如何解決FlexRay時(shí)鐘同步的同向漂移

　　補(bǔ)償過頭時(shí)URT為負(fù)值，通信時(shí)鐘將比標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間提前。這種情況一般不會(huì)發(fā)生，因?yàn)橐?guī)定選延遲的最小值作pDelayCompensation。但是這里又出現(xiàn)了host時(shí)鐘的漂移問題：所有同步幀的內(nèi)容是由host寫入的，host必須在相應(yīng)slot的開始前使同步幀的內(nèi)容就緒。最壞情況是原來host在slot開始前寫入，漂移超過了gdActionPointOffset就會(huì)產(chǎn)生同步幀未寫入的情況。FlexRay的幀頭部有一位標(biāo)志null frame. indicator，當(dāng)幀內(nèi)容未更新時(shí)，這一位自動(dòng)設(shè)為0，同步幀還是發(fā)出去，所以并不影響同步幀的個(gè)數(shù)。

　　6 頻率校正中的問題

　　頻率校正時(shí)采用了連續(xù)2個(gè)cycle的同一同步節(jié)點(diǎn)的相位差，將這兩個(gè)相位差的差作原始數(shù)據(jù)，用類似算法計(jì)算校正量，然后按死區(qū)與限幅的方法實(shí)施校正。在同一同步節(jié)點(diǎn)的相位差的減法中，系統(tǒng)性偏差URT互相抵消，因此不引起頻率的漂移。但是，在接收節(jié)點(diǎn)測(cè)取BSS的跳變沿時(shí)存在誤差的可能性（如圖1所示），BSS的跳變沿的誤差直接影響到倒推ActionPointOffset的位置，從而進(jìn)入eRT：

　　式中Uglitch為毛刺造成的誤差，奇數(shù)cycle和偶數(shù)cycle的Uglitch可能是不同幅值和符號(hào)的。BSS的跳變沿是在經(jīng)濾波后的zVotedVal上采取的，毛刺長度小于3個(gè)位采樣周期時(shí)被濾掉，大于3個(gè)位采樣周期時(shí)就可以見到。毛刺的存在位置有如下幾種可能：

　　① “0“毛刺在TSS之前，真正TSS的跳變沿被解讀為BSS中的跳變沿。此時(shí)讀到的相位差較大，但是后續(xù)BSS以及其它的幀檢查會(huì)發(fā)現(xiàn)此幀有接收錯(cuò)。

　?、?“1“毛刺在TSS之中，毛刺的1/0跳變沿被解讀為BSS中的跳變沿。此時(shí)讀到的相位差比上述情況小，同樣可檢查出有錯(cuò)。

　　③ “0“毛刺使BSS內(nèi)的跳變沿提前，或“1“毛刺使BSS內(nèi)的跳變沿推后，當(dāng)提前或推后的量較大時(shí)，后續(xù)BSS以及其它的幀檢查會(huì)發(fā)現(xiàn)此幀有接收錯(cuò)。

　?、?毛刺使BSS跳變沿變化量小于0.5位時(shí)，后續(xù)BSS以及其他的幀檢查不會(huì)發(fā)現(xiàn)此幀有接收錯(cuò)，所以此幀會(huì)被用于時(shí)鐘同步。

　　一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)在同一cycle里受到毛刺干擾而造成有幾個(gè)同步幀受影響是可能的。此時(shí)盡管有最大最小頻率差的丟棄，毛刺造成的誤差仍可能要進(jìn)入校正量的計(jì)算。

　　易于導(dǎo)出頻率校正的狀態(tài)方程，它與（4）式的形式類似。因此FlexRay的頻率校正可使簇內(nèi)的頻率趨于一致，但是仍有頻率相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)值漂移的可能性，此漂移的方向是不定的，受毛刺出現(xiàn)的情況而變。

　　參考文獻(xiàn)[6]進(jìn)行了FlexRay的頻率校正的軟件仿真試驗(yàn)，對(duì)節(jié)點(diǎn)頻率作階躍變化、斜坡變化的試驗(yàn)結(jié)果是令人滿意的。但是它并未考慮過毛刺影響。

　　7 時(shí)變傳遞矩陣的漂移

　　如（5）式所示的傳遞矩陣還有非常多的形式，由于FlexRay在選取作校正計(jì)算時(shí)要用丟棄排序后的最大最小二個(gè)誤差，實(shí)際采用的同步節(jié)點(diǎn)的可能性組合很多。例如對(duì)4個(gè)同步節(jié)點(diǎn)的簇，對(duì)每個(gè)同步節(jié)點(diǎn)（矩陣A的一行）將有6種可能的系數(shù)，整個(gè)簇的傳遞矩陣A將有64=1296種可能。對(duì)矩陣A求特征根時(shí)可以發(fā)現(xiàn)它們都有λ=1的臨界穩(wěn)定的特征根：實(shí)際上每行系數(shù)的和都等于1，在用行列式求特征根時(shí)就可以將λ－1提出來。而由于FlexRay在每次排序后選中的同步節(jié)點(diǎn)可能不同，傳遞矩陣是時(shí)變的，那么是否還有漂移呢？為此按照算法作了含有排序的程序，這是相位校正的算法（不含頻率校正的非線性部分）。

　　8.結(jié)語

　　FlexRay采用分布式時(shí)鐘的本意是強(qiáng)化對(duì)抗失效的能力：有F個(gè)同步幀發(fā)送節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，只要同步幀發(fā)送節(jié)點(diǎn)為3F+1個(gè)，簇內(nèi)的時(shí)鐘仍是正確同步的，因此可以保證簇內(nèi)的正常通信服務(wù)。但是根據(jù)本文的動(dòng)態(tài)分析，時(shí)鐘相位會(huì)由于延遲補(bǔ)償誤差而漂移，與真實(shí)時(shí)鐘有頻差。這種延遲補(bǔ)償誤差是無法消除的，而已有頻率校正方法無法發(fā)現(xiàn)通信時(shí)鐘對(duì)真實(shí)時(shí)間的頻差，因此通信時(shí)鐘會(huì)與host的時(shí)鐘越離越遠(yuǎn)，導(dǎo)致發(fā)送幀被新幀覆蓋，或者時(shí)隙到達(dá)時(shí)消息尚未就緒。這些漂移引起的出錯(cuò)發(fā)生頻率是相當(dāng)高的。

　　由于毛刺引起的頻率漂移可以用死區(qū)算法克制，但是其他各種毛刺的情況會(huì)使有效的同步幀數(shù)目減少，使容錯(cuò)中值算法的魯棒性下降。按容許F個(gè)錯(cuò)需要3F+1個(gè)同步幀計(jì)算，同時(shí)有2個(gè)錯(cuò)對(duì)4個(gè)同步節(jié)點(diǎn)的簇就不能保證同步精度了。

　　對(duì)應(yīng)用而言，丟幀或時(shí)序的錯(cuò)誤會(huì)引起很壞的后果，如工作的邏輯連鎖條件破壞。例如速度下降應(yīng)在前，換檔工作應(yīng)在后，由于速度下降信號(hào)丟失，降速后換檔的要求未滿足會(huì)形成自動(dòng)變速器的沖擊，造成噪聲和壽命下降，又如停止加油后再剎車的要求未滿足，會(huì)延長剎車距離，危及安全。對(duì)于傳送的消息是模擬量時(shí)，丟幀或延遲的后果只是暫時(shí)的，對(duì)傳送的是邏輯變量，丟幀或延遲會(huì)造成邏輯的錯(cuò)誤。這種時(shí)鐘上的錯(cuò)誤會(huì)同時(shí)影響FlexRay的2個(gè)通道，因此也影響了FlexRay對(duì)抗故障的能力。