FlexRay在高速汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　作為汽車(chē)控制架構(gòu)中日益重要的組成部分，FlexRay技術(shù)為半導(dǎo)體公司開(kāi)辟了一個(gè)嶄新的市場(chǎng)。當(dāng)然，具備性能更優(yōu)、帶寬更高的芯片是必需的，但半導(dǎo)體公司也必須及時(shí)作出重要的戰(zhàn)略決策。為爭(zhēng)奪FlexRay市場(chǎng)份額，芯片公司必須做出決定，是擴(kuò)展現(xiàn)有芯片(大部分可能為支持CAN而設(shè)計(jì))的性能，還是遵循平臺(tái)策略，以創(chuàng)建真正專(zhuān)用的FlexRay系列芯片。

　　基本上有兩個(gè)硅組件必需要考慮，即收發(fā)器和邏輯電路，前者在總線(xiàn)上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而后者則包括基本的微控制器功能及專(zhuān)門(mén)針對(duì)FlexRay的通信控制。

　　在過(guò)去，收發(fā)器通常相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但是，F(xiàn)lexRay拓?fù)涞撵`活性及實(shí)現(xiàn)事件觸發(fā)或時(shí)間觸發(fā)的操作模式對(duì)收發(fā)器意義重大。下面列舉其中一部分：

　　10Mbps的數(shù)據(jù)處理速率;

　　支持FlexRay節(jié)點(diǎn)和有源星型拓?fù)?

　　提供電源管理功能，提高ECU效率;

　　為時(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)模式集成兩個(gè)專(zhuān)用的控制輸入;

　　支持本地和遠(yuǎn)程喚醒功能;

　　提供錯(cuò)誤檢測(cè);

　　符合汽車(chē)行業(yè)的嚴(yán)格規(guī)范要求(例如ESD和EMC領(lǐng)域，同時(shí)涉及上述各個(gè)方面)。

　　集成化解決方案

　　在收發(fā)器和微控制器實(shí)現(xiàn)的基本控制功能之間，是專(zhuān)門(mén)針對(duì)通信和FlexRay協(xié)議的控制功能。實(shí)現(xiàn)該功能的方法有兩個(gè)，其一是單獨(dú)在通信控制器IC上實(shí)現(xiàn)，另一是將其集成到MCU架構(gòu)中，但這要求采用FlexRay的平臺(tái)策略。

　　后者在性能、可靠性和成本方面都有優(yōu)勢(shì)。將MCU和通信控制器集成到一塊芯片上，可減少部件數(shù)量，降低組件成本并縮短工程設(shè)計(jì)時(shí)間，而且還有允許內(nèi)存共享等其他優(yōu)勢(shì)。當(dāng)微控制器和通信控制不要求單獨(dú)的內(nèi)存時(shí)，設(shè)計(jì)者甚至可以在降低系統(tǒng)成本的同時(shí)，在芯片上實(shí)現(xiàn)更多的性能。將FlexRay控制器集成到MCU架構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可以在硬件或軟件上實(shí)現(xiàn)分區(qū)。這使FlexRay真正實(shí)現(xiàn)靈活性和可擴(kuò)展性。

　　汽車(chē)行業(yè)決定起草FlexRay標(biāo)準(zhǔn)時(shí)采用一種靈活的方法，這對(duì)實(shí)現(xiàn)FlexRay MCU硅片具有重要意義。

　　首先，要求具有相當(dāng)大的計(jì)算能力。當(dāng)今汽車(chē)應(yīng)用中常用的大多數(shù)8位或16位MCU最終都將被淘汰，32位MCU架構(gòu)會(huì)比較合適。

　　如上所述，車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)并不統(tǒng)一。因此，除了支持FlexRay v2.1規(guī)范以外，最適合網(wǎng)關(guān)應(yīng)用的MCU必須集成多個(gè)LIN 2.0和CAN 2.0B控制器，并為媒體定向系統(tǒng)傳輸(MOST)總線(xiàn)和以太網(wǎng)做好準(zhǔn)備。

　　隨著汽車(chē)越來(lái)越多地使用電子設(shè)備和軟件來(lái)體現(xiàn)產(chǎn)品差異，省電也相當(dāng)重要。可以通過(guò)提供各種電源模式或選擇性地開(kāi)關(guān)外圍設(shè)備，將能耗調(diào)整到實(shí)際需要的MCU成為首選，因?yàn)閷?lái)內(nèi)存需求還會(huì)增加，從組件成本及性能角度考慮，統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)更為重要。

　　飛利浦SJA2510 FlexRay微控制器擁用32位ARM968E核心，最高頻率可達(dá)80MHz;一個(gè)完整集成FlexRay v2.1的雙通道控制器，六個(gè)CAN控制器，八個(gè)LIN主控制器和多種高級(jí)電源模式。

　　此外，該公司的TJA1080 FlexRay收發(fā)器也與上述收發(fā)器特征相當(dāng)匹配。TJA1080是唯一可以同時(shí)以無(wú)源總線(xiàn)模式和星型模式操作的收發(fā)器。

　　嚴(yán)格的規(guī)范已準(zhǔn)備就緒，一些基于FlexRay的系統(tǒng)也即將部署，因此，汽車(chē)和半導(dǎo)體公司都在考慮線(xiàn)控技術(shù)。安全性是部署線(xiàn)控時(shí)的首要考慮因素，F(xiàn)lexRay的規(guī)范將包括一個(gè)監(jiān)控總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)的總線(xiàn)監(jiān)控器，這樣在傳輸過(guò)程中就不會(huì)丟失或損壞數(shù)據(jù)。

　　FlexRay聯(lián)盟仍在定義總線(xiàn)監(jiān)控器的概念。中央總線(xiàn)監(jiān)控器和分布式總線(xiàn)監(jiān)控器概念也在考慮中。規(guī)范完成后，會(huì)在硅上實(shí)現(xiàn)該概念，但預(yù)期于2006年實(shí)施的FlexRay應(yīng)用將不需要總線(xiàn)監(jiān)控器。同時(shí)，我們將會(huì)看到，由FlexRay實(shí)現(xiàn)的便利性、控制和安全功能會(huì)越來(lái)越多。當(dāng)線(xiàn)控時(shí)代到來(lái)時(shí)，F(xiàn)lexRay將是一項(xiàng)經(jīng)過(guò)充分測(cè)試及實(shí)際驗(yàn)證的較為成熟的技術(shù)。