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FlexRay汽车总线浅析(上)
来源:汽车维修与保养  作者:佚名  2018-04-22 07:47:09



    随着汽车控制技术向智能化方向发展,智能网联汽车、无人驾驶汽车的兴起,车载控制元件不断增加。通过CAN总线、LIN总线实现联网的方式接收、发送并处理大量的数据已经难以满足要求,而传输速率更高、容错功能更强、拓扑选择更全面、同时具备事件触发和时间触发的新型数据总线—FIexRay总线应运而生。
    FIexRay总线是FIexRay联盟(戴姆勒克莱斯勒等诸多加盟公司)推出的车载总线标准,由于卓越的性能,FIexRay总线已逐渐成为汽车网络系统的标杆。
    FIexRay总线采用快速以太网(100Mbit/s、 IEEE803.3u标准)作为编程接口,应用双芯双绞电缆线进行传输,最大数据传输速率为每通道10MBit/s,主要应用在线控转向、线控动力、线控制动系统方面,用来进行车距控制、行驶动态控制和图像处理。
    FIexRay总线支持同步数据传输(时间触发通信)和异步数据传输(事件驱动通信),既满足总线系统工作的可靠性,又具有较高的故障容错能力,是汽车安全及行驶动态管理系统控制单元的理想总线。

    一、FIexRay总线架构
    1.节点(Node)
    车载总线节点(Node or Nodus)是指汽车总线中能完成数据信号发送、接收及转发的电子控制单元(控制模块),是车载网络系统中的通信端点或终端设备。总线节点的核心是ECU(Electronic Control Unit),也就是节点在汽车联网系统中属于有源电子设备,线路连接点、配线架、插接板、线路结点不属于总线节点。
    如图1所示,FIexRay总线节点由供电(Power Supply),控制部分和驱动部分组成。控制部分包括一个主处理器Host(Microcontroller)和一个通信控制器CC (CommunicationController)。CC提供与数据电路和与Host的电气接口,将数据电路上的字符拆卸为串行比特流,或者将数据电路上的串行比特流组装为字符。

    驱动部分包括总线驱动器BD(Bus Driver)和总线监控器BG(Bus Guardian),总线驱动器BD将通信控制器CC与总线(FIexRay-BUS、 Ch-A、 Ch-B)相连,总线监控器BG用以监视接入总线的连接。
    FIexRay总线节点中的主处理器Host负责提供和产生数据,把FIexRay总线控制器分配的时间槽通知给总线监视器BG,同时激活总线驱动器BD,总线监视器则允许FIexRay总线控制器在分配的时间槽(一个或多个)内通过通信控制器CC进行数据信息的传送。FIexRay总线也有小的时间槽,如果其计数器与信息ID相一致,则节点发送信息。时间槽会按照需要的时间来扩展,节点发送信息之后,小时间槽计数器会+1。当FIexRay总线空闲时,小时间槽计数器同样也会+1。由此可见,每个节点都有机会发送数据信息,FIexRay总线系统实现了介质共享。
    时间槽和节点Node信息的ID是相对应的,通过时间槽可以确定发送数据的节点。发送数据可定义为在CC中进行编码,接收数据可定义为在CC中进行解码。一旦总线监控器BG监测到时间时序存在间隔,则会断开总线通信信道的连接。
    如图2所示,宝马轿车集成式底盘管理系统ECU(主节点ICM,集成式底盘管理系统控制单元)能进行动力传动系统、动态稳定控制及主动转向系统数据信号的读取和处理。ICM可以读取与之关联的所有传感器传送来的数据信号,这些信号不仅为ICM控制系统所用,同时借助车载总线被传送至其他系统并被相应节点接收使用。ICM内的中央行驶动态协调控制系统通过评估车辆并依据采集的信息对车辆行驶状态进行调整和干预,确保行车安全和行驶的稳定性。

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