基于FlexRay協(xié)議的媒體接入控制的設計

　　本文提出的基于內存的方式實(shí)現控制功能的思路如下：首先從內存中讀取所需要的配置信息，主要有g(shù)dstaticSloc、 gNumberOfMinislots、gdSymbolWindow、gdActionPointOffset、 gdMinislotActionPointOffset。當接收到時(shí)鐘產(chǎn)生模塊提供的周期開(kāi)始信號時(shí)，控制模塊根據gdstaticSloc實(shí)現周期中的靜態(tài)段。靜態(tài)段使用靜態(tài)槽實(shí)現TDMA，以協(xié)調數據的傳輸。在每個(gè)通道，通信控制器上設置一個(gè)槽計數器（vslotcounter），統計靜態(tài)槽的個(gè)數。當時(shí)鐘周期開(kāi)始的時(shí)候，設置槽計數器的值為1；當槽結束的時(shí)候，槽計數器的值加1。對于一個(gè)具體的簇，靜態(tài)槽的總數是一定的，由參數 gNumberOfStaticSlots確定。對于每個(gè)靜態(tài)槽，FlexRay通信控制器根據用戶(hù)的配置和MAC模塊當前的操作模式?jīng)Q定是否為編解碼模塊提供數據。

　　根據gNumberOfMinislots，該模塊實(shí)現周期中的動(dòng)態(tài)段。動(dòng)態(tài)段使用動(dòng)態(tài)槽實(shí)現事件觸發(fā)的媒體接入方法，以協(xié)調數據的發(fā)送。通信控制器在每個(gè)通道上設置一個(gè)動(dòng)態(tài)槽計數器，統計動(dòng)態(tài)槽的個(gè)數。每個(gè)動(dòng)態(tài)槽根據zMinislot來(lái)計數，當有數據傳送時(shí)，動(dòng)態(tài)槽可能占用多個(gè)zMinislot；當沒(méi)有數據傳送時(shí)，動(dòng)態(tài)槽占用一個(gè)zMinislot。所以動(dòng)態(tài)槽的大小是根據是否有數據發(fā)送決定的。對于一個(gè)具體的簇，zMinislot的總數是一定的，由參數gNumberOfMinislots確定；最后它根據gdSymbolWindow實(shí)現周期中的符號窗口。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 設計驗證

　　確保設計正確性的關(guān)鍵是設計驗證，主要通過(guò)邏輯功能仿真。邏輯功能仿真是在不考慮信號延遲的情況下對設計的邏輯功能進(jìn)行驗證。驗證過(guò)程是：首先編寫(xiě)好設計的HDL代碼；然后編寫(xiě)對應的TestBench，對設計進(jìn)行關(guān)鍵性的驗證；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)現錯誤則查找錯誤原因、修改代碼或者測試文件，直到符合設計要求。

　　設計驗證的首要工作是根據FlexRay協(xié)議設定具體的參數。具體參數的設定如下： 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)鐘節拍信號，然后進(jìn)行判斷產(chǎn)生周期信號。當周期信號開(kāi)始時(shí)，周期編號從默認的63變?yōu)?0，然后一直編號下去直到63。

　　圖5是對圖4產(chǎn)生的周期信號開(kāi)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，槽計數器（vslotcounter）從1開(kāi)始編號直到用戶(hù)配置的值。在第一個(gè)靜態(tài)槽實(shí)現了媒體接入。

　　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)槽計數器zMinislot，從0開(kāi)始編號直到用戶(hù)配置的值。在第5個(gè)動(dòng)態(tài)槽實(shí)現了媒體接入。

　　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

　　結語(yǔ)

　　本文介紹了基于FlexRay協(xié)議的媒體接入控制的設計過(guò)程，并進(jìn)行了設計驗證。從仿真結果分析，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。