FlexRay網(wǎng)絡(luò)在汽車分布式安全系統(tǒng)中的應(yīng)用
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部分冗余系統(tǒng)
避免上述事故的一種方法是降低網(wǎng)絡(luò)拓撲的復(fù)雜性。讓我們回到熟知的兩條獨立對角線這一原則，那么可以得到一種可能的簡單解決方案(圖3)。
現(xiàn)在，車輪節(jié)點僅連接到一個通道，中央ECU及備份ECU仍連接到兩個通道。ECU及其備份可以針對機械沖擊進行更好的保護，因為可以將它們放在乘員單元，如中央控制臺的后面。連線更少意味著故障模式更少，對有些應(yīng)用這種解決方案可能適用，但上面提到的共同故障模式風(fēng)險仍然沒有消除，因此有必要尋求進一步的改進。FlexRay通過引入主動星型(active star)連接器來解決這一問題。
采用主動星型連接器的FlexRay系統(tǒng)
圖4給出的網(wǎng)絡(luò)拓撲與上面的類似，只是在一個通道中增加了一個主動星型連接器。
主動星型連接器作為一個路由器，在正常通信工作過程中將來自一個分支的輸入消息發(fā)送到所有其它分支。主動星型連接器的好處是可以檢測到出現(xiàn)問題的分支或者傳輸時間超過時間限制的消息，當(dāng)檢測到此類非法異常問題時，主動星型連接器會斷開受影響的網(wǎng)絡(luò)分支，從而保證網(wǎng)絡(luò)中其它分支的通信不受影響。與其它物理層連接方式相比，主動星型連接器可斷開出現(xiàn)故障的區(qū)域，這也是其最主要的優(yōu)點。
假設(shè)結(jié)點6出現(xiàn)的故障影響到兩個分支(圖5)，系統(tǒng)仍然可以工作，盡管性能有所降低(但還是可以接受的)，當(dāng)然節(jié)點2和3的通信會丟失。如果故障發(fā)生在節(jié)點5而不是節(jié)點6，那么情況也完全類似。這一結(jié)果非常有趣，因為僅僅在一個通道中使用了主動星型連接器，因此整個網(wǎng)絡(luò)拓撲是非對稱的。
采用兩個主動星型連接器的FlexRay系統(tǒng)
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當(dāng)一個輪胎節(jié)點的線纜連接短路時，連接到這一對角線的另一個輪胎也會受到影響，在這樣的故障模式下，這種網(wǎng)絡(luò)拓撲與用一個主動星型連接器的網(wǎng)絡(luò)相比并沒有什么優(yōu)勢。然而對于有些應(yīng)用同時有兩個輪胎節(jié)點失去通信可能是無法接受的，這時就需要尋找一種不同的解決方案。其實也很容易找到，先連到短接線纜再連接至主動星型連接器的節(jié)點可以直接連接到主動星型連接器，這樣每個主動星型連接器需要再多一個支路。
不使用短接線纜的FlexRay系統(tǒng)
與前面所討論的所有故障模式相比，圖7中的配置保證了最大網(wǎng)絡(luò)可用性。順便說一句，在本文所討論的所有例子中，這種網(wǎng)絡(luò)拓撲還提供了最好的電磁兼容(EMC)性，因為這里不再有短接線纜。
總結(jié)
如前所述，網(wǎng)絡(luò)拓撲布局主要由通信鏈路最低可用性要求所決定。對于確定的故障模式，總能夠找到滿足可用性要求的解決方案。FlexRay的可擴展能力允許在系統(tǒng)成本和安全性之間進行最優(yōu)的平衡。支持這種物理層方法的第一款FlexRay收發(fā)器(Philips TJA 1080)已經(jīng)推出，這款收發(fā)器還可用于構(gòu)建主動星型連接器。目前正在進行的車輛測試和進一步理論分析將會應(yīng)用這些結(jié)果，并推廣到多于6個節(jié)點的要求更為苛刻的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。
除了這里所討論的故障模式外，在時域也存在一些嚴(yán)重的故障模式，此時主動星型連接器也具有一定的優(yōu)勢。出現(xiàn)傳送錯誤的節(jié)點不會影響連到主動星型連接器的其它節(jié)點正在進行的通信，因為主動星型連接器會繼續(xù)路由其它分支消息。此外，主動星型連接器還會斷開或拋棄超出一定時間限制的消息，因此可防止通信信道被獨占。
某些情況下為保證特殊的安全性要求可能對“時域信號安全性”有更高的要求，此時可能需要采用所謂的總線監(jiān)控器(bus guardian)，F(xiàn)lexRay總線監(jiān)控器可以監(jiān)視通信控制器在每個節(jié)點的時序是否符合要求。
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