基于μC／OS-Ⅱ的線控轉(zhuǎn)向FlexRay通信控制
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以Freescale公司開發(fā)的針對該芯片的FlexRay通訊傳輸層和表示層的驅(qū)動(dòng)程序?yàn)榛A(chǔ)，進(jìn)行應(yīng)用層的程序設(shè)計(jì)，即編寫通信任務(wù)程序，完成協(xié)議的運(yùn)行過程。
3．2．1 FlexRay通信啟動(dòng)任務(wù)
按照上文介紹的FlexRay協(xié)議中定義的協(xié)議運(yùn)行過程，當(dāng)對FlexRay通信進(jìn)行初始配置后，協(xié)議將進(jìn)入就緒狀態(tài)，之后發(fā)送啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)命令等待協(xié)議狀態(tài)由啟動(dòng)狀態(tài)變?yōu)檎Ｖ鲃?dòng)狀態(tài)；在正常主動(dòng)狀態(tài)中，首先發(fā)送關(guān)鍵幀啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)，發(fā)送完成后進(jìn)入到節(jié)點(diǎn)喚醒狀態(tài)，然后開啟FlexRay通信的各種中斷，包括：傳輸中斷、接收中斷、存儲(chǔ)區(qū)中斷以及定時(shí)器中斷等，最后掛起任務(wù)等待檢測到通信故障時(shí)進(jìn)行喚醒；協(xié)議正常被動(dòng)狀態(tài)是在通信出現(xiàn)故障時(shí)，重新配置協(xié)議，進(jìn)行協(xié)議的重啟。需要注意的是用戶必須在多任務(wù)系統(tǒng)啟動(dòng)以后再開啟時(shí)鐘節(jié)拍器，也就是在調(diào)用Osatart()之后，由任務(wù)優(yōu)先級(jí)最高的那個(gè)任務(wù)開啟RTI中斷，否則系統(tǒng)容易死鎖。程序流程圖如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/197684.htm
3．2．2 數(shù)據(jù)接收發(fā)送任務(wù)
FlexRay數(shù)據(jù)的接收發(fā)送是通過中斷服務(wù)程序進(jìn)行的，因此在該任務(wù)中，只需判斷POC狀態(tài)是否進(jìn)入正常主動(dòng)狀態(tài)，如果是則使用全局變量對接收函數(shù)Fr_receive_da()和發(fā)送函數(shù)Fr_transmit_data()的消息緩沖區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和更新。
3．2．3 故障檢測任務(wù)
在通信過程中，當(dāng)其他節(jié)點(diǎn)因故障重啟或是通信線路中斷時(shí)，可以利用故障檢測任務(wù)檢查POC狀態(tài)，當(dāng)協(xié)議運(yùn)行在正常被動(dòng)狀態(tài)時(shí)，則判斷為通信線路出現(xiàn)故障，將故障LED指示燈設(shè)定為閃爍狀態(tài)；當(dāng)協(xié)議運(yùn)行在暫停狀態(tài)時(shí)，則判斷為節(jié)點(diǎn)控制器故障，故障LED指示燈設(shè)定為常亮狀態(tài)，并對FlexRay通信啟動(dòng)任務(wù)進(jìn)行解掛，重新對協(xié)議進(jìn)行配置，待故障解決，系統(tǒng)可以自動(dòng)啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行。程序流程圖如圖3所示。
4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
使用Vector公司的CANoe軟件，可以方便地觀察FlexRay總線上的數(shù)據(jù)流情況。實(shí)驗(yàn)中，將CANoe軟件提供的FlexRay接口板VN3600接入總線網(wǎng)絡(luò)中，之后參考MC9S12XF512芯片手冊中FlexRay通信的MicroTick定義為25 ns，因此在FlexRay初始化定義中，設(shè)置參數(shù)P_MICRO_PER_M-ACRO_NOM為40，則一個(gè)MareroTick等于40個(gè)MicroTick，也就是說，F(xiàn)lexRay通信配置的基準(zhǔn)時(shí)間片為lμs。據(jù)此，配置通信周期為5 000 μs；1個(gè)靜態(tài)時(shí)槽長度為24μs，共有91個(gè)；1個(gè)動(dòng)態(tài)時(shí)槽為5μs，共有289個(gè)；特征窗與網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間為1 371μs。
程序中對節(jié)點(diǎn)Node_A和Node_B的時(shí)槽定義如表2所示。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，運(yùn)行時(shí)間2 289 s，時(shí)槽變化與周期數(shù)均與設(shè)計(jì)一致，數(shù)據(jù)收發(fā)正常。由圖5可知，幀速率為3 200幀／s，總計(jì)傳輸7 369 600幀，沒有出現(xiàn)無效幀與錯(cuò)誤幀，達(dá)到了實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的要求。
在通信過程中，分別進(jìn)行故障模擬實(shí)驗(yàn)。
(1)突然斷開總線來模擬應(yīng)用現(xiàn)場出現(xiàn)線路故障的情況，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)停止更新，故障檢測LED指示燈閃爍，說明程序檢測到了線路故障問題并進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)再次連接總線后，故障檢測LED熄滅，數(shù)據(jù)繼續(xù)更新，說明通信自動(dòng)重新啟動(dòng)。
(2)將任意一個(gè)控制器進(jìn)行掉電，模擬單一控制器故障情況，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)停止更新，故障檢測LED指示燈開始常亮，說明程序檢測到了任意節(jié)點(diǎn)故障導(dǎo)致通信中斷的問題并進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)再次開啟掉電控制器后，故障檢測LED熄滅，數(shù)據(jù)繼續(xù)更新，說明通信自動(dòng)重新啟動(dòng)。通過以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了故障檢測報(bào)警功能良好。
5 結(jié)語
針對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)FlexRay通信過程中存在的問題，將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ應(yīng)用于系統(tǒng)中，進(jìn)行了代碼移植和通信任務(wù)設(shè)計(jì)。之后通過硬件實(shí)驗(yàn)，對數(shù)據(jù)結(jié)果和故障檢測進(jìn)行了測試，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，該系統(tǒng)解決了FlexRay總線應(yīng)用的復(fù)雜問題，并利用μC／OS-Ⅱ操作系統(tǒng)保證了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性和安全性的要求，為今后實(shí)現(xiàn)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車輔助駕駛和智能駕駛方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
評(píng)論