基于FlexRay協(xié)議的媒體接入控制的設(shè)計(jì)

　　本文提出的基于內(nèi)存的方式實(shí)現(xiàn)控制功能的思路如下：首先從內(nèi)存中讀取所需要的配置信息，主要有g(shù)dstaticSloc、 gNumberOfMinislots、gdSymbolWindow、gdActionPointOffset、 gdMinislotActionPointOffset。當(dāng)接收到時(shí)鐘產(chǎn)生模塊提供的周期開始信號(hào)時(shí)，控制模塊根據(jù)gdstaticSloc實(shí)現(xiàn)周期中的靜態(tài)段。靜態(tài)段使用靜態(tài)槽實(shí)現(xiàn)TDMA，以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳輸。在每個(gè)通道，通信控制器上設(shè)置一個(gè)槽計(jì)數(shù)器（vslotcounter），統(tǒng)計(jì)靜態(tài)槽的個(gè)數(shù)。當(dāng)時(shí)鐘周期開始的時(shí)候，設(shè)置槽計(jì)數(shù)器的值為1；當(dāng)槽結(jié)束的時(shí)候，槽計(jì)數(shù)器的值加1。對(duì)于一個(gè)具體的簇，靜態(tài)槽的總數(shù)是一定的，由參數(shù) gNumberOfStaticSlots確定。對(duì)于每個(gè)靜態(tài)槽，F(xiàn)lexRay通信控制器根據(jù)用戶的配置和MAC模塊當(dāng)前的操作模式?jīng)Q定是否為編解碼模塊提供數(shù)據(jù)。

　　根據(jù)gNumberOfMinislots，該模塊實(shí)現(xiàn)周期中的動(dòng)態(tài)段。動(dòng)態(tài)段使用動(dòng)態(tài)槽實(shí)現(xiàn)事件觸發(fā)的媒體接入方法，以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的發(fā)送。通信控制器在每個(gè)通道上設(shè)置一個(gè)動(dòng)態(tài)槽計(jì)數(shù)器，統(tǒng)計(jì)動(dòng)態(tài)槽的個(gè)數(shù)。每個(gè)動(dòng)態(tài)槽根據(jù)zMinislot來計(jì)數(shù)，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳送時(shí)，動(dòng)態(tài)槽可能占用多個(gè)zMinislot；當(dāng)沒有數(shù)據(jù)傳送時(shí)，動(dòng)態(tài)槽占用一個(gè)zMinislot。所以動(dòng)態(tài)槽的大小是根據(jù)是否有數(shù)據(jù)發(fā)送決定的。對(duì)于一個(gè)具體的簇，zMinislot的總數(shù)是一定的，由參數(shù)gNumberOfMinislots確定；最后它根據(jù)gdSymbolWindow實(shí)現(xiàn)周期中的符號(hào)窗口。最后一個(gè)周期中剩下的時(shí)間就是網(wǎng)絡(luò)空閑段。

　　具體處理流程如圖3所示。

　　圖3　處理流程

　　2 設(shè)計(jì)驗(yàn)證

　　確保設(shè)計(jì)正確性的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)驗(yàn)證，主要通過邏輯功能仿真。邏輯功能仿真是在不考慮信號(hào)延遲的情況下對(duì)設(shè)計(jì)的邏輯功能進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證過程是：首先編寫好設(shè)計(jì)的HDL代碼；然后編寫對(duì)應(yīng)的TestBench，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行關(guān)鍵性的驗(yàn)證；最后利用仿真軟件ModelSim進(jìn)行模擬，查看波形或者輸出，若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則查找錯(cuò)誤原因、修改代碼或者測(cè)試文件，直到符合設(shè)計(jì)要求。

　　設(shè)計(jì)驗(yàn)證的首要工作是根據(jù)FlexRay協(xié)議設(shè)定具體的參數(shù)。具體參數(shù)的設(shè)定如下： gMacroPerCycle=48，gdStaticSlot=4，pMicroPerCycle=672，gNumberOfMinislots=15，gdSymbolWindow=3，gdActionPointOffset=1，gdMinislotActionPointOffset=1。

　　圖4　時(shí)鐘產(chǎn)生模塊的周期信號(hào)圖

　　圖5　控制模塊的四個(gè)段

　　圖4是時(shí)鐘產(chǎn)生模塊的周期信號(hào)圖。從圖中可以看到，時(shí)鐘產(chǎn)生模塊需要等待晶振的最小時(shí)鐘節(jié)拍信號(hào)，然后進(jìn)行判斷產(chǎn)生周期信號(hào)。當(dāng)周期信號(hào)開始時(shí)，周期編號(hào)從默認(rèn)的63變?yōu)?0，然后一直編號(hào)下去直到63。

　　圖5是對(duì)圖4產(chǎn)生的周期信號(hào)開始周期的四個(gè)段的劃分。從圖中可以看到，0周期分為靜態(tài)段、動(dòng)態(tài)段、符號(hào)窗口、網(wǎng)絡(luò)空閑段。

　　圖6是靜態(tài)段的媒體接入方式。從圖中可以看到，槽計(jì)數(shù)器（vslotcounter）從1開始編號(hào)直到用戶配置的值。在第一個(gè)靜態(tài)槽實(shí)現(xiàn)了媒體接入。

　　圖7是動(dòng)態(tài)段的媒體接入方式。從圖中可以看到，周期8的動(dòng)態(tài)段有動(dòng)態(tài)槽計(jì)數(shù)器zMinislot，從0開始編號(hào)直到用戶配置的值。在第5個(gè)動(dòng)態(tài)槽實(shí)現(xiàn)了媒體接入。

　　圖6　靜態(tài)段的媒體接入方式

　　圖7　動(dòng)態(tài)段的媒體接入方式

　　結(jié)語

　　本文介紹了基于FlexRay協(xié)議的媒體接入控制的設(shè)計(jì)過程，并進(jìn)行了設(shè)計(jì)驗(yàn)證。從仿真結(jié)果分析，它符合協(xié)議的要求，能夠生成通信控制器的時(shí)鐘周期，將時(shí)鐘周期進(jìn)一步劃分為4個(gè)段，并且給出靜態(tài)段和動(dòng)態(tài)段的具體媒體接入方式。