Flexray总线协议在计算机联锁系统的应用研究

1、Flexray总线协议在计算机联锁系统的应用研究,开题报告的主要内容,1.课题背景及研究意义 2.国内外研究现状 3.该领域目前存在的问题 4.技术路线 5.论文要做的工作及已完成的工作 6.论文进展表 7.参考文献,课题背景及研究意义,背景 计算机联锁系统是基于现代通信技术,现代计算机技术的一项高技术控制系统，是铁路行车指挥自动化控制系统的一个重要组成部分。它与列车控制系统（CTCS）,列车调度集中系统系统(CTC) 等一起正确地高效率地指挥列车运行，同时保障了列车通过车站时的安全。计算机联锁系统不仅要求具有高度的安全性,可靠性,可用性,还要有快速强大的数据处理能力，计算机联锁系统内部各模块

2、之间以及计算机联锁和其它各系统之间要相互传输大量的数据协同工作。 Flexray 总线是由世界上主要汽车生产厂商和半导体厂商共同推出的车载控制器间的通讯协议, 用于适应未来汽车上各种设备的控制, 并建立一种可检测的可靠的高速通讯体系。它的出现, 弥补了既有总线协议应用在汽车线控系统或者同安全相关的系统时容错性和传输速率太低的不足, 被誉为是可以逐步取代C AN 协议的新一代的汽车总线。,课题背景及研究意义,意义 Flexray 总线作为一种新的高速可靠的通信协议，其本身具有下列特点： （1）数据传输速率高。单通道最大数据传输率为1 0 Mb / s。双通道可达到 20M 的速率，而C AN 的

3、最大传输速率只有1 Mb / s 。 （2）容错能力强。Flexray 提供一个可供选择的的监视器叫BusGuardian , 可以根据需要将通信控制器和网络断开.此外, Flexray作为一个双信道系统运行时可以通过冗余网络传输数据, 来提高系统的可靠性。 （3）通信方式弹性。Flexray 总线为时间兼事件触发网络系统。可以进行实时和非实时的数据传输，可以极大的满足车辆上各种系统的需求。 FlexRay具有可靠性高，实时性强，数据传输速率高等特点，将其优势应用于工业化计算机联锁控制系统中，实现数据的高速传输，提高系统的实时性，可靠性和安全性，为铁路信号的信息化发展提供有力的支持。,国内外研

4、究现状,在国外，FlexRay总线的研究以及对FlexRay总线的实际应用已初具规模。 2000年9月, 宝马和Daimler&Chrysler联合大众、FreeScale、Fujitsu等汽车制造商和半导体生产商成立了FlexRay联盟,并于2005年发布了针对汽车线控技术应用的FlexRay总线协议。 FreeScale公司2002年着手开发F1exRay控制器，相继推出了MFR4200，MFR4300，MFR4310。并推出了基于21版协议的集成FlexRay模块和16位S12X核心的第一款微控制器产品一一MC9S12XFR； 2006年，Fujitsu公司,富士通推出了两款具有集成Re

5、xRay的FR系列32位微控制器MB8812lA以及富士通的32位闪存微控制器9lF467DA。 2007年，首次采用了FlexRay总线的宝马5系新款SUV成为世界上首款实际装备FlexRay通信系统的车型。2009年，德国奥迪也在新款“AudiA8上使用了FlexRay总线技术。2010年，宝马新crossover车型F3的电子辅助驾驶系统等安全设施中仍采用FlexRay总线作为系统网络系统。,国内外研究现状,国内目前在FlexRay领域的研究和应用才刚刚起步，主要集中在高校及科研所如清华大学，同济大学和中国科学院电工研究所等，并在研究FlexRay协议规范实时性和可靠性方面取得了一定的成

6、果。个别国内汽车企业如吉利汽车研究院虽然开始建立研究和应用FlexRay总线的部门，但仍处于观望和学习的状态，尚未投入到应用。,该领域目前存在的问题,1.计算机联锁系统采用CAN总线进行通信。CAN总线通信采用的是基于优先级仲裁机制，响应突发事件能力强，但会出现多个消息同时申请总线使用权的冲突情况，降低低优先级消息的实时性；CAN的数据传输速率为最高为1Mbps，并且除了低速容错CAN以外的CAN都不具备容错功能。 2.计算机联锁系统采用Profibus总线进行通信。Profibus总线数据传送速度可在9.6kbps12Mbps范围内；在传输控制和冲突检测上稍逊色于CAN总线；协议过于复杂，现

7、场调试初期经常需要进行大量参数的调整。 3.目前尚未有将Flexray总线应用于计算机联锁系统中的先例，本论文将进行初探 。,该领域目前存在的问题,3.1 Flexray总线基于周期循环进行通信，通信循环包括静态段和动态段，分别基于TDMA实现时间触发和基于FTDMA灵活触发，如何保证数据传输的实时性。,该领域目前存在的问题,3.2 信号设备状态信息包括信号机，道岔，轨道的状态信息等计算机联锁通信数据如何完整，有效，可靠地通过FlexRay协议数据帧配置进行传输。,技术路线,技术路线,Flexray网络采用总线拓扑形式 道岔，信号，轨道等全电子执行单元作为Flexray网络子节点，联锁主机作为

8、主控节点。 子节点将信号设备状态信息等计算机联锁通信系统数据通过Flexray网络实时高速的传输至主节点；主节点接收并处理这些信息后给各个子节点发送控制命令；子节点收到控制命令后，通过全电子执行单元进行相应信号，轨道及道岔动作。,论文要做的工作,（1）Flexray总线通信板的设计 （2）Flexray总线参数的配置（系统参数，节点参数） （3）计算机联锁系统通信研究,论文进度表,2012.10-2013.02 Flexray通信板设计调试初步通信 2013.03-2013.11 计算机联锁全电子执行层Flexray通信研究 2013.12-2014.01 完成论文初稿 2014.02-201

9、4.05 论文定稿,参考文献( References),1高继祥. 铁路信号运营基础，中国铁道出版社.1998 2赵志熙. 计算机联锁系统技术，中国铁道出版社.1999 3张鑫. 全电子联锁中联锁机和通信机间安全通信协议的研究D. 西南交通大学. 2009 4张新明,刘海洋. 二乘二取二计算机联锁系统中的通信技术J. 中国铁道科学.2005 5张卿太. 基于CAN总线的全电子化微机联锁系统设计D. 西南交通大学. 2005 6江国钰. 基于PROFIBUS总线的计算机联锁系统设计与实现D. 西南交通大学. 2005 7梁杰申. 新型总线Flexray网络通信设计实现J. 微机网络与通信.201

10、1 8陈智琦,罗峰,陈觉晓,孙泽昌. FlexRay特性分析及应用实现. 2007中国汽车工程学会年会论文集北京：机械工业出版社，2007 9王锴,王宏,徐皑冬. 下一代车载网络 FlexRay 及其应用研究J. 计算机工程与应用 , 2008. 10徐志俊.钟再敏. FlexRay 总线在工业自动化领域的应用展望J. 工业控制计算机.2008. 11陈智琦. FlexRay总线的研究及其在汽车上的应用D. 同济大学. 2009 12卞永明,金本. 车载FlexRay总线实时性分析与研究J 机电一体化，2010 13张利军. FlexRay总线研究及其应用D 中国科学院电工研究所，2009 14FlexRay Communicatio