車內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)標準FlexRay的功能和特性分析
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原則上，在啟動時從coldstarter的時鐘會與主coldstarter的時鐘同步。為了避免可能的錯誤，從coldstarter在傳輸前必須等待兩個周期。在這兩個周期時間內(nèi)，從coldstarter繼續(xù)接收主coldstarter的消息和來自其它集成的從coldstarter的消息。已接收的消息的接收時間將與本地coldstarter進行比較，測量預(yù)測的和接收時間之間的偏差，修正值則按照前面介紹的時鐘同步算法進行計算和應(yīng)用。如果計算出的修正值沒有超過特定的閾值，節(jié)點就可以從下一個周期開始傳輸。至此，它已經(jīng)成功完成了啟動過程，進入“正常運行”狀態(tài)(正常的通信狀態(tài))。
在確定和驗證計算出的修正值后的兩個通信周期內(nèi)，在主coldstarter收到來自的從coldstarter的消息后完成啟動階段。圖4對主coldstarter和從coldstarter的啟動階段進行了介紹。
應(yīng)用分析
1．可行的拓撲結(jié)構(gòu)
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圖7：FlexRay不支持的拓撲舉例。 |
與總線結(jié)構(gòu)相比，星型連接器的優(yōu)勢在于：它在接收器和發(fā)送器之間提供點到點連接，該優(yōu)勢在高傳輸速率和長傳輸線路中尤為明顯。另一個重要優(yōu)勢是故障隔離功能。例如，如果信號傳輸使用的兩條線路短路，總線系統(tǒng)在該信道中不能進行進一步的通信。如果使用星型結(jié)構(gòu)，則只有到星型連接短路的節(jié)點才會受到影響，其它所有節(jié)點仍然可以繼續(xù)與其它節(jié)點通信。
圖7的拓撲由3個信道組成，每兩個信道分別與一個節(jié)點相連。該拓撲不是FlexRay允許的拓撲形式。FlexRay不支持該拓撲，也不支持其功能。原因很簡單，在FlexRay中，信道A和B使用不同的CRC，以確保傳輸中的數(shù)據(jù)安全。這樣可以防止兩個信道的意外混合。這還意味著：連接到信道A的節(jié)點不能與連接到信道B的節(jié)點通信，無法滿足圖7中的信道C的通信要求。除了CRC不兼容以外，也沒有為這種拓撲設(shè)計時鐘同步。
2．喚醒群組
FlexRay提供了一些通過通信信道來喚醒群組的功能，這種喚醒要與主應(yīng)用共同完成。有幾個可能的實現(xiàn)方案，我們將對其中一個方案進行詳細介紹。圖8顯示了一個有4個節(jié)點的群組。本圖中的數(shù)字表示每個模塊的喚醒步驟，與其順序編號相同：
a．外部事件喚醒了主控制器1，從睡眠模式切換到正常模式，然后開始初始化。在初始化階段后，它將FlexRay CC從睡眠(關(guān)機)狀態(tài)切換到正常狀態(tài)(開機狀態(tài))。
b．主控制器1喚醒FlexRay CC，進行初始化。
c．主控制器喚醒總線驅(qū)動((BD 1A和BD 1B)。
d．主控制器通過通信信道，向CC發(fā)出喚醒群組的命令。CC進入喚醒狀態(tài)，生成喚醒模式，該模式先發(fā)送到總線驅(qū)動器，總線驅(qū)動器再將它發(fā)送到總線。
e．信道A上的所有總線驅(qū)動器均采用喚醒模式。它們從睡眠模式進入正常模式，然后喚醒主控制器，主控制器2和3執(zhí)行初始化程序。
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圖8：通過通信信道喚醒群組。 |
g．檢查信道B上的總線驅(qū)動器是否被同時喚醒。如果沒有被喚醒，主控制器應(yīng)喚醒第二個總線驅(qū)動器。
h. 所選擇的主控制器驗證兩條信道是否都已被喚醒。如果沒有，一個或多個主控制器應(yīng)向CC發(fā)送喚醒命令(參見圖4)，以喚醒第二個信道。信道B上的喚醒模式可以喚醒該信道上未被喚醒的所有總線驅(qū)動器。
i. 只連接到信道B的節(jié)點只能由信道B(節(jié)點4)上的喚醒模式喚醒，總線驅(qū)動器喚醒其主控制器。
j．在主控制器初始化后，主控器又喚醒CC。
k. 如果兩個信道都已被喚醒，則可以執(zhí)行啟動。為了實現(xiàn)啟動，每個主控制器應(yīng)向CC發(fā)送啟動命令。
喚醒操作只能由總線驅(qū)動器、CC和主控制器一起共同實現(xiàn)。上述任何一種器件都不能單獨執(zhí)行自己的喚醒操作。喚醒不是完全由FlexRay執(zhí)行的一項功能，還必須有應(yīng)用軟件的介入。
3．幀的大小選擇
在設(shè)計基于FlexRay的通信系統(tǒng)時，用戶必須作出一系列決定，這些決定會影響到效率、穩(wěn)定性、安全性和用戶友好性。因此，除了選擇正確的拓撲外，還需要定義大量參數(shù)，其中的參數(shù)之一就是幀的大小。
在靜態(tài)部分中，所有幀都具有相同的大小，該幀的大小實質(zhì)上決定著時隙的大小。這種通信系統(tǒng)的目標是盡量傳輸更多的用戶數(shù)據(jù)，同時將開銷控制在盡量小的范圍內(nèi)，幀的大小在這個方面發(fā)揮著重要作用。
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