基于FlexRay總線的通訊單元設(shè)計(jì)

摘要：FlexRay是符合下一代車載網(wǎng)絡(luò)要求的通訊協(xié)議。文章針對FlexRay汽車總線，給出一種通訊單元的設(shè)計(jì)方案。Freescale公司的16位汽車微控制器MC9S12XF512集成了雙通道FlexRay協(xié)議v2．1，通過FlexRay通訊控制器TJA1080實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)和FlexRay總線的通信，并且通過GSM／GPRS模塊實(shí)現(xiàn)通訊功能。
關(guān)鍵詞：FlexRay；通訊單元；汽車微控制器；TJA1080A

0 引言
隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，汽車電子化程度的與日俱增，車體內(nèi)應(yīng)用的ECU模塊數(shù)量的增加使得線束也隨之增加。另一方面，以網(wǎng)絡(luò)通訊為基礎(chǔ)的線控技術(shù)(X-by-wire)將在汽車上普遍應(yīng)用。早期的CAN總線已經(jīng)不能很好地解決眾多電子設(shè)備之間的通信，通信速度更高和通信更安全的車內(nèi)總線成為汽車電子的迫切需求。由FlexRay聯(lián)盟制定的FlexRay協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)成為一種理想的解決方案。它不僅是一個(gè)通信協(xié)議，它還包括特殊定義的高速發(fā)送和接收驅(qū)動(dòng)器，以及各種元件的硬件和軟件接口標(biāo)準(zhǔn)。
汽車通訊系統(tǒng)的普及是汽車電子發(fā)展的一大方向。車載通訊系統(tǒng)是指裝載在汽車上的移動(dòng)通訊系統(tǒng)。其特點(diǎn)是以車為載體，同時(shí)能夠隨車移動(dòng)進(jìn)行無線信號的傳輸。它不僅包括車載電話，還包括汽車狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控、報(bào)警、娛樂等功能。根據(jù)汽車本身具有移動(dòng)、分布、數(shù)量大的特點(diǎn)，數(shù)字蜂窩移動(dòng)通訊系統(tǒng)是較為理想的選擇。隨著“三網(wǎng)融合”技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)嵌TCP／IP協(xié)議的GSM／GPRS模塊就可以實(shí)現(xiàn)基本的汽車通訊功能。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理
本系統(tǒng)作為FlexRay總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，接收總線上傳輸來的信號，完成相關(guān)的通訊任務(wù)。FlexRay節(jié)點(diǎn)有兩種結(jié)構(gòu)，一種由微控制器、通訊控制器、總線控制器組成；一種由集成通訊控制器的微控制器、總線控制器組成。本系統(tǒng)采用后一種結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

總線上的數(shù)據(jù)幀都將到達(dá)總線上所有的總線收發(fā)器。每一個(gè)總線收發(fā)器在收到總線數(shù)據(jù)幀后，將不屬于自己地址的數(shù)據(jù)幀濾除，只將屬于自己的數(shù)據(jù)幀和廣播幀存儲到接收FIFO中。在工作狀態(tài)下，微控制器可以訪問總線收發(fā)器的接收模塊和發(fā)送器，通過對其操作實(shí)現(xiàn)對物理層數(shù)據(jù)的收發(fā)。微控制器接收到相關(guān)總線信號后將其分成若干種任務(wù)，按照優(yōu)先級對這些任務(wù)進(jìn)行處理，喚醒GSM／GPRS模塊來執(zhí)行相應(yīng)的通訊任務(wù)或者通過總線收發(fā)器將處理后的結(jié)果發(fā)送到其他節(jié)點(diǎn)。GSM／GPRS模塊具有語音通話、短信(SMS)／彩信(MMS)收發(fā)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能。 GSM／GPRS模塊與微控制器、總線收發(fā)器的電源電壓不同，所以對電源進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。