FlexRay介绍PPT课件

1、.,1,高速实时总线协议：FlexRay,.,2,2,主要内容FlexRay概述FlexRay的拓扑结构FlexRay数据帧的结构FlexRay的时间等级和调度表FlexRay节点的实现方式FlexRay开发流程,.,3,3,FlexRay概述线控系统（X-by-Wire）线控系统需要什么样的总线？高速确定性时间触发容错性为什么不用CAN总线？事件触发报文不确定总线负载率已经接近极限功能扩展、带宽储备、容错设计为什么是FlexRay？TTCANSAFEbusSPIDERTTP/CFlexRay,.,4,.,5,.,6,基于FlexRay和LIN传感器用LINFlexRay用于高速数据传递布线更

2、短减少设计的复杂性总体设计成本降低,.,7,.,8,.,9,4,FlexRay概述FlexRay背景TTA（1982、Vienna）Byteflight（1996）FlexRay联盟2000年成立核心成员：BMW、Bosch、Daimler、Freescale、GM、NXP、VW主要成员:目前28个(2009.10.12)外围成员:目前64个(2009.10.12),.,10,5,FlexRay概述FlexRay技术特点高速确定性容错性灵活性分布式时钟同步,.,11,6,FlexRay概述应用领域：分布式控制系统一体化控制：动力系统、底盘系统高安全性要求的系统X-by-Wire(线控系统）牵引

3、及安全控制系统国防：地面设备高传输速率要求的系统车辆主干网国防：地面设备工业控制领域（正在讨论）,.,12,.,13,7,FlexRay概述第一辆FlexRay量产车BMWX54.8i电子控制减震器系统上市时间2007年XCP-on-FlexRayatAudi下一代豪华运动车的标定标定协议:XCPonFlexRay大量测量数据需要传输,.,14,8,FlexRay总线网络拓扑网络拓扑的分类,单信道&双信道总线型&星型&混合型,StarB,恒润科技公司,.,15,9,FlexRay总线网络拓扑单信道总线型IBus24m4nStubs22Node3Node2,Node4,.,16,FlexRay总

4、线网络拓扑单信道无源星型IStubNIStubM24m,3nStubs22nSplice1Node1,单信道有源星型lActiveStarN24mnActiveBranches2,.,17,11,FlexRay总线网络拓扑单信道混合拓扑,Node2,Node3,Node4,Node5,Node1,ActiveStar1Node7Node8,ActiveStar2,Node10Node9,Node6,.,18,FlexRay总线网络拓扑双信道可独立选择拓扑形式,Node1,Node2,Node3,Node4,Node5,ChannelAStarB,.,19,13,数据帧结构帧结构概念帧的分类：静

5、态帧和动态帧空帧(NULLFrame):数据段(PayloadSegnent)不含有效数据(都为0)启动帧(StartupFrame)：FlexRay网络启动时由启动节点发送同步帧(SyncFrame):由同步节点发送，用于节点之间的同步启动帧一定是同步帧，同步帧不一定是启动帧,.,20,FlexRay的总线访问方式是把一个通信循环分为静态段和动态段，静态段采用时分多址实现时间触发，动态段则采用灵活时分多址（FTDMA，FlexibleTimeDivisionMultipleAccess），如图4所示。这样，FlexRay比TTP/C更灵活。时间触发的缺点是灵活性差，虽然TTP/C设计时，可以

6、灵活地选择每个节点传输数据长度，但是系统确定后就不能再改变，而且以后节点的扩充也很难，除非在原先设计时就已经考虑到了1。并且，FlexRay帧的最大长度为254字节，TTP/C帧的最大长度为240字节8，这意味着FlexRay比TTP/C有更大的灵活性。,FlexRay把事件通道设置在与时间触发协议平行的位置。事件触发传输灵活性好，可以动态地分配带宽，而且在故障诊断以及调试中都需要事件触发消息，所以，FlexRay把一个周期分成静态和动态两部分，动态部分用于传递事件信息，把动态部分看作为一个时间片，并采用了Byteflight协议，保证一些具有高优先权的数据能够在总线忙时也有机会发送消息，低优

7、先权的数据在总线空闲时发送消息。这样各个节点可以共享这部分带宽。因此，在事件触发方面，FlexRay的节点共享决定了其灵活性更好。,.,21,FlexRay符合TDMA（TimeDivisionMultipleAccess）的原则，部件和信息都被分配了确定的时间槽，在此期间它们可以唯一的访问总线。时间槽有固定的重复周期。信息在总线上的时间是完全可以预测出来的，因而对总线的访问是确定性的。不过，通过为部件和信息分配时间槽的方法来固定的分配总线带宽，其不利因素是导致总线的带宽没有被完全的利用。出于这个考虑，FlexRay把周期分成了静态段（StaticSeg.）和动态段（DynamicSeg.），

8、确定的时间槽适用于位于信息开始的静态段。在动态段，时间槽是动态分配的。每种情况下都只有一小段时间是允许唯一的总线访问的(这段时间称为mini-slots)，如果在mini-slot中出现了总线访问，时间槽就会按照需要的时间来扩展。因此总线带宽是动态可变的。,.,22,为了实现功能的同步和通过两条信息间的短距离来优化带宽，该通信网络中的分布组件都要有一个共同的时基（全局时间）。为了时钟同步，同步信息是在周期的静态段传输的。通过增添一个特殊的算法，部件的本地时钟被修正为所有的本地时钟与全局时钟同步。,.,23,14,数据帧结构,数据帧组成起始段(HeaderSegment)净荷段(PayloadS

9、egment)静态帧静态段动态帧动态段结束段(TrailerSegment),.,24,数据帧结构,.,25,.,26,312,MT,16,FlexRay时间等级ChannelA,Cycle0,Cycle1,CycleCycleCycleCyclem,Cycle63Cycle0,ChannelB,StaticSegment,DynamicSegment,SymbolWindow,NetworkIdleTime,StaticSlotMTMTMTMTT,StaticMiniSlotSlotMTMTMTMTT,MiniSlotMTMTMTMTMT网络时间参数节点时间参数,.,27,17,FlexRa

10、y时间等级采样时钟&位时间gdSampleClockPeriod(1/80MHz=12.5ns)采样时钟pdMicrotickT(pSamplesPerMicrotick*gdSampleClockPeriod=2*12.5ns=25ns)MicrotickTgdBit(cSamplesPerBit*gdSampleClockPeriod=8*12.5ns=100ns)位时间gdMacrotick(pMicroPerMacroNom*pdMicrotick=40*25ns=1000ns=1s)MacrotickMTgdCycle(gMacroPerCycle*pdMacrotick=5000*

11、1s=5000s=5ms)通信周期,.,28,18,FlexRay调度表,静态部分Staticsegment,动态部分Dynamicsegment,ChannelAChannelB,11,22,33,44,56567,7,8,8,9,9,NodeBID:3、7,NodeCID:5、9,.,29,19,FlexRay节点构造,FlexRayNode,Microcontroller(Host),PowerData,PowerSupply,CCBG,BG,ControlStatus,BDChAChB主机控制器-Host通信控制器-CommunicationController,BDBUS总线驱动器-BusDriver总线监控器-BusGuardian,.,30,20,FlexRay硬件实现方式1单片机MCU+独立通信控制器CC+总线驱动器BDCC：MFR4310(Freescale)、CIC-310(Infineon)、MB88121A(Fujitsu)FPGAFlexRayIPCore等BD:TJA1080(NXP)、AS8221(奥地利微电子),.,31,21,FlexRay硬件实现方式2集成FlexRay功能的MCU+总线驱动器BD,.,32,22,FlexRay开发流程,DaVinciNetworkDesignerCANoe.FlexRayOEMSup