รถคอมพิวเตอร์ของคุณ: ECUs และเครือข่ายพื้นที่ควบคุม

เนื้อหา

• หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์
• เครือข่ายพื้นที่ควบคุม
• ไม่มีข้อบกพร่องไม่มีความเครียด - คู่มือแบบเป็นขั้นตอนเพื่อสร้างซอฟต์แวร์ที่เปลี่ยนแปลงชีวิตโดยไม่ทำลายชีวิตของคุณ
• การวินิจฉัยออนบอร์ด (OBD)
• ข้อสรุป

ที่มา: Locha79 / Dreamstime.com

Takeaway:

เช่นเดียวกับองค์กรขนาดใหญ่ที่มีแผนกต่างๆรถยนต์ของคุณมีระบบมากมายที่ต้องสื่อสารซึ่งกันและกันเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง สิ่งนี้จัดการโดย Network Area Controller

ในปีที่ผ่านมาช่างต้นไม้เงาสามารถวินิจฉัยและซ่อมแซมรถยนต์ของเขาเองได้อย่างเรียบง่าย วันนี้อาจต้องใช้ความซับซ้อนทางเทคนิคมากขึ้นและความรู้คอมพิวเตอร์ รถของคุณเป็นมากกว่ายานพาหนะทางกล - มันเป็นระบบคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนมาก ที่จริงแล้วรถยนต์ของคุณอาจมีชุดของโหนดคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมโยงกับสถาปัตยกรรมเครือข่ายรถบัส โหนเรียกว่า ECUs และโทโพโลยีบัสเรียกว่า Controller Area Network (CAN)

หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์

Electronic control unit (ECU) เป็นคำศัพท์ทั่วไปสำหรับอุปกรณ์ที่ควบคุมระบบไฟฟ้าในรถยนต์ของวันนี้ ECUs มีหลายประเภทและฟังก์ชั่นของพวกเขาก็แตกต่างกันไป รถยนต์ที่ได้รับการออกแบบอย่างสูงบางคันอาจมี ECU ได้มากถึง 100 คัน ทำหน้าที่ต่าง ๆ รวมไปถึง:

• ระบบควบคุม
• ควบคุมการส่งกำลัง
• การควบคุมเบรก
• ช่วยเรื่องความเร็ว
• อุทยานช่วย
• ระบบควบคุมสภาพอากาศอัตโนมัติ
• การควบคุมแรงฉุด
• การควบคุมระบบเบรกป้องกันล้อล็อก

ระบบการตั้งชื่ออาจแตกต่างกันในหมู่ผู้ผลิตรถยนต์ ECU ที่จัดการเครื่องยนต์เรียกว่าโมดูลควบคุมเครื่องยนต์ (ECM) หรือหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ECU) การใช้งาน ECU ซ้ำซ้อนเพื่ออ้างถึงชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปหรือโมดูลควบคุมเครื่องยนต์เฉพาะอาจเป็นสาเหตุของความสับสน บ่อยครั้งที่โมดูลควบคุมเครื่องยนต์และหน่วยควบคุมการส่งกำลังรวมอยู่ใน ECU ที่เรียกว่าโมดูลควบคุมระบบส่งกำลัง (PCM) หลายคนคิดว่า ECM หรือ PCM เป็น "CPU" ของรถยนต์ ความจริงก็คือ ECUs ต่าง ๆ ที่ติดตั้งทั่วทั้งรถมีการทำงานที่แตกต่างกันและทำหน้าที่เป็นโหนดเดี่ยวภายในสถาปัตยกรรมเครือข่ายรถยนต์ (สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่พบในรถยนต์สมัยใหม่ดูการซื้อรถยนต์ใหม่ ... เอ่อคอมพิวเตอร์)

ผู้ผลิตได้ดำเนินการตามเป้าหมายที่ทะเยอทะยานในการปรับปรุงและพัฒนาเทคโนโลยียานยนต์ของตน Computerworld มีรายชื่อ 10 ความก้าวหน้าที่สำคัญด้านเทคโนโลยีรถยนต์ในปี 2559 เป็นไปได้อย่างมากเนื่องจากสภาพแวดล้อมคอมพิวเตอร์ใหม่และกำลังพัฒนา ด้วยความช่วยเหลือของคอมพิวเตอร์ออนบอร์ดผู้ออกแบบมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในหลาย ๆ ด้านเช่นการกำหนดเป้าหมายอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงในอุดมคติที่ 14.7 ต่อ 1

ECUs ทำให้กระบวนการปรับปรุงเหล่านี้เป็นไปโดยอัตโนมัติและตามเวลาจริง ในระบบวงปิดเซ็นเซอร์หลายตัวรวบรวมข้อมูลจากเครือข่ายและคำสั่งให้กับแอคชูเอเตอร์ที่ให้การแทรกแซงที่จำเป็นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด เอาต์พุตของเซ็นเซอร์บอกระบบว่ารถกำลังทำอะไร จากนั้นอินพุตของคำแนะนำใหม่จะทำการแก้ไขที่จำเป็น ECUs ใช้ประโยชน์จากข้อมูลที่ได้รับจากเซ็นเซอร์เช่นนี้:

• เซ็นเซอร์อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นเครื่องยนต์
• เซ็นเซอร์อุณหภูมิอากาศ
• เซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์ของ Manifold
• เซ็นเซอร์วัดมวลอากาศ
• เครื่องควบคุมอากาศเดินเบา
• เซ็นเซอร์เพลาข้อเหวี่ยง
• เซ็นเซอร์เพลาลูกเบี้ยว
• เซ็นเซอร์ออกซิเจน
• เซ็นเซอร์เคาะ

ส่วนประกอบของ ECU ประกอบด้วยตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิตอลตัวแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นอนาล็อกเครื่องปรับสภาพสัญญาณชิปสื่อสารกลุ่มเครื่องมือและเซ็นเซอร์อัจฉริยะ ข้อมูลที่อาจเป็นแบบอะนาล็อกสามารถแปลงเป็นดิจิตอลเพื่อการประมวลผลทางอิเล็กทรอนิกส์ ข้อมูลทั้งหมดจะถูกส่งไปตามโครงสร้างของรถบัสที่เรียกว่า ...

เครือข่ายพื้นที่ควบคุม

นี่คือเครือข่ายคอมพิวเตอร์ดิจิทัลที่สื่อสารกับ ECU ต่าง ๆ ทั่วรถยนต์ แต่ละ ECU ECU จัดการอินพุตและเอาต์พุตของข้อมูลเนื่องจากมันเชื่อมต่อกับส่วนประกอบเชิงกลและไฟฟ้าของยานพาหนะ อินพุตเช่นอุณหภูมิห้อง, อุณหภูมิน้ำหล่อเย็น, การไหลของอากาศและตำแหน่งการเร่งความเร็วจะถูกประมวลผลและเริ่มทำงานเช่นการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง, เวลาในการจุดระเบิด, เทอร์โบบูสต์และอื่น ๆ เครือข่าย CAN ให้การตอบกลับอย่างต่อเนื่อง

สามารถเปรียบเทียบโปรโตคอลสแตกโปรโตคอลกับชั้นล่างสองชั้นของรุ่น OSI ชั้นกายภาพของ OSI มีความสัมพันธ์กับชั้นทางกายภาพสามแห่งในโมเดล CAN ชั้นข้อมูลเชื่อมโยงพบความเท่าเทียมกันกับการเชื่อมโยงตรรกะควบคุม (LLC) และการควบคุมการเข้าถึงสื่อ (MAC) ชั้นในสามารถ คุณสามารถค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีได้ใน ISO 11898-1: 2015 - ยานพาหนะถนน - เครือข่ายพื้นที่ควบคุม (CAN)

ไม่มีข้อบกพร่องไม่มีความเครียด - คู่มือแบบเป็นขั้นตอนเพื่อสร้างซอฟต์แวร์ที่เปลี่ยนแปลงชีวิตโดยไม่ทำลายชีวิตของคุณ

คุณไม่สามารถพัฒนาทักษะการเขียนโปรแกรมของคุณเมื่อไม่มีใครใส่ใจคุณภาพของซอฟต์แวร์

โรเบิร์ตบ๊อช GmbH ได้รับการแนะนำให้รู้จักกับบัสคอนโทรลเลอร์เครือข่ายในปี 1983 โหนด CAN แต่ละอันประกอบด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์คอนโทรลเลอร์ CAN และตัวรับส่งสัญญาณ CAN CAN เป็นโปรโตคอลแบบใช้ฐานที่ใช้ตัวระบุ 11 บิต (รูปแบบมาตรฐาน) หรือตัวระบุ 29 บิต (รูปแบบเพิ่มเติมด้วย 18 บิตเพิ่มเติม)ส่วนประกอบของบัสประกอบด้วยฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ (จริง ๆ แล้วเฟิร์มแวร์) ซึ่งสามารถปรับแต่งและแก้ไขได้ด้วยชิปหรือคำสั่งซอฟต์แวร์เพิ่มเติม

สามารถใช้กระบวนการอนุญาโตตุลาการเพื่อควบคุมการรับส่งข้อมูลซึ่งคล้ายกับ CSMA / CD ในโปรโตคอลอีเธอร์เน็ต ภายในเทคโนโลยีรถยนต์สามารถเสริมด้วยวิธีอื่นเช่น Flexray ซึ่งใช้ TDMA และทำงานได้สูงถึง 10 เมกะบิตต่อวินาทีหรือ Local Interconnect Network (LIN) ซึ่งเป็นโปรโตคอลเครือข่ายอนุกรมแบบลวดเดียว มีการพิจารณาบางอย่างเพื่อแทนที่ Flexray ด้วย Ethernet ซึ่งจะให้ประโยชน์ที่โดดเด่นบางอย่าง CAN bus เป็นหนึ่งในห้าโปรโตคอลมาตรฐานที่เทคโนโลยีรู้จัก ...

การวินิจฉัยออนบอร์ด (OBD)

OBD-II แทนที่ OBD เดิมในปี 1996 เป้าหมายเริ่มแรกคือการจัดการการปล่อยมลพิษให้เป็นไปตามกฎระเบียบของรัฐบาลมาตรฐานที่ใหม่กว่านั้นได้รับการพัฒนาเพื่อให้รวมฟังก์ชั่นการใช้งานมากมาย ในฐานะที่เป็นการวินิจฉัยทางดิจิตอล OBD-II ใช้ประโยชน์จากฐานข้อมูลขนาดใหญ่ของรหัสซึ่งคุณสามารถค้นหาได้ที่ http://www.troublecodes.net/ ตัวอย่างเช่นรหัส P0171 เป็นรหัสระบบส่งกำลังทั่วไปที่หมายถึง“ ระบบน้อยเกินไป” รหัสห้าหลักแสดงด้วยวิธีนี้:

• - พื้นที่ (ร่างกาย, แชสซี, Powertrain, U - เครือข่าย)
• # - รหัสของผู้ผลิต
• # - ระบบ
• # - ปัญหาเฉพาะ
• # - ปัญหาเฉพาะ

คุณสามารถดึงรหัส OBD-II จากรถของคุณได้หลายวิธี ร้านค้าอะไหล่รถยนต์ส่วนใหญ่จะนำอุปกรณ์ที่ต่อเข้ากับพอร์ตคอมพิวเตอร์ออกมาภายใต้เส้นประของคุณ หรือคุณอาจได้รับเครื่องมือสแกนเนอร์ด้วยตัวเองและอ่านรหัสตามที่อธิบายโดย Wikihow คุณสามารถแฮกคอมพิวเตอร์ของรถด้วยสายเคเบิลที่ถูกต้องแลปทอปและซอฟต์แวร์เฉพาะ อินเทอร์เฟซกราฟิกบางตัวสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกอย่างมากเกี่ยวกับการทำงานภายในของคอมพิวเตอร์รถยนต์ของคุณ เพิ่งทราบว่าการแฮ็คใด ๆ ที่คุณทำนั้นเป็นความเสี่ยงของคุณเองและไม่แนะนำโดยเว็บไซต์นี้! (หากต้องการเรียนรู้เกี่ยวกับการเชื่อมต่อระบบคลาวด์ในรถยนต์ดูการคำนวณแบบคลาวด์สำหรับยานพาหนะ: รถยนต์ไฮเทคในวันพรุ่งนี้)

ข้อสรุป

เราได้กล่าวว่ารถยนต์ของคุณเป็นคอมพิวเตอร์ ที่จริงแล้วดูเหมือนว่ารถของคุณทำจากคอมพิวเตอร์หลายเครื่องในเครือข่ายที่ซับซ้อน ไมโครโปรเซสเซอร์ในรถยนต์รุ่นหลังของคุณอาจให้การควบคุมเครื่องยนต์ที่ซับซ้อนการวินิจฉัยขั้นสูงคุณสมบัติด้านความปลอดภัยหรือความสะดวกสบายใหม่และแม้กระทั่งลดการเดินสาย ประโยชน์ของการประมวลผลยานพาหนะที่ล้ำสมัยนี้นำเสนอข้อได้เปรียบอย่างมาก - แต่บางคนก็บอกว่าความเรียบง่ายของการซ่อมรถยนต์ในบ้านหายไปนาน

ฉันใช้เวลาหลายชั่วโมงในการเป็นเด็กน้อยที่ทำงานเคียงข้างพ่อของฉันในยานพาหนะของเรา - การสับเปลี่ยนชิ้นส่วน, ปรับเวลา, จัดการส่วนผสมของเชื้อเพลิง, ทำงานกับเบรค - คุณตั้งชื่อมัน เขาเคยเป็นช่างบินในสงครามโลกครั้งที่สองและทำงานเป็นช่างไฟฟ้าในโรงงานได้ 32 ปี ฉันไม่เคยนึกเลยว่าความเข้าใจของฉันจะทำให้เขามีเทียนเมื่อต้องซ่อมรถยนต์ ตอนนี้ฉันสงสัยว่าทุกปีในฐานะวิศวกรเครือข่ายอาจสมัครที่นี่หรือไม่ ฉันยังสงสัยด้วยว่าจะต้องใช้เวลานานเท่าใดสำหรับรถยนต์ในการตระหนักรู้ในตนเองเช่น KITT ของรถยนต์ของ David Hasselhoff ในซีรีส์เรื่อง "Knight Rider" คุณไม่สามารถหยุดความคืบหน้า