車內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)FlexRay的功能和特性分析

作者：時(shí)間：2012-11-27 來源：網(wǎng)絡(luò)

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FlexRay標(biāo)準(zhǔn)在車內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)中具有較大優(yōu)勢(shì)和廣泛的潛在應(yīng)用機(jī)會(huì)。本文詳細(xì)地介紹了FlexRay的數(shù)據(jù)速率、時(shí)鐘同步等特性及可能的應(yīng)用領(lǐng)域，并分析了FlexRay的訪問方法、時(shí)鐘同步和群組啟動(dòng)等功能。

圖1：幾種汽車通信協(xié)議的成本和速率比較。

在FlexRay協(xié)議制定5年后，該協(xié)議規(guī)范的第二版(V2.1)在2005年春季發(fā)布。由于新技術(shù)能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的新應(yīng)用，整個(gè)行業(yè)對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生了濃厚的興趣，本文將探討該標(biāo)準(zhǔn)潛在的應(yīng)用領(lǐng)域，詳細(xì)地介紹在FlexRay中使用的三種機(jī)制，并列舉一系列實(shí)例來討論FlexRay的幾種應(yīng)用。此外，本文還將討論可行和不可行的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并簡要論述喚醒群組(Cluster)的場景，以及討論如何計(jì)算最優(yōu)的消息幀大小。

FlexRay的特性

FlexRay提供了傳統(tǒng)車內(nèi)通信協(xié)議所不具備的大量特性，包括：

a. 2×10Mbps的數(shù)據(jù)速率
FlexRay支持兩個(gè)通信信道，每個(gè)信道的速度達(dá)到10Mbps。與CAN協(xié)議相比，它能將可用帶寬提高10-40倍，具體大小取決于配置和對(duì)比模式的不同。

b. 同步時(shí)基
FlexRay中使用的訪問方法是基于同步時(shí)基的。該時(shí)基通過協(xié)議自動(dòng)建立和同步，并提供給應(yīng)用。時(shí)基的精確度介于0.5μs和10μs之間(通常為1-2μs)。

圖2：帶靜態(tài)和動(dòng)態(tài)段的通信周期。

c.知道消息的到達(dá)時(shí)間
通信是在不斷循環(huán)的周期中進(jìn)行的，特定消息在通信周期中擁有固定位置，因此接收器已經(jīng)提前知道了消息到達(dá)的時(shí)間。到達(dá)時(shí)間的臨時(shí)偏差幅度會(huì)非常小，并能得到保證。

d. 冗余和非冗余通信
為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性，F(xiàn)lexRay提供了冗余傳輸消息的選項(xiàng)。消息能夠冗余傳輸，但并不是所有消息都必須冗余傳輸，否則會(huì)導(dǎo)致帶寬的過多損耗。

e. 靈活性
在FlexRay協(xié)議的開發(fā)過程中，關(guān)注的主要問題是靈活性。不僅提供消息冗余傳輸或非冗余傳輸兩種選擇，系統(tǒng)還可以進(jìn)行優(yōu)化，以提高可用性(靜態(tài)帶寬分配)或吞吐量(動(dòng)態(tài)帶寬分配)。用戶還可以擴(kuò)展系統(tǒng)，而無需調(diào)整現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)中的軟件。同時(shí)，還支持總線或星型拓?fù)?。FlexRay提供了大量配置參數(shù)，可以支持對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，如通信周期的持續(xù)時(shí)間、消息長度等，以滿足特定應(yīng)用的需求。

應(yīng)用領(lǐng)域

上面列出的這些特性使FlexRay適合于很多應(yīng)用領(lǐng)域，包括：

1．替代CAN總線