FlexRay通信协议概述

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为了满足汽车性能不断增长的通讯需求,各种协议已经存在。FlexRay是新一代通用高速协议,提供关键的安全功能。混合多个传感器、驱动器和电子控制单元需要同步,以提供高性能。控制器局域网 ( CAN )无法满足当今先进的车辆的日益增长的宽带需求。为了应付这些先进车辆下代的挑战,FlexRay协议在汽车技术快速发展中具有重要的意义。

FlexRay通信协议是 DaimlerChrysler注册商标。FlexRay的全面使用由 FlexRay联盟于2008年引入。它促进了将FlexRay标准化为下一代通信协议.FlexRay专为满足线控制驱动(线控制启动、线控制运动)和先进的设备辅助系统(发动机、齿轮箱)的需求和挑战而设计。

1 FlexRay网络结构

FlexRay使用无屏蔽的双线连接节点,其电缆阻约80-110Ω,需要端节端连接。

每对电缆上的分离信号可以减少外部噪声对网络的影响,而不需要昂贵的遮蔽。 它支持单通道和双通道配置,分别由一对或两对线组成。

FlexRay的2个特点

• 可靠的。

• 快点。

• 多余的。

• 最高数据速率为10Mbps。

• 灵活的配置。

• 多种拓扑选项。

• 容错。

• 事件和时间触发。

• 双通道系统。

• 它可以由“n”节点组成。

• 处理各种帧。

• 他们容忍错误。

• 无碰撞访问。

• 保证消息延迟。

• 修复了通信延迟。

• 所有ECU的全球同步.

• 静态和动态段。

• 带宽比CAN高20倍。

• 使用多个地址(TDMA)管理多个节点。

应用：

• 电子辅助转动(线控制转动)。
• 高级驾驶辅助系统。
• 动力总成。
• 车身控制模块。
• 电池管理系统。
• 防锁刹车系统。
• 车辆稳定性控制(VSC)。
• 车辆稳定援助(VSA)。

3 FlexRay网络拓扑

FlexRay的一个明显的优点是,它可以根据车辆布局安排在车内。它提供了类似于Ethernet的拓扑,例如,一个总线(没有源的多点)或一个星形(有源的)连接或两个拓扑的连接,一种混合拓扑,称为FlexRay网络。这有助于设计师提高车辆系统设计的性能、可靠性和成本优化。

3.1多点总线 FlexRay网络

• 常用。
• 电线连接多个ECU.
• 只有一个ECU可以同时传输.
• 末端连接器消除信号反射.

3.2 Star FlexRay网络

• 每个连接连接到中心活动节点。
• 它们用于扩展网络。
• 如果一个节点失败,它不会影响其他节点。
• 减少裸线的数量有助于提高噪声阻力.

3.3混合 FlexRay网络

• 它由一般线条和星型拓扑组成。
• 提供两种拓扑中最好的.
• 经济高效,可靠,易于使用。

**FlexRay协议通信周期:**在网络设计中固定(通常保持在1-5ms左右)。它由四个主要部件组成,称为:

• 静态分段: 为确定性数据到达一个固定时期而保留的空间.
• 动态分段:适应各种信号,不因过多的静态槽而减慢 FlexRay周期,允许偶尔的数据传输。
• 符号窗口: 涉及网络维护和识别独特的循环, 例如冷启动循环.
• 网络自由时间:通过调整在前一个周期中可能发生的任何漂移来维持节点时钟之间的同步,它总是由ECU预定义为已知的长度。

4 FlexRay消息框格式

对于任何静态或动态段,每个槽包括一个 FlexRay框架,它被分成三个基本部分,如下面所示:

4.1 HEADER

4.2 Payload

它包含需要从消息框中传输的实际数据,它的长度由0到254个字符。

消息-ID(可选):该ID由有效的负载字段的第一个两个字符定义,可以作为接收器的可过滤数据使用。

NW向量(可选):网络管理向量必须长0到12字节,适用于所有节点。

4.3 Trailer

它包含三个由硬件指定的8位CRC值,通过改变连接通道的种子值来检测错误,以防止错误连接。

4.4数据安全及错误处理

FlexRay网络提供了可扩展的故障容忍能力。 允许单通道和双通道通信的选项使它更安全。 使用两个通道连接到主线的设备可以提高安全性。

FlexRay协议使用一个总线保护机制,以便在物理层内快速检测、信号和控制错误,从而保护信道免受与群通信时间表不一致的通信所造成的干扰。

5CAN和FlexRay之间的差异

对于每种实施方式，FlexRay网络的设计可能不同。在加入总线之前，每个节点必须使用正确的网络参数进行编程,以实现正常运行。FlexRay委员会在项目期间标准化了这些参数的存储和传输格式,维护节点之间的网络配置。现场总线交换格式或FIBEX文件是ASAM定义的标准,允许网络设计者、原型设计者、验证者和测试者轻松共享网络参数,并快速配置ECU 、 循环仿真系统测试工具硬件等.

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