基于FlexRay總線(xiàn)的通訊單元設計

摘要：FlexRay是符合下一代車(chē)載網(wǎng)絡(luò )要求的通訊協(xié)議。文章針對FlexRay汽車(chē)總線(xiàn)，給出一種通訊單元的設計方案。Freescale公司的16位汽車(chē)微控制器MC9S12XF512集成了雙通道FlexRay協(xié)議v2．1，通過(guò)FlexRay通訊控制器TJA1080實(shí)現節點(diǎn)和FlexRay總線(xiàn)的通信，并且通過(guò)GSM／GPRS模塊實(shí)現通訊功能。
關(guān)鍵詞：FlexRay；通訊單元；汽車(chē)微控制器；TJA1080A

0 引言
隨著(zhù)汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)電子化程度的與日俱增，車(chē)體內應用的ECU模塊數量的增加使得線(xiàn)束也隨之增加。另一方面，以網(wǎng)絡(luò )通訊為基礎的線(xiàn)控技術(shù)(X-by-wire)將在汽車(chē)上普遍應用。早期的CAN總線(xiàn)已經(jīng)不能很好地解決眾多電子設備之間的通信，通信速度更高和通信更安全的車(chē)內總線(xiàn)成為汽車(chē)電子的迫切需求。由FlexRay聯(lián)盟制定的FlexRay協(xié)議標準成為一種理想的解決方案。它不僅是一個(gè)通信協(xié)議，它還包括特殊定義的高速發(fā)送和接收驅動(dòng)器，以及各種元件的硬件和軟件接口標準。
汽車(chē)通訊系統的普及是汽車(chē)電子發(fā)展的一大方向。車(chē)載通訊系統是指裝載在汽車(chē)上的移動(dòng)通訊系統。其特點(diǎn)是以車(chē)為載體，同時(shí)能夠隨車(chē)移動(dòng)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)信號的傳輸。它不僅包括車(chē)載電話(huà)，還包括汽車(chē)狀態(tài)遠程監控、報警、娛樂(lè )等功能。根據汽車(chē)本身具有移動(dòng)、分布、數量大的特點(diǎn)，數字蜂窩移動(dòng)通訊系統是較為理想的選擇。隨著(zhù)“三網(wǎng)融合”技術(shù)的發(fā)展，內嵌TCP／IP協(xié)議的GSM／GPRS模塊就可以實(shí)現基本的汽車(chē)通訊功能。

1 系統結構和原理
本系統作為FlexRay總線(xiàn)上的一個(gè)節點(diǎn)，接收總線(xiàn)上傳輸來(lái)的信號，完成相關(guān)的通訊任務(wù)。FlexRay節點(diǎn)有兩種結構，一種由微控制器、通訊控制器、總線(xiàn)控制器組成；一種由集成通訊控制器的微控制器、總線(xiàn)控制器組成。本系統采用后一種結構，系統結構圖如圖1所示。

總線(xiàn)上的數據幀都將到達總線(xiàn)上所有的總線(xiàn)收發(fā)器。每一個(gè)總線(xiàn)收發(fā)器在收到總線(xiàn)數據幀后，將不屬于自己地址的數據幀濾除，只將屬于自己的數據幀和廣播幀存儲到接收FIFO中。在工作狀態(tài)下，微控制器可以訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)收發(fā)器的接收模塊和發(fā)送器，通過(guò)對其操作實(shí)現對物理層數據的收發(fā)。微控制器接收到相關(guān)總線(xiàn)信號后將其分成若干種任務(wù)，按照優(yōu)先級對這些任務(wù)進(jìn)行處理，喚醒GSM／GPRS模塊來(lái)執行相應的通訊任務(wù)或者通過(guò)總線(xiàn)收發(fā)器將處理后的結果發(fā)送到其他節點(diǎn)。GSM／GPRS模塊具有語(yǔ)音通話(huà)、短信(SMS)／彩信(MMS)收發(fā)和數據業(yè)務(wù)功能。 GSM／GPRS模塊與微控制器、總線(xiàn)收發(fā)器的電源電壓不同，所以對電源進(jìn)行單獨設計。