FlexRay 總線

1、FlexRay 總線總線FlexRay 究竟是什么系統(tǒng)呢究竟是什么系統(tǒng)呢？ FlexRay是戴姆勒克萊斯勒公司的注冊商標(biāo)。FlexRay 聯(lián)盟是一個(gè)研發(fā)企業(yè)聯(lián)合組織，成立于 2000 年，成立后，聯(lián)盟成員不斷增加，其中也包括大眾汽車。FlexRay 代表什么意思？代表什么意思？Flex = Flexibilitt（靈活）（靈活）Ray = Rochen（FlexRay 聯(lián)盟標(biāo)志中的鰩聯(lián)盟標(biāo)志中的鰩魚）魚） FlexRay關(guān)注的是當(dāng)今汽車行業(yè)的一些核心需求，包括更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，更靈活的數(shù)據(jù)通信方式，更全面的拓?fù)溥x擇和容錯(cuò)運(yùn)算。 采用 FlexRay 總線是為了滿足將來對汽車控制單元聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)更

2、高的要求，特別是為了實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸率、更強(qiáng)的實(shí)時(shí)控制和更高的容錯(cuò)運(yùn)算。使用 FlexRay 總線之后才可以實(shí)現(xiàn)駕駛動(dòng)態(tài)控制、車距控制ACC 和圖像處理功能。FlexRay可以為車內(nèi)的控制系統(tǒng)提供所需的信號(hào)傳輸速度和可靠性。CAN網(wǎng)絡(luò)最高傳輸極限為1Mbps。LIN和K-LINE分枝網(wǎng)絡(luò)最高傳輸極限為20Kbit/s。而FlexRay兩個(gè)信道上的數(shù)據(jù)傳輸速率最大可達(dá)到10Mbps,總數(shù)據(jù)速率可達(dá)20Mbit/秒，因此，應(yīng)用在車載網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)lexRay 的網(wǎng)絡(luò)帶寬可能是CAN的20倍之多。如10 款?yuàn)W迪 A8 的 FlexRay 總線具有如下特征： 雙絞線總線雙絞線總線 數(shù)據(jù)傳輸率：最快數(shù)據(jù)傳輸

3、率：最快 10 Mb/s 傳輸三種信號(hào)狀態(tài)傳輸三種信號(hào)狀態(tài) “空閑” “Data 0” “Data 1” “主動(dòng)”星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 實(shí)時(shí)控制 實(shí)現(xiàn)分布式控制和與安全相關(guān)的系統(tǒng)的使用FlexRay還能夠提供很多CAN網(wǎng)絡(luò)所不具有的可靠性可靠性特點(diǎn)。尤其是FlexRay具備的冗余通信能力可實(shí)現(xiàn)通過硬件完全復(fù)制網(wǎng)絡(luò)配置完全復(fù)制網(wǎng)絡(luò)配置，并進(jìn)行進(jìn)度監(jiān)進(jìn)行進(jìn)度監(jiān)測測。FlexRay同時(shí)提供靈活的配置，可支持各種拓?fù)渫負(fù)洌缈偩€、星型和混合拓?fù)?。設(shè)計(jì)人員可以通過結(jié)合兩種或兩種以上的該類型拓?fù)鋪砼渲梅植际较到y(tǒng)。FlexRay可以進(jìn)行同步（實(shí)時(shí)）和異步來滿足車輛中各種系統(tǒng)的需求。譬如說，分布式控制系統(tǒng)通常要求同步

4、數(shù)據(jù)傳輸。異步：一種通訊方式，對設(shè)備需求簡單。我們的PC機(jī)提供的標(biāo)準(zhǔn)通訊接口都是異步的。 異步雙方不需要共同的時(shí)鐘，也就是接收方不知道發(fā)送方什么時(shí)候發(fā)送，所以在發(fā)送的信息中就要有提示接收方開始接收的信息，如開始位，結(jié)束時(shí)有停止位的數(shù)據(jù)傳輸， FlexRay不僅可以像CAN和LIN網(wǎng)絡(luò)這樣的單信道系統(tǒng)一般運(yùn)行，而且還可以作為一個(gè)雙信道系統(tǒng)運(yùn)行。雙信道系統(tǒng)可以通過冗余網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)這也是高可靠系統(tǒng)的一項(xiàng)重要性能。 基本原理基本原理FlexRay 總線的基本工作方式與使用至今的數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)（CAN 總線、LIN 總線和 MOST 總線）不同。用索道做比喻就很恰當(dāng)：索道的站點(diǎn)就像總線用戶，即信息發(fā)送和接

5、收器（控制單元）。索道的吊車就像數(shù)據(jù)幀，而乘客就是信息?？偩€用戶通過 FlexRay 總線發(fā)送信息的時(shí)間點(diǎn)精準(zhǔn)地確定；發(fā)出信息到達(dá)接收器的時(shí)間也可以精確地識(shí)別。這就與索道既定不變的“時(shí)刻表”相同。即使總線用戶不發(fā)送任何信息，也為它預(yù)留一定的帶寬，就像索道上，無論是否有乘客，索道都在運(yùn)行。所以，不需要像在 CAN 總線上那樣設(shè)定信息的優(yōu)先級(jí)。 CAN 總線與總線與 FlexRay 總線的比較總線的比較 FlexRay 通訊協(xié)議通訊協(xié)議在 FlexRay 總線上，信息通過“通訊周期”（“CommunicationCycles”）傳輸。通訊周期不斷循環(huán)，也就是說，接連不斷。一個(gè)通訊周期持續(xù) 5 毫秒

6、。通訊周期的組成： 靜態(tài)段 動(dòng)態(tài)段 網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間（空載）靜態(tài)段靜態(tài)段 靜態(tài)段在總線用戶之間傳遞信息。為靜態(tài)段在總線用戶之間傳遞信息。為了傳輸數(shù)據(jù)，靜態(tài)段被分為了傳輸數(shù)據(jù)，靜態(tài)段被分為 62 個(gè)時(shí)隙，個(gè)時(shí)隙，即即“時(shí)間槽時(shí)間槽”。一個(gè)靜態(tài)時(shí)隙只能發(fā)送。一個(gè)靜態(tài)時(shí)隙只能發(fā)送到一個(gè)特定的總線用戶中，但是，所有到一個(gè)特定的總線用戶中，但是，所有總線用戶可以接收所有靜態(tài)時(shí)隙，也包總線用戶可以接收所有靜態(tài)時(shí)隙，也包括那些與它沒有確定關(guān)系的時(shí)隙。括那些與它沒有確定關(guān)系的時(shí)隙。 所有靜態(tài)時(shí)隙的長度都相等，都所有靜態(tài)時(shí)隙的長度都相等，都是是 42 字節(jié)。時(shí)隙的順序固定不變。字節(jié)。時(shí)隙的順序固定不變。在接連不斷的

7、通訊周期中，各個(gè)靜在接連不斷的通訊周期中，各個(gè)靜態(tài)段傳輸不同內(nèi)容的信息。一般，態(tài)段傳輸不同內(nèi)容的信息。一般，無論所有時(shí)隙是否都承載信息，整無論所有時(shí)隙是否都承載信息，整個(gè)時(shí)隙結(jié)構(gòu)都會(huì)被傳輸。在奧迪車個(gè)時(shí)隙結(jié)構(gòu)都會(huì)被傳輸。在奧迪車上，總線用戶還會(huì)持續(xù)發(fā)送上，總線用戶還會(huì)持續(xù)發(fā)送“Update Bit”。 動(dòng)態(tài)段動(dòng)態(tài)段動(dòng)態(tài)段被分成若干動(dòng)態(tài)段被分成若干“最小時(shí)隙最小時(shí)隙（Minislot）”，所有總線用戶都會(huì)，所有總線用戶都會(huì)接收動(dòng)態(tài)段。動(dòng)態(tài)段是通訊周期中接收動(dòng)態(tài)段。動(dòng)態(tài)段是通訊周期中為了能夠傳輸事件觸發(fā)的數(shù)據(jù)而預(yù)為了能夠傳輸事件觸發(fā)的數(shù)據(jù)而預(yù)留的位置。留的位置。 網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間 網(wǎng)絡(luò)空閑

8、時(shí)間就是網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間就是“網(wǎng)絡(luò)靜止時(shí)網(wǎng)絡(luò)靜止時(shí)間間”。在這段時(shí)間內(nèi)，。在這段時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)lexRay 總線總線上沒有信息在傳輸。數(shù)據(jù)總線診斷上沒有信息在傳輸。數(shù)據(jù)總線診斷接口接口 J533 需要這段時(shí)間同步需要這段時(shí)間同步 FlexRay總線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。所有總線總線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。所有總線用戶利用網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間使內(nèi)部時(shí)鐘用戶利用網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間使內(nèi)部時(shí)鐘與全球時(shí)基同步。與全球時(shí)基同步。 通過以上的學(xué)習(xí)我們知道通過以上的學(xué)習(xí)我們知道FlexRay的節(jié)點(diǎn)有幾的節(jié)點(diǎn)有幾個(gè)基本的運(yùn)行狀態(tài)：個(gè)基本的運(yùn)行狀態(tài)： 1. 配置狀態(tài)（默認(rèn)配置配置狀態(tài)（默認(rèn)配置/配置）配置）-用于各種初始化用于各種初始化設(shè)置，包括通信周期和數(shù)據(jù)速率設(shè)置，包括通信周期和數(shù)據(jù)速率 2. 就緒狀態(tài)就緒狀態(tài)-用于進(jìn)行內(nèi)部的通信設(shè)置用于進(jìn)行內(nèi)部的通信設(shè)置 3. 喚醒狀態(tài)喚醒狀態(tài)-用于喚醒沒有在通信的節(jié)點(diǎn)。在該狀用于喚醒沒有在通信的節(jié)點(diǎn)。在該狀態(tài)下，節(jié)點(diǎn)向另一節(jié)點(diǎn)發(fā)送喚醒信號(hào)，喚醒并激態(tài)下，節(jié)點(diǎn)向另一節(jié)點(diǎn)發(fā)送喚醒信號(hào)，喚醒并激活總線驅(qū)動(dòng)器、通信控制器、和總線監(jiān)控器?；?/p>