汽車(chē)ECU通訊新平臺--FlexRay（V2.1）協(xié)議規范
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汽車(chē)電子化程度與日俱增，應用在車(chē)上的ECU模塊數量也隨之增加，從而使線(xiàn)束也增加。汽車(chē)電子系統的成本已經(jīng)超過(guò)總成本的20%，并且還將繼續增加。由于汽車(chē)生產(chǎn)商對制造成本的嚴格控制，加上對車(chē)身質(zhì)量的控制，減少線(xiàn)束已經(jīng)成為一個(gè)必須要解決的問(wèn)題。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。因此，車(chē)載網(wǎng)絡(luò )時(shí)代終將來(lái)臨。
車(chē)載網(wǎng)絡(luò )種類(lèi)有很多種，應用較多的有LIN，CAN、FlexRay、TIP/C、SAEJ1850、TFCAN、ASRB、MOST等。美國汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )（SAE）根據速率將汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )劃分為A、B、C3類(lèi)。
A類(lèi)總線(xiàn)標準包括TTP/A（Time Triggered Protocol/A）和LIN（Local Interconnect Net-work），其傳輸速率較低。①TTP/A協(xié)議最初由維也納工業(yè)大學(xué)制定，為時(shí)間觸發(fā)類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，主要應用于集成了智能變換器的實(shí)時(shí)現場(chǎng)總線(xiàn)。②LIN是在1999年由歐洲汽車(chē)制造商Audi、BMW、DaimlerChrysler、Volvo、Volkswagen、VCT公司以及Motorola公司組成的LIN協(xié)會(huì )共同努力下推出的用于汽車(chē)分布式電控系統的開(kāi)放式的低成本串行通訊標準，從2003年開(kāi)始得到使用。
B類(lèi)標準主要包括J1850、VAN，低速CAN。①1994年SAE正式將J1850作為B類(lèi)網(wǎng)絡(luò )標準協(xié)議。最早，SAEJ1850被用在美國Ford，GM以及Chrysler公司的汽車(chē)中?，F在，J1850協(xié)議作為診斷和數據共享被廣泛應用在汽車(chē)產(chǎn)品中。②VAN標準是ISO1994年6月推出的，它基于ISO11519-3，主要為法國汽車(chē)公司所用。但目前就動(dòng)力與傳動(dòng)系統而言，甚至在法國也集中應用CAN總線(xiàn)。③CAN是德國B(niǎo)OSCH公司從20世紀80年代初為解決現代汽車(chē)中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數據通訊協(xié)議。低速CAN具有許多容錯功能，一般用在車(chē)身電子控制中，而高速CAN則大多用在汽車(chē)底盤(pán)和發(fā)動(dòng)機的電子控制中。
C類(lèi)總線(xiàn)標準主要包括TTP/C，FlexRay和高速CAN（ISO11898-2）。都用于與汽車(chē)安全相關(guān)以及實(shí)時(shí)性要求比較高的地方。如動(dòng)力系統，其傳輸速率比較高，通常在125kb/s到10Mb/s之間，必須支持實(shí)時(shí)的周期性的參數傳輸。①TTP/C協(xié)議由維也納工業(yè)大學(xué)研發(fā)，基于TDMA（Time Division Multiple Access）分時(shí)多址的訪(fǎng)問(wèn)方式。②FlexRay是BMW、Daimler Chrysler、Motorola和Philips等公司制定的功能強大的網(wǎng)絡(luò )通訊協(xié)議?；赥DMA的確定性訪(fǎng)問(wèn)方式，具有容錯功能及確定的通訊消息傳輸時(shí)間，同時(shí)支持事件觸發(fā)與時(shí)間觸發(fā)通訊，具備高速率通訊能力。③歐洲的汽車(chē)制造商基本上采用的都是高速CAN總線(xiàn)標準ISO11898?？偩€(xiàn)傳輸速率通常在125kb/s～1Mb/s之間。然而，作為一種事件驅動(dòng)型總線(xiàn)，CAN無(wú)法為下一代線(xiàn)控系統提供所需的容錯功能或帶寬，因為X-by-wire系統實(shí)時(shí)性和可靠性要求都很高，必須采用時(shí)間觸發(fā)的通訊協(xié)議，如TTP/C或F1exRay等。
二、FlexRay協(xié)議
FlexRay是由FlexRay共同體（FlexRayConsortium）制定的協(xié)議。該共同體為一企業(yè)合作組織，成立于2000年。到2005年，FlexRay共同體的7個(gè)，核心成員是：BMWGROUP、BOSCH、DaimlerChrysler、GM、Motorola/Freescale、PHILIPS和VWAG。除此之外，它還有超過(guò)93個(gè)協(xié)作和發(fā)展成員。從2002年發(fā)布的V0.4.3協(xié)議規范到2005年的V2.1協(xié)議規范，共發(fā)布多達7個(gè)版本。
F1exRay網(wǎng)絡(luò )是一種高傳輸速率（每通道10Mb/s）的時(shí)間觸發(fā)型網(wǎng)絡(luò )。采用分時(shí)多址方式對總線(xiàn)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，具有確定性和容錯功能。非常適合于下一代汽車(chē)線(xiàn)控系統或分布式控制系統的通訊要求。
（一）拓撲結構（Topology）
共有3種網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，即：總線(xiàn)型（Bus）、星型（Star）和混合型（Hybrid）。而每一種類(lèi)型都有單通道（SingleChannel）和雙通道（DualChannel）之分。在星型結構中，還存在聯(lián)級方式?？偩€(xiàn)型如圖1所示，單、雙通道聯(lián)級星型如圖2、圖3所示，單、雙通道混合型結構如圖4、圖5所示。
主要由電源供給系統（Power Supply），總線(xiàn)驅動(dòng)器（Bus Driver，簡(jiǎn)稱(chēng)BD）、總線(xiàn)監控邏輯（Bus Guardian，簡(jiǎn)稱(chēng)BG）、固化有FlexRay通訊協(xié)議的通訊控制器（CommunicationController，簡(jiǎn)稱(chēng)CC）及主機（Host）5個(gè)部分組成，如圖6所示。其中BD和BG的個(gè)數對應于通道數，而B(niǎo)G是用于避免通道定時(shí)錯誤的一個(gè)獨立部分，與通訊控制器和微處理器相連?？偩€(xiàn)監控邏輯必須獨立于其他的通訊控制器。節點(diǎn)的兩個(gè)通訊過(guò)程如下。
b.接收數據在某一時(shí)刻，由總線(xiàn)驅動(dòng)器訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)，將數據位流送到通訊控制器進(jìn)行解碼，將有效數據部分由通訊控制器送給主機Host。
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