如图6所示,节点首先对两个模块进行初始化;当接收到主机配置指令后,进行内部功能配置;完成后进入节点启动状态,最后转换到运行状态。如果在运行状态接收到主机的外部修正值时,则活动对象发送vExternRate—control和vExternOffsetControl两个变量到CSP模块,用于节点内部时钟修正。
3.3.2 内部时钟控制活动对象
此活动对象包含CSS、CSP和MTG三个功能模块,是时钟同步机制的主要组成部分。这里考虑作为从冷启动节点的时钟同步过程,所以采取使用其他主冷启动节点的同步化参数参来启动,调整内部时钟,从而实现系统中各个节点间的时钟同步,如图7所示。
上电后,活动对象处于默认状态。当接收到主机集群启动指令后,进入等待启动状态并建立CSS实例和对测量偏差的变量初始化;在接收两个启动帧后,节点启动内部时钟。当接收到其他冷启动节点的时钟信息同步帧后,采集节点间时间偏差,采用容错算法计算出频率和相位的修正值并发送给MTG模块,从而完成与主冷启动节点的时钟同步。
3.3.3 总线接口控制活动对象
此活动对象是FlexRay内核与外部总线的接口,完成对发送数据信息的编码发送和对接收数据的解码及识别。考虑到静态段采用TMDA方式进行传输,且时钟同步采用接收数据帧的方式,这里只根据数据帧的接收及解码过程建立有限状态模型,如图8所示。
图8中,活动对象在接收到相应信号的空闲标志信号cE Start后,开始对数据帧进行解码,依次对数据帧的起始标志和帧头段进行解码;然后是静态段以及周期内其他部分的解码。通过检查数据帧、符号时序和语法来判断当前接收数据的有效性。
3.4 活动对象交互
在节点集群启动过程中,分解的活动对象彼此之间要发生信息交互,如图9所示。
节点通过通信接口控制对象启动内部模块,并发出集群启动的指令(attempt integration),等待接收主冷启动节点发出的启动帧。首先,总线接口控制对象接收到第一个有效偶数启动帧(valid even startup frame)后,通知内部时钟控制对象集群启动;当接收下一个有效奇数启动帧(valid odd startup frame),并把当前启动的状态信息发送给其他的两个对象,在两通道完成同步帧的接收后,内部时钟模块调用内部宏单元计算频率和相位偏差,修正内部时钟使之和主冷启动节点同步,从而实现时钟同步,并把结果SyncCalcResult发送到协议控制器,后者根据结果来决定当前节点的工作状态。
4 软件结构
应用量子框架编写应用程序主要有3步:声明触发信号和事件;定义活动对象(任务);初始化量子框架并开始运行活动对象。基本结构如下:
5 结 论
FlexRay是一种支持多种网络拓扑结构,高速可靠,尤其适用于汽车环境下的总线。其协议旨在应用于需要高通信带宽和决定性容错数据传输能力的底盘控制、车身和动力总成等场合,有很好的发展前景;而量子框架则提供了基于有限状态机的实现技术,能方便地将状态图转化成系统的程序代码。