汽车基础系统及检修 9

车载网络MOST总线的认知与检修任务五目录CONTENTS情境引入02相关知识03学习拓展04任务目标01目录CONTENTS情境引入02任务目标01相关知识03学习拓展04初步了解FlexRay总线；了解FlexRay总线的特点；掌握FlexRay总线的硬件结构；了解FlexRay总线传输数据的结构；掌握FlexRay总线的信号波形；掌握FlexRay总线的检修思路。知识目标素养目标培养新时代爱国主义精神，坚持矢志奋斗的理想；能够和同学及教学人员建立良好的合作关系；能够自觉遵守法律、法规以及技术标准规定；养成良好的安全工作习惯，具备相应岗位职业素养和规范意识。01任务目标目录CONTENTS情境引入02相关知识03学习拓展04任务目标01目录CONTENTS任务目标01相关知识03学习拓展04情境引入02王封作为一名汽车维修技师，今天在汽车技术培训师的带领下学习了FlexRay总线的知识，他觉得收获颇丰，又补齐了自己车载网络知识的一块短板。那什么是FlexRay总线？它的特点有哪些？它的信号波形是什么样的呢？接下来让我们带着这些问题开始本任务的学习吧。02情境引入目录CONTENTS情境引入02相关知识03学习拓展04任务目标01目录CONTENTS任务目标01情境引入02学习拓展04相关知识03FlexRay总线03相关知识FlexRay总线是一种具有高速、高可靠性等特点的总线技术，是专为满足车辆内电子控制器（ECU）间，高实时性和高可靠性的数据交换需求而设计的。FlexRay总线常用拓扑结构有总线型拓扑结构、星型拓扑结构以及混合型拓扑结构三种。03相关知识FlexRay总线FlexRay总线传输速率最高为10Mbps。在总线型拓扑结构下，连接FlexRay节点最大数量为22个；在星型拓扑结构或者混合型拓扑结构下，连接FlexRay节点最大数量为64个。一般应用于线控转向、线控制动、线控悬架等系统。FlexRay总线和高速CAN总线一样，并不支持单线运行模式，总线正（Bus-Plus，BP）和总线负（Bus-Minus,BM）哪一路断路或短路都会导致对应的FlexRay节点无法通讯。03相关知识FlexRay总线的特点1.确定性数据传输FlexRay总线通过确定性数据传输，确保时间触发区域内的每条信息都能实现实时传输，即每条信息都能在规定时间内进行传输。03相关知识2.高容错FlexRay总线的特点强大的错误检测性能和容错功能是FlexRay总线设计时考虑的重要方面。FlexRay总线使用循环冗余校验CRC来检验通信中的差错。FlexRay总线通过双通道通信，能够提供冗余功能，并且使用星型拓扑可完全解决容错问题。03相关知识3.消息长度可配置FlexRay总线的特点可根据实际控制应用需求，为其设定相应的数据载荷长度。03相关知识FlexRay总线的硬件结构FlexRay总线一般由若干个FlexRay节点、FlexRay数据线、FlexRay终端电阻组成。03相关知识FlexRay终端电阻用于防止信号在FlexRay数据线终端被反射并以回波的形式返回，影响数据的正确传送，FlexRay终端电阻位于一路FlexRay总线两端的FlexRay节点内，阻值一般为80-110Ω。如图所示，J527、J1121、J775、J533的FlexRay总线中，FlexRay终端电阻就分别在J527和J533内部，阻值为94Ω。FlexRay总线的硬件结构03相关知识FlexRay总线的硬件结构FlexRay节点多数都为电子控制器（ECU），其内部和FlexRay总线相关的电路一般由微控制单元MCU、FlexRay控制器、FlexRay收发器、FlexRay电阻（FlexRay总线两端节点内的FlexRay电阻为FlexRay终端电阻）等组成，FlexRay控制器一般都被集成在微控制单元MCU之内，位于FlexRay总线末端FlexRay节点内部和FlexRay总线相关的电路，如图所示。03相关知识FlexRay总线的硬件结构FlexRay数据线为双绞线。分为总线正(Bus-Plus，BP)和总线负(Bus-Minus，BM)，两线缠绕绞合在一起，具有较强抗干扰能力。03相关知识FlexRay总线传输数据的结构FlexRay总线的一个通信周期包含静态段、动态段、符号窗（SymbolWindow）和网络空闲时间。动态段和静态段又由一些时隙构成，每个时隙传输一个FlexRay帧。03相关知识FlexRay总线传输数据的结构FlexRay总线传输的数据又可以叫作FlexRay报文，一般以帧为单位进行传送，每帧数据由一组二进制数或数字脉冲组成，这组二进制数按功能又分为段，每一段称为帧的域、场，也可以直接叫做段。在FlexRay总线中，FlexRay节点把发送的信息打包成帧，在静态段或动态段的时隙发送。03相关知识FlexRay总线传输数据的结构FlexRay每帧由帧头、数据段和帧尾构成03相关知识FlexRay总线传输数据的结构帧头：为一帧起始，包括5个位（bit）的前导指示符，5个位（bit）分别为保留位、负载场前导指示位、空帧指示位、同步帧指示位和启动帧指示位；11个位（bit）的帧ID；7个位（bit）的有效负载长度；11个位（bit）的帧头CRC；6个位（bit）的循环计数值。全部加起来总共40位，按5个字节（Byte）的形式传输。03相关知识FlexRay总线传输数据的结构有效负载段：有效负载段负责传送数据，最小0个字节（Byte），最大254个字节（Byte），分别以data0、data1...表示。03相关知识FlexRay总线传输数据的结构帧尾：帧尾是由一个3个字节（Byte）的CRC组成，由帧头和有效负载段计算得出的CRC校验码，计算CRC时，根据网络传输顺序从保留位到有效数据段的最后一位放到CRC生成器中进行计算。03相关知识FlexRay总线的信号波形FlexRay总线的两条线束上的电平在最低值1.5V和最高值3.5V之间变换。03相关知识FlexRay总线的信号波形FlexRay总线的信号状态有空闲（idle）、Data0、Data1三种，如图3-27所示。空闲（idle）：为两线束的电平都为2.5V；Data0：为BP线上低电平，BM线上高电平；Data1：为BP线上高电平，BM线上低电平。03相关知识FlexRay总线的检修思路1.故障现象FlexRay节点或FlexRay数据线故障，会使对应FlexRay节点甚至整路FlexRay节点的功能失效或无法正常工作，从而引发故障现象。03相关知识FlexRay总线的检修思路2.故障分析FlexRay节点无法通讯的故障原因，大体可分为以下三种可能。（1）FlexRay节点供电或搭铁故障；（2）FlexRay数据线的总线正（Bus-Plus，BP）或总线负（Bus-Minus，BM）任意断路或短路；（3）FlexRay节点本体故障。03相关知识FlexRay总线的检修思路3.故障检测在不断开任何连接器的情况下，进行在线FlexRay总线终端电阻测量，也就是测量3个FlexRay节点的总线正和总线负之间的电路状态，正常应为47Ω左右。FlexRay节点1/FlexRay节点3内部终端电阻断路，或者任意FlexRay节点内部FlexRay电阻变小，或者任意FlexRay数据线断路/短路，都会导致阻值变化。若阻值变化则需逐个将FlexRay节点连接器断开进行测量，确认故障点。若在线终端电阻测量无异常，则需对可能产生故障的FlexRay节点供电或搭铁故障进行测量，确认无故障后，则该FlexRay节点本体可能为故障根源，需要对其进行更换。03相关知识FlexRay总线的检修思路4.数据线维修FlexRay数据线与CAN数据线一样，是双绞线。FlexRay数据线另有保护层，保护层不是起屏蔽作用的，而是用于尽量降低如湿度、温度等外部干扰，对线束特性阻抗的影响。剥掉保护层的维修部位必须用冷缩配合软管加以密封。03相关知识FlexRay总线的检修思路维修注意事项：1）无绞接段长度，无外皮段长度；2）使用横截面积为0.35mm2的双芯护套电缆1和2作为FlexRay数据线；3）维修时，FlexRay数据线的两根芯的长度必须完全吻合；4）如果要绞合线束1和2，则必须满足绞距A=30mm；5）如果线束未绞合，则线段不得大于B=30mm，例如在压接器区域内的箭头；6）剥除护套的FlexRay数据线长度最长为100mm。目录CONTENTS情境引入02相关知识03学习拓展04任务目标01目录CONTENTS任务目标01情境引入02相关知识03学习拓展04FlexRay总线应用04学习拓展支持FlexRay总线技术的主机厂商有宝马、奥迪、奔驰、沃尔沃等，以奥迪e-tronGT为例，该车型使用FlexRay总线进行通讯的控制器有J104ABS控制单元、J234安全气囊控制单元、J428自适应巡航控制装置、J500动力转向控制单元、J527转向柱电子控制单元、J533数据总线诊断接口