Trong công nghệ xe hơi, những thiết bị như Immobilizer hay điều khiển từ xa không dùng chìa khóa đã trở nên khá phổ biến. Bên cạnh đó, với những tính năng mới như “Passive Entry“ hay “Passive Start” được đưa vào ứng dụng, người sử dụng xe giờ đây còn được hỗ trợ thêm nhiều tùy chọn điều khiển rất đa dạng và tiện lợi khác nữa. Những sản phẩm ứng dụng công nghệ RFID được cung cấp bởi Texas Instruments (TI) với những đặc trưng rất riêng biệt sẽ cho phép các nhà thiết kế dễ dàng thực hiện các hệ thống điều khiển như vậy. Bài báo sau xin giới thiệu một giải pháp của TI có thể dùng để phát triển các hệ thống điều khiển truy nhập xe hơi hiện đại.
Trên hình là sơ đồ mô tả khái quát một hệ thống điều khiển ô tô điển hình. Hệ thống được chia làm 2 phần: phần bên phía xe (Car side) và phần bên phía điều khiển từ xa- hay đựơc gọi phía Key Fob. Key Fob có thể hiểu đơn giản gồm một chìa khóa từ để khởi động xe + một thiết bị nhỏ gọn, thực hiện được một số tiện ích của xe như khóa/mở cửa xe, bật đèn xe, mở mui xe…thông qua điều khiển từ xa. (Xem Key Fob side trên hình).
Tất cả các thiết bị bên phía xe được tối ưu và tích hợp toàn bộ vào module điều khiển trung tâm ( Central Body Control Module- BCM). Ăngten tần số thấp (LF) được kết nối với trạm cơ sở tần số thấp ( LF Base Station) qua một dây cáp có chiều dài khoảng 13 feet (4m). Chiều dài của cáp này có thể thay đổi mà không làm ảnh hưởng tới sự tương thích với trạm cơ sở. Việc tích hợp trạm cơ sở vào hệ thống đã giúp làm giảm đáng kể các thiết bị cũng như không gian để lắp đặt các thiết bị đó.
Tiếp theo, hãy xem xét các module trong hệ thống.
Immobilizer
Giao tiếp Immobilizer tần số thấp trong các thiết bị của TI hoạt động theo kiểu truyền nhận “half-duplex” (đơn công)- một kiểu truyền nhận này được sử dụng khá rộng rãi. Các ăngten tần số thấp (LF) có thể đặt vào trong module điều khiển một cách linh động. Module Immobilizer sẽ có ở cả bên Key Fob và bên Car Side. Các module này hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Với các module Immobilizer, xe sẽ chỉ khởi động khi nó xác nhận chìa khóa sử dụng có mã từ phù hợp. Nhờ thế, tính an toàn của xe sẽ cao hơn. Giao tiếp Immobilizer có thể hoạt động mà không cần cấp riêng nguồn vào.
Remote Keyless Entry (RKE)
Remote Keyless Entry-có thể gọi là bộ điều khiển cửa từ xa không dùng chìa khóa. RKE nằm bên phía Key Fob trên hình. Controller Entry Device ( thiết bị điều khiển cửa) sẽ có nhiệm vụ quản lý truyền thông Immobilizer và các tương tác nút ấn. Trong trạng thái ngủ, các thiết bị sẽ hoạt động ở chế độ công suất thấp với dòng tiêu thụ chỉ cỡ 60nA. Khi ấn một nút nào đó, thiết bị sẽ “ tỉnh giấc” và điều khiển một bộ thu phát UHF ở bên ngoài.
RKE có thể lưu được các phím hay các mã bảo mật trong một bộ nhớ EEPROM tích hợp. Ta hoàn toàn có khả năng truy cập bộ nhớ này qua các giao tiếp tần số thấp mà không cần đến sự hỗ trợ của nguồn trên Key Fob. Bản thân thiết bị điều khiển cửa được cung cấp một chế độ xạc pin rất đặc biệt. Để quá trình xạc nhanh hơn, TI đề nghị nên đặt thêm một thiết bị khuếch đại xạc trên trạm cơ sở (Base Station).
Passive Entry/ Passive Start (PEPS)
Thiết bị Passive Entry có khả năng quản lý truyền thông Immobilizer, các tương tác phím ấn và thu phát các sóng tần số thấp. Thiết kế kiểu “ Q-high” giúp mở rộng dải truyền thông của PEPS. Tương tự như thiết bị RKE, khi có nút được ấn, PEPS cũng sẽ chuyển từ chế độ ngủ sang chế độ làm việc. Khi ấy nó cũng điều khiển bộ thu phát tần số UHF. Nó cũng lưu được các khóa bảo mật vào bộ nhớ EEPROM và cũng cho phép truy nhập bộ nhớ này mà không đòi hỏi pin hỗ trợ từ Key Fob. PEPS còn hỗ trợ một chế độ sao lưu pin đặc biệt để chạy chip vi điều khiển mà không cần cấp nguồn bên ngoài.
Bộ thu phát UHF
Với cấu hình “ pin-to-pin” và phần mềm hỗ trợ thích hợp đi kèm, các bộ thu phát UHF của TI cung cấp cho người dùng những phương thức truyền thông rất đa dạng, từ truyền thông theo chuẩn một chiều cho tới truyền thông hai chiều phức tạp. Các thiết bị UHF này thực hiện các giao thức theo chuẩn SPI- một kiểu giao thức truyền nối tiếp hiện đang được sử dụng khá phổ biến.
Qua giao thức SPI, tham số của một đường link UHF có thể được cấu hình một cách dễ dàng. Các khối trong một hệ thống UHF sẽ chỉ cần có một bộ dao động ngoài, một mạng kết nối và một ăngten UHF. Cả bộ thu và bộ phát đều hoạt động ở chế độ gọi hay còn gọi là đánh thức. Chế độ này giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng tiêu thụ trong thiết bị.
Quản lý nguồn
Ở bên phía xe, nguồn cấp cho hệ điều khiển trung tâm được lấy từ các bo mạch nguồn 12V hoặc 24V, sau đó điều chỉnh tăng giảm điện áp để nuôi vi điều khiển, DSP, bộ nhớ, các IC, bộ điều khiển đía DVD, các giao thức truyền thông, LCD.. Các bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính với dòng điện nghỉ nhỏ giúp làm giảm dòng điện rò khi hệ ở các chế độ standby. Bên cạnh đó, hệ nguồn của TI còn sử dụng các công nghệ tiên tiến với các IC chất lượng rất cao. Nhờ thế tính năng bảo vệ, chống nhiễu và độ an toàn luôn luôn được bảo đảm ở mức tốt nhất. Đây là những yêu cầu cực kỳ quan trọng đối với các hệ điều khiển trong xe hơi.
Giao thức truyền thông
Giao thức truyền thông trong hệ thống cho phép trao đổi dữ liệu giữa các module điện tử độc lập trong xe cũng như các module điều khiển của hệ thống BCM hay RFID. Các module trong xe chủ yếu giao tiếp với nhau qua giao thức bus CAN tốc độ cao (với tốc độ truyền lên tới 1MHz, theo chuẩn ISO 119898) đây là một giao thức bus 2 dây kiểu vi sai, rất ít lỗi. Cấu trúc LIN trong hệ còn hỗ trợ cả giao thức bus 1 dây tốc độ thấp ( 20kbps)- hệ bus cơ bản trong các hệ BCM.
Trên đây là một số phân tích khái quát về các giải pháp điều khiển cũng như cấu trúc bên trong của một hệ thống điều khiển ô tô. Các thiết bị và giải pháp mà TI đưa ra đều rất hiện đại và linh động, vừa bảo đảm được sự thông minh của hệ, vừa làm giảm đáng kể kích thước của thiết kế, cũng như tiết kiệm được năng lượng và chi phí lắp đặt. Đây chắc chắn sẽ là một giải pháp được các nhà sản xuất ô tô rất quan tâm trong thời gian tới.
(Theo www.focus.ti.com)
Hãy liên hệ với Vandavn.com qua hotline: 0888.933.699 / 0852.991.688 để được tư vấn tốt nhất!