lớp tƣơng tác 2 chiều .27: Các yêu cầu về hoạt động cho dịch vụ luồng dữ liệu .28: Bảng so sánh tốc độ và độ trễ của công nghệ truyềnthông 3G và GPRS .1: Thống kê độ trễ của dữ liệu ngày Thứ Sáu .2:Độ trễ của dữ liệu ngày Chủ Nhật .3: Thống kê đọc xóa mã lỗi. 69 xiii CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài Trong tình hình hiện nay, với trọng tâm là đổi mới giáo dụcđại học, nhiều trƣờng Đại học, Caođẳngđang bắt đầu cải tiến cải tiến cáctrang thiết bịphòng thí nghiệm với mục tiêu là tăng cơhội tiếp cậncủa sinh viên với cácvấn đề thực tiễn. Trong quá trình học tậpnghiên cứu đƣợc thực hiện tại các phòng thí nghiệm, với các thiết bịthí nghiệm cũ lạchậu thì khôngđáp ứngđủ yêu cầu của ngƣờihọc, nếu trang bị đồng bộ, hiện đại thì chi phí quá cao.
Dođó, nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin trong cácphòng thí nghiệm nói chung và ngành Kỹ thuậtđộng cơ nhiệt nóiriêng, có thể giúp cho ngƣời học có thể mô phỏng quá trình thínghiệm trên máy tính cá nhân của mình với những thông số đầu vào cho trƣớc và kết quảphân tích nhanh, chính xác nhất.