车载网络精品课件：FlexRay知识要点.doc

1、 FlexRay 总线知识要点总线知识要点 基本概念：基本概念： 1、 FlexRay 时隙时隙 FlexRay 对通信过程划分的时间段，在这些时间段上，控制器按一定要求或条 件访问通信媒体。 2、 TDMA 时分多址时分多址 Time Division Multiple Access 时分多址 。 把时间分割成周期性的帧(Frame)， 每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基 站可以分别在各时隙中接收到各终端的信号而不混扰。同时，基站发向各终端的 信号都按顺序安排在予定的时隙中传输，各终端只要在指定的时隙内接 F 收。 3、 FlexRay 的的 FTDMA

2、FTDMA 是 FlexRay 的动态部分采用的媒介访问方式，动态部分将通信时间划 分为多个等时长的微时隙，不同帧 ID 的动态帧在相应 ID 的动态时隙内发送。一 个动态时隙可以占用一个或多个微时隙，动态帧的发送时间并不确定，根据动态 部分的负载情况可能延后发送，甚至延后到下一周期。基于 FTDMA 的动态帧的 使用有效地提高了总线的实际带宽，适用于发送对实时性要求不高的事件型报 文，例如诊断报文、标定报文。 4、 通信周期通信周期 FlexRay 一个信息传送的周期称为通信周期。 一个通信周期有静态和动态两个部分构成。 5、 通信周期静态部分通信周期静态部分 在这一部分中，信息按照固定的、

3、事先定义的 TDMA 方式传送 6、 通信周期动态部分通信周期动态部分 在这一部分，信息按最小时隙算法发送，按信息标识符的优先级确定发送的 顺序。顺序。 7、 总线监控器总线监控器 BG 用于避免通道定时和同步错误的一个独立部分， 它与一个通信控制器和一个 微控制器相连，必须独立于其他的通信控制器。 8、 相位偏差相位偏差 时间偏差可以分为相位（offset）和频率(rate)偏差。相位偏差是两个时钟在 某一特定时间的绝对差别。 9、 频率偏差频率偏差 频率偏差是相位偏差随着时间推移的变化，它反映了相位偏差在特定时间的 变化。 知识点：知识点： 1、FlexRay 数据帧结构数据帧结构 数据帧

4、组成： 起始段（Header segment） 净荷段(Payload segment) 静态帧 动态帧 结束段（Trailer Segment） 2、FlexRay 技术特点技术特点 高通信速率 单通道最高 10Mbps 双通道非冗余可达 20Mbps 确定性 基于 TDMA 媒体访问方式的时间触发通信机制。 容错性 物理层双通道冗余 独立的总线监听者 多个同步节点 基于容错算法的时钟同步机制 灵活性 以时间触发为主，兼顾“事件触发” 支持多种网络拓扑结构 物理层介质双绞线或光线 3、FlexRay 的应用领域的应用领域 分布式控制系统：以微处理器为基础的，实行集中管理、分散控制 的计算机控

5、制系统 集成化控制:动力系统、底盘系统 高安全性要求的系统 线控系统 ABS/TCS 等安全控制系统 安全气囊等 高传输速率要求的系统 车辆主干网 军工：高速实时控制 工业控制领域 4、FlexRay 的时间等级的时间等级 周期 cycle、 段 segment、 时隙 （槽） slot、 宏节拍 macrotick、 微节拍 microtick。 5、FlexRay 媒体访问机制媒体访问机制 FlexRay 的媒质访问机制基于循环往复的通信周期或通信循环。每个通信周 期包括了静态部分、动态部分、符号窗口以及网络空闲时间等四个部分。在周期 的静态部分和动态部分内部，FlexRay 提供了两种不

6、同的媒质访问机制：静态的 时分多路访问(Time Division Multiple Access，TDMA)机制和动态的柔性时分多路 访问(Flexible Time Division Multiple Access，FT-DMA)机制。FlexRay 允许用户根据 实际情况对静态部分和动态部分的长度进行灵活配置。 6、 FlexRay 网络拓扑结构网络拓扑结构 共有 3 种网络拓扑结构，即：总线型、星型和混合型。而每一种类型都 有单 通 道和 双 通 道之分。 在星型结构中， 又分无源星型和有源星型两种， 以及联级方式。 7、 静态帧编码过程静态帧编码过程 （1） 将数据帧分解成独立的字节

7、 （2） 在位流开始发送传输起始序列 TSS（3-15 低位） （3） 发送帧起始序列 FSS（1 个高位） （4） 发送字节起始序列 BSS（1 个高位+1 个低位） （5） 发送 1 个独立的数据字节 （6） 重复（4） 、 （5）步骤，直至发送完所有的数据字节 （7） 发送帧结束序列 FES（ 1 个低位+1 个高位） 8、 动态帧编码过程动态帧编码过程 （1） 将数据帧分解成独立的字节 （2） 在位流开始发送传输起始序列 TSS（3-15 低位） （3） 发送帧起始序列 FSS（1 个高位） （4） 发送字节起始序列 BSS（1 个高位+1 个低位） （5） 发送 1 个独立的数据字节

8、 （6） 重复（4） 、 （5）步骤，直至发送完所有的数据字节 （7） 发送帧结束序列 FES（ 1 个低位+1 个高位） （8） 在 FES 后面附加动态尾部序列动态尾部序列 DTS 9、 FlexRay 的协议操作控制的协议操作控制 FlexRay 协议操作控制（P0C）将通信状态分为 8 种，分别是：默认配置、 配置、就绪状态、唤醒状态、启动状态、正常主动、正常被动、暂停状态。其 状态转换图如下： 默认配 置 配置 就绪 唤醒启动 正常主 动 正常被 动 暂停 10、 FlexRay 时钟同步时钟同步机制机制 时间偏差分为相位（Offset）偏差和频率偏差，通过单次增加或减少每个 周期中

9、网络空闲时间（NIT，network idle time）内的微节拍数量来消除相位偏 差，通过长期调整 NIT 微节拍数量来消除频率偏差。 11、 FlexRay 唤醒过程唤醒过程 节点 A 接收到本地唤醒事件（电源开、按键触发等） ，主机初始化通信控制 器，通信控制器处于唤醒侦听状态，如果在总线上没有消息传递，则主机通过通 信控制器往总线传输唤醒信号（唤醒模式） ，节点 B 侦听到节点 A 发出的唤醒信 号，总线驱动器触发节点 B 上电，主机启动，通信控制器初始化。节点被唤醒并 完成初始化， 它就能发出相应的主机命令后进入启动流程。 接着节点 C 按同样的 步骤被唤醒。 12、 FlexRa

10、y 启动过程启动过程 （1） 当冷启动节点的通信控制器收到主机的指令开始冷启动时，通信控 制器侦听总线，若总线空闲，作为主冷启动节点向总线发送冲突避 免特征符 CAS; （2） CAS 传输完毕， 主冷启动节点在前 4 个周期发送同步帧。 当从冷启动 节点侦听到 CAS 及同步帧时，也开始冷启动。当从冷启动节点能够 与主冷启动节点同步时，在第 5 个周期发送它的同步帧。 （3） 若主冷启动节点能够与从冷启动节点的同步帧同步，则主冷启动节 点在第 7 个周期开始正常通信，进入正常运行状态。 （4） 从冷启动节点要比主冷启动节点晚一个周期进入“正常运行”状态。 （5） 非冷启动节点侦听并接收 CAS 及同步帧，开始融入到启动节点中， 并调整其进度和修正时钟。当至少监测到两个正常通信的冷启动节 点后，非冷启动节点进入“正常运行”状态。