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。FlexRay 聯(lián)盟是一個研發(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)盟標志中的鰩聯(lián)盟標志中的鰩魚）魚） FlexRay關注的是當今汽車行業(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，更全面的拓撲選擇和容錯運算。 采用 FlexRay 總線是為了滿足將來對汽車控制單元聯(lián)網結構更

2、高的要求，特別是為了實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸率、更強的實時控制和更高的容錯運算。使用 FlexRay 總線之后才可以實現(xiàn)駕駛動態(tài)控制、車距控制ACC 和圖像處理功能。FlexRay可以為車內的控制系統(tǒng)提供所需的信號傳輸速度和可靠性。CAN網絡最高傳輸極限為1Mbps。LIN和K-LINE分枝網絡最高傳輸極限為20Kbit/s。而FlexRay兩個信道上的數(shù)據(jù)傳輸速率最大可達到10Mbps,總數(shù)據(jù)速率可達20Mbit/秒，因此，應用在車載網絡，F(xiàn)lexRay 的網絡帶寬可能是CAN的20倍之多。如10 款奧迪 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 傳輸三種信號狀態(tài)傳輸三種信號狀態(tài) “空閑” “Data 0” “Data 1” “主動”星型拓撲結構 實時控制 實現(xiàn)分布式控制和與安全相關的系統(tǒng)的使用FlexRay還能夠提供很多CAN網絡所不具有的可靠性可靠性特點。尤其是FlexRay具備的冗余通信能力可實現(xiàn)通過硬件完全復制網絡配置完全復制網絡配置，并進行進度監(jiān)進行進度監(jiān)測測。FlexRay同時提供靈活的配置，可支持各種拓撲拓撲，如總線、星型和混合拓撲。設計人員可以通過結合兩種或兩種以上的該類型拓撲來配置分布式系統(tǒng)。FlexRay可以進行同步（實時）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，對設備需求簡單。我們的PC機提供的標準通訊接口都是異步的。 異步雙方不需要共同的時鐘，也就是接收方不知道發(fā)送方什么時候發(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，結束時有停止位的數(shù)據(jù)傳輸， FlexRay不僅可以像CAN和LIN網絡這樣的單信道系統(tǒng)一般運行，而且還可以作為一個雙信道系統(tǒng)運行。雙信道系統(tǒng)可以通過冗余網絡傳輸數(shù)據(jù)這也是高可靠系統(tǒng)的一項重要性能。 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：索道的站點就像總線用戶，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)送信息的時間點精準地確定；發(fā)出信息到達接收器的時間也可以精確地識別。這就與索道既定不變的“時刻表”相同。即使總線用戶不發(fā)送任何信息，也為它預留一定的帶寬，就像索道上，無論是否有乘客，索道都在運行。所以，不需要像在 CAN 總線上那樣設定信息的優(yōu)先級。 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。一個通訊周期持續(xù) 5 毫秒

6、。通訊周期的組成： 靜態(tài)段 動態(tài)段 網絡空閑時間（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 個時隙，個時隙，即即“時間槽時間槽”。一個靜態(tài)時隙只能發(fā)送。一個靜態(tài)時隙只能發(fā)送到一個特定的總線用戶中，但是，所有到一個特定的總線用戶中，但是，所有總線用戶可以接收所有靜態(tài)時隙，也包總線用戶可以接收所有靜態(tài)時隙，也包括那些與它沒有確定關系的時隙。括那些與它沒有確定關系的時隙。 所有靜態(tài)時隙的長度都相等，都所有靜態(tài)時隙的長度都相等，都是是 42 字節(jié)。時隙的順序固定不變。字節(jié)。時隙的順序固定不變。在接連不斷的

7、通訊周期中，各個靜在接連不斷的通訊周期中，各個靜態(tài)段傳輸不同內容的信息。一般，態(tài)段傳輸不同內容的信息。一般，無論所有時隙是否都承載信息，整無論所有時隙是否都承載信息，整個時隙結構都會被傳輸。在奧迪車個時隙結構都會被傳輸。在奧迪車上，總線用戶還會持續(xù)發(fā)送上，總線用戶還會持續(xù)發(fā)送“Update Bit”。 動態(tài)段動態(tài)段動態(tài)段被分成若干動態(tài)段被分成若干“最小時隙最小時隙（Minislot）”，所有總線用戶都會，所有總線用戶都會接收動態(tài)段。動態(tài)段是通訊周期中接收動態(tài)段。動態(tài)段是通訊周期中為了能夠傳輸事件觸發(fā)的數(shù)據(jù)而預為了能夠傳輸事件觸發(fā)的數(shù)據(jù)而預留的位置。留的位置。 網絡空閑時間網絡空閑時間 網絡空閑

8、時間就是網絡空閑時間就是“網絡靜止時網絡靜止時間間”。在這段時間內，。在這段時間內，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 需要這段時間同步需要這段時間同步 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絡空閑時間使內部時鐘用戶利用網絡空閑時間使內部時鐘與全球時基同步。與全球時基同步。 通過以上的學習我們知道通過以上的學習我們知道FlexRay的節(jié)點有幾的節(jié)點有幾個基本的運行狀態(tài)：個基本的運行狀態(tài)： 1. 配置狀態(tài)（默認配置配置狀態(tài)（默認配置/配置）配置）-用于各種初始化用于各種初始化設置，包括通信周期和數(shù)據(jù)速率設置，包括通信周期和數(shù)據(jù)速率 2. 就緒狀態(tài)就緒狀態(tài)-用于進行內部的通信設置用于進行內部的通信設置 3. 喚醒狀態(tài)喚醒狀態(tài)-用于喚醒沒有在通信的節(jié)點。在該狀用于喚醒沒有在通信的節(jié)點。在該狀態(tài)下，節(jié)點向另一節(jié)點發(fā)送喚醒信號，喚醒并激態(tài)下，節(jié)點向另一節(jié)點發(fā)送喚醒信號，喚醒并激活總線驅動器、通信控制器、和總線監(jiān)控器。活