汽車ECU通訊新平臺(tái)--FlexRay（V2.1）協(xié)議規(guī)范
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汽車電子化程度與日俱增，應(yīng)用在車上的ECU模塊數(shù)量也隨之增加，從而使線束也增加。汽車電子系統(tǒng)的成本已經(jīng)超過(guò)總成本的20%，并且還將繼續(xù)增加。由于汽車生產(chǎn)商對(duì)制造成本的嚴(yán)格控制，加上對(duì)車身質(zhì)量的控制，減少線束已經(jīng)成為一個(gè)必須要解決的問(wèn)題。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。因此，車載網(wǎng)絡(luò)時(shí)代終將來(lái)臨。
車載網(wǎng)絡(luò)種類有很多種，應(yīng)用較多的有LIN，CAN、FlexRay、TIP/C、SAEJ1850、TFCAN、ASRB、MOST等。美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）根據(jù)速率將汽車網(wǎng)絡(luò)劃分為A、B、C3類。
A類總線標(biāo)準(zhǔn)包括TTP/A（Time Triggered Protocol/A）和LIN（Local Interconnect Net-work），其傳輸速率較低。①TTP/A協(xié)議最初由維也納工業(yè)大學(xué)制定，為時(shí)間觸發(fā)類型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要應(yīng)用于集成了智能變換器的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線。②LIN是在1999年由歐洲汽車制造商Audi、BMW、DaimlerChrysler、Volvo、Volkswagen、VCT公司以及Motorola公司組成的LIN協(xié)會(huì)共同努力下推出的用于汽車分布式電控系統(tǒng)的開放式的低成本串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，從2003年開始得到使用。
B類標(biāo)準(zhǔn)主要包括J1850、VAN，低速CAN。①1994年SAE正式將J1850作為B類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。最早，SAEJ1850被用在美國(guó)Ford，GM以及Chrysler公司的汽車中?，F(xiàn)在，J1850協(xié)議作為診斷和數(shù)據(jù)共享被廣泛應(yīng)用在汽車產(chǎn)品中。②VAN標(biāo)準(zhǔn)是ISO1994年6月推出的，它基于ISO11519-3，主要為法國(guó)汽車公司所用。但目前就動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)而言，甚至在法國(guó)也集中應(yīng)用CAN總線。③CAN是德國(guó)BOSCH公司從20世紀(jì)80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。低速CAN具有許多容錯(cuò)功能，一般用在車身電子控制中，而高速CAN則大多用在汽車底盤和發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制中。
C類總線標(biāo)準(zhǔn)主要包括TTP/C，FlexRay和高速CAN（ISO11898-2）。都用于與汽車安全相關(guān)以及實(shí)時(shí)性要求比較高的地方。如動(dòng)力系統(tǒng)，其傳輸速率比較高，通常在125kb/s到10Mb/s之間，必須支持實(shí)時(shí)的周期性的參數(shù)傳輸。①TTP/C協(xié)議由維也納工業(yè)大學(xué)研發(fā)，基于TDMA（Time Division Multiple Access）分時(shí)多址的訪問(wèn)方式。②FlexRay是BMW、Daimler Chrysler、Motorola和Philips等公司制定的功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。基于TDMA的確定性訪問(wèn)方式，具有容錯(cuò)功能及確定的通訊消息傳輸時(shí)間，同時(shí)支持事件觸發(fā)與時(shí)間觸發(fā)通訊，具備高速率通訊能力。③歐洲的汽車制造商基本上采用的都是高速CAN總線標(biāo)準(zhǔn)ISO11898。總線傳輸速率通常在125kb/s～1Mb/s之間。然而，作為一種事件驅(qū)動(dòng)型總線，CAN無(wú)法為下一代線控系統(tǒng)提供所需的容錯(cuò)功能或帶寬，因?yàn)閄-by-wire系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和可靠性要求都很高，必須采用時(shí)間觸發(fā)的通訊協(xié)議，如TTP/C或F1exRay等。
二、FlexRay協(xié)議
FlexRay是由FlexRay共同體（FlexRayConsortium）制定的協(xié)議。該共同體為一企業(yè)合作組織，成立于2000年。到2005年，F(xiàn)lexRay共同體的7個(gè)，核心成員是：BMWGROUP、BOSCH、DaimlerChrysler、GM、Motorola/Freescale、PHILIPS和VWAG。除此之外，它還有超過(guò)93個(gè)協(xié)作和發(fā)展成員。從2002年發(fā)布的V0.4.3協(xié)議規(guī)范到2005年的V2.1協(xié)議規(guī)范，共發(fā)布多達(dá)7個(gè)版本。
F1exRay網(wǎng)絡(luò)是一種高傳輸速率（每通道10Mb/s）的時(shí)間觸發(fā)型網(wǎng)絡(luò)。采用分時(shí)多址方式對(duì)總線進(jìn)行訪問(wèn)，具有確定性和容錯(cuò)功能。非常適合于下一代汽車線控系統(tǒng)或分布式控制系統(tǒng)的通訊要求。
（一）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（Topology）
共有3種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即：總線型（Bus）、星型（Star）和混合型（Hybrid）。而每一種類型都有單通道（SingleChannel）和雙通道（DualChannel）之分。在星型結(jié)構(gòu)中，還存在聯(lián)級(jí)方式?？偩€型如圖1所示，單、雙通道聯(lián)級(jí)星型如圖2、圖3所示，單、雙通道混合型結(jié)構(gòu)如圖4、圖5所示。
主要由電源供給系統(tǒng)（Power Supply），總線驅(qū)動(dòng)器（Bus Driver，簡(jiǎn)稱BD）、總線監(jiān)控邏輯（Bus Guardian，簡(jiǎn)稱BG）、固化有FlexRay通訊協(xié)議的通訊控制器（CommunicationController，簡(jiǎn)稱CC）及主機(jī)（Host）5個(gè)部分組成，如圖6所示。其中BD和BG的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)于通道數(shù)，而BG是用于避免通道定時(shí)錯(cuò)誤的一個(gè)獨(dú)立部分，與通訊控制器和微處理器相連。總線監(jiān)控邏輯必須獨(dú)立于其他的通訊控制器。節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)通訊過(guò)程如下。
b.接收數(shù)據(jù)在某一時(shí)刻，由總線驅(qū)動(dòng)器訪問(wèn)總線，將數(shù)據(jù)位流送到通訊控制器進(jìn)行解碼，將有效數(shù)據(jù)部分由通訊控制器送給主機(jī)Host。
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