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          在SoC中集成FlexRay網(wǎng)絡(luò)控制器的設(shè)計(jì)策略

          作者: 時(shí)間:2012-11-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


          依賴于系統(tǒng)存儲(chǔ)器的要求,如規(guī)模、反應(yīng)時(shí)間和帶寬,保持消息報(bào)頭和有效載荷的存儲(chǔ)器窗口可以被存儲(chǔ)在系統(tǒng)存儲(chǔ)器(頂部)或獨(dú)立的存儲(chǔ)器之中。下圖顯示了核模塊圖及其與主處理器通信的兩種方式:

          用于把控制器集成到系統(tǒng)之中的頂層接口是:

          • 時(shí)鐘和復(fù)位接口:容許時(shí)鐘門控和硬件復(fù)位控制或軟件復(fù)位;
          • 主接口:簡(jiǎn)單的讀寫外部接口;
          • 中斷和選通接口:選擇中斷并通過軟件調(diào)試實(shí)現(xiàn);
          • FlexRay總線接口(通道A和B):用于將FlexRay器件連接到FlexRay總線驅(qū)動(dòng)器,在“FlexRay通信系統(tǒng)電氣物理層規(guī)范”中詳細(xì)說明;
          • 系統(tǒng)存儲(chǔ)器接口:通過總線主接口(BMIF)連接到FlexRay控制器,這可以被直接連接到一個(gè)共享存儲(chǔ)器或一個(gè)外部存儲(chǔ)總線子系統(tǒng)。在兩種情況下,都需要滿足一定的反應(yīng)時(shí)間。

          優(yōu)化和配置核

          • 參數(shù):硬件參數(shù)讓集成商能夠定制設(shè)計(jì)以省略不用的硬件。對(duì)于FlexRay器件,可能有若干隨系統(tǒng)而定的參數(shù),如總線和數(shù)據(jù)寬度及架構(gòu)參數(shù),包括消息緩沖器和有效載荷的最大數(shù)目。消息緩沖器(4到256個(gè))的最大數(shù)目對(duì)CHI的面積和時(shí)鐘要求有很大影響,其頻率范圍從20到140 MHz。設(shè)計(jì)者可以選擇僅僅實(shí)現(xiàn)必需的消息緩沖器,以減輕針對(duì)成本、面積和功耗的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作。
          • 省電:當(dāng)時(shí)分多址(TDMA)方案在每一個(gè)FlexRay信息包的第一部分指派專門的發(fā)送和接收時(shí)隙時(shí),有大量的空閑時(shí)間,因此,如果相關(guān)的邏輯可被關(guān)閉,就可以省電。利用關(guān)閉發(fā)送和接收模塊、存儲(chǔ)器、通道邏輯等等的能力,可以進(jìn)一步省電。時(shí)鐘門控應(yīng)該采用專用的時(shí)鐘使能信號(hào)。

          一致性和驗(yàn)證

          將FlexRay控制器集成到設(shè)計(jì)中的用戶希望拿到的是完全經(jīng)過驗(yàn)證的、具有最高品質(zhì)的、功能正常的硬件。測(cè)試設(shè)備(例如德國TüV Nord與Frauenhofer Gesellschaft兩公司合作開發(fā)的那種測(cè)試設(shè)備)在數(shù)據(jù)鏈路層為FlexRay器件提供協(xié)議一致性測(cè)試,如飛思卡爾的MFR4300,以確保正確的行為和互操作性。成功的一致性確保正確的FlexRay行為。然而,集成這種經(jīng)測(cè)試硬件的用戶,需要驗(yàn)證與該硬件的連通性以確保正確的通信。

          集成測(cè)試基準(zhǔn)提供測(cè)試,并按部就班地用實(shí)際功能硬件模型取代測(cè)試基準(zhǔn)模型,從而使平滑集成成為可能,有助于確?!耙淮握_”的設(shè)計(jì)。一組自插集成測(cè)試基準(zhǔn)包括:

          • FlexRay簇通信
          • 存儲(chǔ)仿真模型(DPRAM, SRAM, and ROM)
          • 簡(jiǎn)單總線驅(qū)動(dòng)仿真模型
          • 時(shí)鐘和復(fù)位控制
          • 主總線功能模型
          • 總線主接口(具有與DPRAM的接口)
          • 若干監(jiān)測(cè)器、檢查器和Sniffers(嗅探器)

          可交付使用的包

          可交付使用的FlexRay核的(文件)包由與工藝無關(guān)的硬件描述語言文件(Verilog或VHDL)、綜合約束和時(shí)序例外、自查集成測(cè)試基準(zhǔn)、及詳細(xì)的集成和編程指南構(gòu)成。整個(gè)包經(jīng)由與工具無關(guān)的打包環(huán)境最佳控制,以詳細(xì)說明和檢查硬件參數(shù)和約束設(shè)置;在任意仿真器上運(yùn)行集成測(cè)試;容許生成綜合腳本;并提供前端流程以剔除為特定賣主做的綜合。

          原形和軟件開發(fā)

          有幾家公司提供基于不同主處理器的一體化FlexRay控制器評(píng)估系統(tǒng)?,F(xiàn)在也有能連接到任意主控制器系統(tǒng)的、配備簡(jiǎn)單存儲(chǔ)器接口的單片F(xiàn)lexRay控制器。評(píng)估板與支持FlexRay的公司提供的開發(fā)軟件綁定在一起,使系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師能夠用不同賣家的節(jié)點(diǎn)修建FlexRay簇以增強(qiáng)硬件測(cè)試。

          小結(jié)

          隨著FlexRay開始進(jìn)入實(shí)用,現(xiàn)在是汽車電子工程師計(jì)劃在其設(shè)計(jì)中添加FlexRay的時(shí)候了。FlexRay規(guī)范穩(wěn)定,標(biāo)準(zhǔn)組件已上市,采用FlexRay的第一輛汽車將很快上路,聯(lián)盟也已開始拓展未來的FlexRay應(yīng)用。把FlexRay集成到汽車控制器之中,使其具有標(biāo)準(zhǔn)連通性將是未來許多設(shè)計(jì)的要求。

          將來的FlexRay應(yīng)用展現(xiàn)了“輕型”FlexRay開發(fā)的額外市場(chǎng),去掉安全性要求高和同步的功能,能實(shí)現(xiàn)非常低成本的FlexRay控制器,成本上可與CAN媲美。這些單通道和簡(jiǎn)化的主受控同步器件將與現(xiàn)有的FlexRay方案兼容。

          Christian Lipsky是IPextreme公司的高級(jí)設(shè)計(jì)工程師,他成功地完成了幾個(gè)項(xiàng)目,內(nèi)容包括RTL設(shè)計(jì)流程、系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證和IP封裝。在加入IPextreme之前,Lipsky先生在Synopsys開始了他的設(shè)計(jì)工程師生涯,在那里他是藍(lán)牙基帶控制器IP核到ASIC/FPGA原形開發(fā)團(tuán)隊(duì)的主要成員,在該職位上,他重點(diǎn)研究RTL設(shè)計(jì)、仿真、模塊驗(yàn)證、系統(tǒng)級(jí)綜合和可測(cè)性設(shè)計(jì)。Lipsky先生擁有慕尼黑理工大學(xué)電氣工程和信息技術(shù)的工程學(xué)位。


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