在SoC中集成FlexRay網(wǎng)絡(luò)控制器的設(shè)計策略
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隨著FlexRay開始進(jìn)入實用，現(xiàn)在是汽車電子工程師計劃在其設(shè)計中添加FlexRay的時候了。對于那些想把FlexRay集成到新型芯片的公司，現(xiàn)在已經(jīng)可以獲取可綜合、經(jīng)過驗證的FlexRay知識產(chǎn)權(quán)(IP)。
新的汽車應(yīng)用如先進(jìn)引擎和排放控制及線控功能需要許多電子組件，其中每一個都對更高的數(shù)據(jù)率、確定性的行為和可靠性有強烈的要求。這就極大地增加了對汽車總線的要求，而FlexRay通信協(xié)議的開發(fā)正是為了滿足這些要求。
FlexRay技術(shù)可以被分為三個主要領(lǐng)域：配置和管理FlexRay簇的軟件、實現(xiàn)FlexRay協(xié)議的數(shù)字邏輯及模擬信號驅(qū)動器。在此，我們重點討論FlexRay IP的數(shù)字硬件單元并考慮如何將其集成到系統(tǒng)級芯片(SoC)之中。
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概念的最佳分割
在設(shè)計FlexRay核的過程中，設(shè)計工程師應(yīng)該把重點放在與通信相關(guān)的容錯設(shè)計，而不是放在諸如消息協(xié)議算法之類與應(yīng)用相關(guān)的問題。該范例確保其設(shè)計適用于具有不同容錯要求的各種應(yīng)用。
FlexRay核被分為負(fù)責(zé)處理所有FlexRay特有協(xié)議的協(xié)議引擎(PE)和負(fù)責(zé)處理將FlexRay功能集成到其它系統(tǒng)的所有任務(wù)的控制器主接口(CHI)。
CHI主要訪問FlexRay核的配置、控制和狀態(tài)寄存器及消息緩沖器的配置、控制和狀態(tài)寄存器。消息緩沖器具有FlexRay幀(已接收幀和待發(fā)送幀)，包括幀首、有效載荷及幀狀態(tài)信息。消息緩沖器數(shù)據(jù)存儲在FlexRay存儲器之中，而消息緩沖控制結(jié)構(gòu)在CHI中實現(xiàn)。
終端用戶應(yīng)用需求的差異很大，因此，該內(nèi)核應(yīng)該具有可配置能力，以便集成商能夠優(yōu)化應(yīng)用性能并調(diào)節(jié)芯片類似面積和功耗之類的特性。例如，在IPextreme提供給飛思卡爾FlexRay控制器核之中，內(nèi)核可以被配置為實現(xiàn)最大256個消息緩沖器和最大輸入均為256的兩個接收FIFO。
一些應(yīng)用可以從用戶定制和面向特定應(yīng)用的CHI獲益，這需要良好定義的、詳細(xì)和備有證明文件的的PE接口。IP供應(yīng)商提供滿足許多應(yīng)用需求的通用目的CHI，它包括所有詳細(xì)的FlexRay功能，如獨立收發(fā)緩沖器(單和雙緩沖發(fā)送)的使用、狀態(tài)或事件傳輸模式、接收FIFO功能、消息緩沖過濾和雙通道模式。
然而，特定的應(yīng)用可能需要這些功能的子集。對于一些面積和功耗很重要的應(yīng)用，減少CHI復(fù)雜性的好處很大。該策略僅當(dāng)PE模塊的接口和行為被非常好地定義和歸檔時才可行。
時鐘域交叉(CDC)單元實現(xiàn)從CHI時鐘域到PE時鐘域的信號交叉，反之亦然，從而容許異步和CHI時鐘域。CHI頻率依賴于待處理的消息緩沖器的復(fù)雜性和數(shù)量，它可以比PE時鐘慢很多或快很多。如果CHI可用與PE一樣的40MHz時鐘驅(qū)動，那么，就可以省略CDC以減少門數(shù)。
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