FlexRay介绍.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高速实时总线协议：,FlexRay,1,2,主要内容,FlexRay,概述,FlexRay,的拓扑结构,FlexRay,数据帧的结构,FlexRay,的时间等级和调度表,FlexRay,节点的实现方式,FlexRay,开发流程,2,3,FlexRay,概述,线控系统（,X-by-Wire,）,线控系统需要什么样的总线？,高速,确定性时间触发,容错性,为什么不用,CAN,总线？,事件触发报文不确定,总线负载率已经接近极限,功能扩展、带宽储备、容错设计,为什么是,FlexRay,？,TTCAN,SAFEbus,SPIDER,TTP/C,FlexRay,3,4,5,基于,FlexRay,和,LIN,传感器用,LIN,FlexRay,用于高速数据传递,布线更短,减少设计的复杂性,总体设计成本降低,6,7,8,4,FlexRay,概述,FlexRay,背景,TTA,（,1982,、,Vienna,）,Byteflight,（,1996,）,FlexRay,联盟,2000,年成立,核心成员：,BMW,、,Bosch,、,Daimler,、,Freescale,、,GM,、,NXP,、,VW,主要成员,:,目前,28,个,(2009.10.12),外围成员,:,目前,64,个,(2009.10.12),9,5,FlexRay,概述,FlexRay,技术特点,高速,确定性,容错性灵活性,分布式时钟同步,10,6,FlexRay,概述,应用领域：,分布式控制系统,一体化控制：动力系统、底盘系统,高安全性要求的系统,X-by-Wire(,线控系统）,牵引及安全控制系统,国防：地面设备,高传输速率要求的系统,车辆主干网,国防：地面设备,工业控制领域（正在讨论）,11,12,7,FlexRay,概述,第一辆,FlexRay,量产车,BMW X5 4.8i,电子控制减震器系统,上市时间,2007,年,XCP-on-FlexRay at Audi,下一代豪华运动车的标定,标定协议,:XCP,on FlexRay,大量测量数据需要传输,13,8,FlexRay,总线网络拓扑,网络拓扑的分类,单信道,&,双信道,总线型,&,星型,&,混合型,Star B,恒润科技公司,14,9,FlexRay,总线网络拓扑,单信道总线型,IBus24m,4 nStubs 22,Node 3,Node 2,Node 4,15,FlexRay,总线网络拓扑,单信道无源星型,IStubN,IStubM24m,3 nStubs 22,nSplice,1,Node 1,单信道有源星型,lActiveStarN 24m,nActiveBranches2,16,11,FlexRay,总线网络拓扑,单信道混合拓扑,Node 2,Node 3,Node 4,Node 5,Node 1,Active,Star 1,Node 7,Node 8,Active,Star 2,Node 10,Node 9,Node 6,17,FlexRay,总线网络拓扑,双信道可独立选择拓扑形式,Node 1,Node 2,Node 3,Node 4,Node 5,Channel A,Star B,18,13,数据帧结构,帧结构概念,帧的分类,：,静态帧和动态帧,空帧,(NULL,Frame):,数据段,(Payload,Segnent),不含有效数据,(,都为,0),启动帧,(Startup,Frame),：,FlexRay,网络启动时由启动节点发送,同步帧,(Sync,Frame):,由同步节点发送，用于节点之间的同步,启动帧一定是同步帧，同步帧不一定是启动帧,19,FlexRay,的总线访问方式是把一个通信循环分为静态段和动态段，静态段采用时分多址实现时间触发，动态段则采用灵活时分多址（,FTDMA,，,Flexible Time Division Multiple Access,），如图,4,所示。这样，,FlexRay,比,TTP/C,更灵活。,时间触发的缺点是灵活性差，虽然,TTP/C,设计时，可以灵活地选择每个节点传输数据长度，但是系统确定后就不能再改变，而且以后节点的扩充也很难，除非在原先设计时就已经考虑到了,1,。并且，,FlexRay,帧的最大长度为,254,字节，,TTP/C,帧的最大长度为,240,字节,8,，这意味着,FlexRay,比,TTP/C,有更大的灵活性。,FlexRay,把事件通道设置在与时间触发协议平行的位置。事件触发传输灵活性好，可以动态地分配带宽，而且在故障诊断以及调试中都需要事件触发消息，所以，,FlexRay,把一个周期分成静态和动态两部分，动态部分用于传递事件信息，把动态部分看作为一个时间片，并采用了,Byteflight,协议，保证一些具有高优先权的数据能够在总线忙时也有机会发送消息，低优先权的数据在总线空闲时发送消息。这样各个节点可以共享这部分带宽。因此，在事件触发方面，,FlexRay,的节点共享决定了其灵活性更好。,20,FlexRay符合,TDMA,（,Time Division Multiple Access,）的原则，部件和信息都被分配了确定的时间槽，在此期间它们可以唯一的访问总线。时间槽有固定的重复周期。信息在总线上的时间是完全可以预测出来的，因而对总线的访问是确定性的。,不过，通过为部件和信息分配时间槽的方法来固定的分配总线带宽，其不利因素是导致总线的带宽没有被完全的利用。出于这个考虑，,FlexRay,把周期分成了静态段（,Static Seg.,）和动态段（,Dynamic Seg.,），确定的时间槽适用于位于信息开始的静态段。在动态段，时间槽是动态分配的。每种情况下都只有一小段时间是允许唯一的总线访问的,(这段时间称为,mini-slots),，如果在,mini-slot,中出现了总线访问，时间槽就会按照需要的时间来扩展。因此总线带宽是动态可变的。,21,为了实现功能的同步和通过两条信息间的短距离来优化带宽，该通信网络中的分布组件都要有一个共同的时基（全局时间）。为了时钟同步，同步信息是在周期的静态段传输的。通过增添一个特殊的算法，部件的本地时钟被修正为所有的本地时钟与全局时钟同步。,22,14,数据帧结构,数据帧组成,起始段,(Header Segment),净荷段,(Payload Segment),静态帧静态段,动态帧动态段,结束段,(Trailer Segment),23,数据帧结构,24,25,3 1 2,MT,16,FlexRay,时间等级,Channel A,Cycle 0,Cycle 1,CycleCycleCycleCycle m,Cycle 63 Cycle 0,Channel B,Static,Segment,Dynamic,Segment,Symbol,Window,Network,Idle Time,Static,Slot,MT MTMT MT,T,Static Mini,Slot Slot,MT MTMT MT,T,Mini,Slot,MT MTMT MTMT,网络时间参数,节点时间参数,26,17,FlexRay,时间等级,采样时钟,&,位时间,gdSampleClockPeriod,(1/80MHz=12.5ns),采样时钟,pdMicrotickT,(pSamplesPerMicrotick*,gdSampleClockPeriod=2*12.5ns=25ns),Microtick,T,gdBit,(cSamplesPerBit*,gdSampleClockPeriod=8*12.5ns=100ns),位时间,gdMacrotick,(pMicroPerMacroNom*pdMicrotick=40*25ns=1000ns=1s),Macrotick,MT,gdCycle,(gMacroPerCycle*pdMacrotick=50001s=5000s=5ms),通信周期,27,18,FlexRay,调度表,静态部分,Static segment,动态部分,Dynamic segment,Channel A,Channel B,1,1,2,2,3,3,4,4,5,6,5,67,7,8,8,9,9,Node B,ID:3,、,7,Node C,ID:5,、,9,28,19,FlexRay,节点构造,FlexRay Node,Microcontroller(Host),Power,Data,Power,Supply,CC,BG,BG,Control,Status,BD,Ch A,Ch B,主机控制器,-Host,通信控制器,-Communication,Controller,BD,BUS,总线驱动器,-Bus,Driver,总线监控器,-Bus,Guardian,29,20,FlexRay,硬件实现方式,1,单片机,MCU,+,独立通信控制器,CC,+,总线驱动器,BD,CC,：,MFR4310(Freescale),、,CIC-310(Infineon),、,MB88121A(Fujitsu),FPGA FlexRay IP Core,等,BD:TJA1080(NXP),、,AS8221(,奥地利微电子,),30,21,FlexRay,硬件实现方式,2,集成,FlexRay,功能的,MCU,+,总线驱动器,BD,31,22,FlexRay,开发流程,DaVinci Network Designer,CANoe.FlexRay,OEM,Supplier,DaVinci Network Designer,CANoe.FlexRay,CANalyzer.FlexRay,Embedded Software for FlexRay,CANoe.FlexRay,CANape,FRstress,Multilog,Validation,Verification,CANoe.FlexRay,CANalyzer.FlexRay,FRstress,CANoe RT,32,