完整版FlexRay总线原理及应用
FlexRay汽车总线浅析(上)
时 间 槽 和 节 点 ＮＯｄｅ信 息 的 １Ｄ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 。
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Ｆ ｌ ｅｘ Ｒ ａ ｙ汽 车总 线浅析 （上 ）
◆文 Ｅ京 景忠玉
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 —— ＦｌｅｘＲａｖ总 线 应运 而生 。
FlexRay汽车通信总线介绍及测试环境(原创博文)
FlexRay汽车通信总线介绍及测试环境
综述
FlexRay通信总线是由多个汽车制造商和领先的供应商共同开发的确定性、容错和高速总线系统。FlexRay满足了线控应用（即线控驱动、线控转向、线控制动等）的容错性和时间确定性的性能要求，本文介绍FlexRay的基础知识。
为了使汽车继续提高安全性、提升性能、减少环境影响并增强舒适性，必须提高汽车电子控制单元（ECU）之间传送数据的速度、数量和可靠性。先进的控制和安全系统(结合了多个传感器、执行器和电子控制单元)开始要求同步功能和传输性能超过现有标准的控制器局域网（CAN）所能提供的性能。随着带宽需求的增长和各种先进功能的实现，汽车工程师急需下一代嵌入式网络。经过OEM厂商、工具供应商和最终用户的多年合作，FlexRay标准已经成为车载通信总线，以应对下一代车辆中的这些新的挑战。
FlexRay还能够提供很多CAN网络不具有的可靠性特点，尤其是FlexRay 具备的冗余通信能力可实现通过硬件完全复制网络配置，双通道冗余进行数据通信。FlexRay同时提供灵活的配置，可支持各种拓扑，如总线、星型和混合拓扑。设计人员可以通过结合两种或两种以上的该类型拓扑来配置分布式系统。
了解FlexRay的工作原理对工程师在车辆设计和生产过程的各个方面都至关重要。本文将解释FlexRay的核心概念。
FlexRay基础
FlexRay的许多方面旨在降低成本，同时在恶劣的环境中提供最佳性能。FlexRay使用非屏蔽双绞线电缆将节点连接在一起，FlexRay总线可以由一对或两对电缆组成的单通道和双通道组成。每对线缆上的差分信号减少了外部噪声对网络的影响，而无需昂贵的屏蔽层。大多数FlexRay节点通常还具有可用于收发器和微处理器的电源线和地线。
Flexray线控总线技术
技术发展历程
FlexRay总线技术最初由BMW和戴姆勒-克莱斯勒于1999年联合开发，旨在为汽车 内部通信提供一种高性能、高可靠性的总线系统。
自推出以来，FlexRay总线技术得到了广泛的认可和应用，已成为汽车内部通信的标 准之一。
详细描述
MOST总线支持多种媒体数据格式， 如音频、视频和文本等，能够提供高 质量的数据传输服务。然而，MOST 总线的成本较高，且在某些应用场景 中可能存在带宽浪费的问题。
05
FlexRay线控总线技术的未来发展
技术发展趋势
更高的数据传输速率
随着汽车电子化程度的提高，对总线技术的数据传输速率要求也越来越高。FlexRay总线 技术将进一步发展，实现更高的数据传输速率，以满足未来汽车对实时性和可靠性的更高 要求。
技术总结
高带宽与确定性
双通道与冗余设计
灵活的拓扑结构
低功耗与节能
软件定义网络
FlexRay总线提供了高达 10 Mbps的通信带宽， 并具有确定性的数据传 输特性，适用于需要快 速和可靠数据传输的应 用。
FlexRay采用了双通道架 构，提高了系统的可靠 性和容错能力。同时， 其冗余设计确保了总线 在出现故障时仍能保持 通信的连续性。
FlexRay车载通信协议介绍及其应用
FlexRay车载通信协议
一、FlexRay介绍 (2)
1.1汽车网络通信协议综述 (2)
1.2 FlexRay特点 (2)
1.3 FlexRay协会 (3)
1.4 FlexRay应用 (3)
二、FlexRay架构 (4)
2.1 FlexRay节点 (4)
2.2 FlexRay状态 (5)
2.3 FlexRay网络 (6)
三、FlexRay协议 (8)
3.1 FlexRay帧格式 (8)
3.1.1帧头部分 (8)
3.1.2有效数据部分 (9)
3.1.3帧尾部分 (9)
3.2 FlexRay帧编码 (9)
3.2.1帧编码 (9)
3.2.2特征符编码 (10)
3.3 FlexRay通信模式 (11)
3.4 FlexRay时钟同步 (12)
3.5 FlexRay总线信号 (13)
四、FlexRay产品开发 (14)
4.1 FlexRay开发进程 (14)
4.2 FlexRay产品（以富士通为例） (14)
4.2.1 Flexray套件 (14)
4.2.2 FlexRay产品特性 (15)
五、历史与展望 (16)
5.1 汽车技术与汽车产业 (16)
5.2 关于汽车计算平台的思考与机会 (17)
一、FlexRay介绍
FlexRay通讯协议运用于可靠的车内网络中，是一种具备故障容错的高速汽车总线系统。它已经成为同类产品的基准，将在未来很多年内，引导汽车电子产品控制结构的发展方向。FlexRay协议标准中定义了同步和异步帧传输，同步传输中保证帧的延迟和抖动，异步传输中有优先次序，还有多时钟同步，错误检测与避免，编码解码，物理层的总线监控设备等。
FlexRay总线原理及应用
FlexRay总线原理及应用
1 FlexRay总线介绍
1.1 FlexRay产生及发展
随着汽车中增强安全和舒适体验的功能越来越多，用于实现这些功能的传感器、传输装置、电子控制单元(ECU)的数量也在持续上升。如今高端汽车有100多个ECU，如果不采用新架构，该数字可能还会增长，ECU操作和众多车用总线之间的协调配合日益复杂，严重阻碍线控技术（X-by-Wire，即利用重量轻、效率高、更简单且具有容错功能的电气/电子系统取代笨重的机械/液压部分）的发展。即使可以解决复杂性问题，传统的车用总线也缺乏线控所必需的确定性和容错功能。例如，与安全有关的信息传递要求绝对的实时，这类高优先级的信息必须在指定的时间传输到位，如刹车，从刹车踏板踩下到刹车起作用的信息传递要求立即正确地传输不允许任何不确定因素。同时，汽车网络中不断增加的通信总线传输数据量，要求通信总线有较高的带宽和数据传输率。目前广泛应用的车载总线技术CAN、LIN等由于缺少同步性，确定性及容错性等并不能满足未来汽车应用的要求。
宝马和戴姆勒克莱斯勒很早就意识到了，传统的解决方案并不能满足汽车行业未来的需要，更不能满足汽车线控系统（X-by-Wire）的要求。于是在2000年9月，宝马和戴姆勒克莱斯勒联合飞利浦和摩托罗拉成立了FlexRay联盟。该联盟致力于推广FlexRay通信系统在全球的采用，使其成为高级动力总成、底盘、线控系统的标准协议。其具体任务为制定FlexRay需求定义、开发FlexRay 协议、定义数据链路层、提供支持FlexRay的控制器、开发FlexRay物理层规并实现基础解决方案。
flexray总线原理
flexray总线原理
FlexRay总线是一种新型的高速、实时、可靠的数据通信总线，它的出现填补了CAN
总线在某些方面的不足，其主要应用于汽车电子控制系统中。本文将从FlexRay总线的概念、特征、协议结构、数据传输方法和误码率等方面详细介绍FlexRay总线的原理。
一、FlexRay总线的概念
FlexRay总线是一种高速、实时、可靠的数据通信总线。它可以支持大规模的分布式
控制系统，并提供可靠的数据传输服务。FlexRay总线还支持多协议和多车型的适配能力，能够适应各种不同要求的汽车电子控制应用场景。
二、FlexRay总线的特征
1. 高速：FlexRay总线的数据传输速率最高可达10Mbps，比CAN总线的速率高出数倍，可以满足更高的数据传输需求。
2. 实时性强：FlexRay总线具有高精度的时钟同步机制和严格的时间戳标记机制，实时性较为优异，能够满足实时性要求高的控制系统的需求。
3. 可靠：FlexRay总线采用了冗余机制，并支持双节点和多节点之间的数据冗余传输，大大提高了数据传输的可靠性和容错性。
4. 灵活性高：FlexRay总线可以通过配置不同的协议参数，实现灵活的配置，以适应不同车型、控制系统和应用场景。
三、FlexRay总线的协议结构
FlexRay总线的协议结构分为物理层、帧封装层和协议控制层三个部分。
1. 物理层：物理层规定了FlexRay总线的电气特性和传输方式。物理层一般由传输介质、传输速率、线缆拓扑和线缆分布等因素组成。
2. 帧封装层：帧封装层规定了FlexRay总线数据传输的格式和方式。帧封装的数据格式标准化，其协议规定了帧的长度和格式。
FlexRay总线原理及应用
FlexRay总线原理及应用
1 FlexRay总线介绍
1.1 FlexRay产生及发展
随着汽车中增强安全和舒适体验的功能越来越多，用于实现这些功能的传感器、传输装置、电子控制单元(ECU)的数量也在持续上升。如今高端汽车有100多个ECU，如果不采用新架构，该数字可能还会增长，ECU操作和众多车用总线之间的协调配合日益复杂，严重阻碍线控技术（X-by-Wire，即利用重量轻、效率高、更简单且具有容错功能的电气/电子系统取代笨重的机械/液压部分）的发展。即使可以解决复杂性问题，传统的车用总线也缺乏线控所必需的确定性和容错功能。例如，与安全有关的信息传递要求绝对的实时，这类高优先级的信息必须在指定的时间内传输到位，如刹车，从刹车踏板踩下到刹车起作用的信息传递要求立即正确地传输不允许任何不确定因素。同时，汽车网络中不断增加的通信总线传输数据量，要求通信总线有较高的带宽和数据传输率。目前广泛应用的车载总线技术CAN、LIN等由于缺少同步性，确定性及容错性等并不能满足未来汽车应用的要求。
宝马和戴姆勒克莱斯勒很早就意识到了，传统的解决方案并不能满足汽车行业未来的需要，更不能满足汽车线控系统（X-by-Wire）的要求。于是在2000年9月，宝马和戴姆勒克莱斯勒联合飞利浦和摩托罗拉成立了FlexRay联盟。该联盟致力于推广FlexRay通信系统在全球的采用，使其成为高级动力总成、底盘、线控系统的标准协议。其具体任务为制定FlexRay需求定义、开发FlexRay 协议、定义数据链路层、提供支持FlexRay的控制器、开发FlexRay物理层规范并实现基础解决方案。
模块5-flexray与车载以太网技术分析
模块五 FlexRay与车载以太网技术分析
2
FlexRay与车载以太网技术分析
汽车车载网络技术
知识目标 1.了解FlexRay与以太网在车载网络系统中
的应用情况； 2.熟悉FlexRay与以太网的性能特点。
技能目标 1.能分析FlexRay与以太网的信息传输原理； 2.能分析FlexRay与以太网的系统组成。
（3）混合总线拓扑结构 在同一个总线系统内可以使用不同的拓扑结构。总线系统的一部分采用线形结构，另一部分为星形 结构。华晨宝马车系的F01/F02车型使用的就是混合总线拓扑结构。根据车辆配置情况，在中央网关模 块内带有一个或两个星形连接器，每个星形连接器都有4个总线驱动器。因此，最多可提供8个接口。
素养目标 1.培养学生乐与思考、敢于实践、做事认真的工作作风； 2.培养学生谦虚严谨、刻苦钻研、积极进取的工作学习态度；
3.培养学生劳模精神、劳模精神、工匠精神和创新意识。 思政目标
通过企业技能大师故事分享，培养学生适应汽车维修工作岗 位的精益求精的工匠精神。
3
FlexRay与车载以太网技术分析 一、FlexRay
FlexRay是戴姆勒-克莱斯勒的注册商标，如图5-1所示。其中，Flex=Flexibilitat（灵活 的），Ray=Rochen（鳐鱼），意指FlexRay是一种非常快速、灵活的总线。
图5-1 戴姆勒-克莱斯勒的注册商标 4
FlexRay总线特点及其在车辆上的应用和故障分析
车、 飞利浦 、 大众 １ 。
目前 ． Ｆ ｌ ｅ ｘ Ｒ ａ ｙ车 载 网 络 由于 其 相 对 于 其 他 车 载 总 线 技 术 具有很多优点 ， 得 到 越 来 越 广泛 的应 用 。 比如 宝 马 ｘ ５ 从 ２ ０ ０ ６年
５ 总结
通 过 收集 大 量 资 料 及 积 极 调 查 分 析 校 园 安 防 的 现 状 以及
绞线或者光纤进行视频数据传输 ， 构成网络视频监控 。 用户可在
任何时问 、 任何地点 ， 方 便 地 对监 控 目标 进 行 实 时 监 控 、 监督 。 另 外， 网络视频监控与报警设 备连接 ， 当发 生 异 常 情 况 时 ， 系统 可
了新 的要求。例如 ， 对 于汽车线控系统来说 ， 由于系统要在没有 任 何 机 械 传 动 装 置 作 为 备 份 的 情 况 下 实 现 车 辆 的 转 向 、刹 车 等
功能 ． 通信 总线 能 否 为 各 组 件 （ 节点） 提供实 时 、 可 靠 的 通 信 服 务 成 为 影 响 汽 车 安 全 性 的 首 要 因素 。 当前 广 泛 应 用 的车 载 总 线 技
则在事件控制 区域 内传输 。确定性数据传输用 于确保 时间触 发
(完整word版)FlexRay总线知识
FlexRay新一代车载总线，具备高传输速率、硬实时、安全性和灵活性的特点。采用周期通信的方式，一个通信周期可以划分为静态部分、动态部分、特征窗和网络空闲时间4个部分。静态部分和动态部分用来传输总线数据，即FlexRay报文。特征窗用来发送唤醒特征符和媒介访问检测特征符。网络空闲时间用来实现分布式的时钟同步和节点参数的初始化。
（2）通信调度灵活性。FlexRay总线在一个通信周期采用了两种接入时序：静态部分采用时分多址（TDMA）的接入时序，动态部分采用柔性时分多址（FTDMA）的接入时序。静态部分将通信时间划分为多个等时长的静态时隙，不同帧ID的静态帧在相应ID的时隙内发送，实现了报文发送的确定性。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。FlexRay总线协议适用于分布式控制网络，在通信调度表的实现和时钟同步方面均采用了分布式的控制方式，即网络中不存在Master或Slave节点。
FlexRay协议标准中定义了同步和异步帧传输，同步传输中保证帧的延迟和抖动，异步传输中有优先次序，还有多时钟同步，错误检测与避免，编码解码，物理层的总线监控设备等。
FlexRay具有高速、可靠及安全的特点. FlexRay在物理上通过两条分开的总线通信，每一条的数据速率是10MBit/s。FlexRay还能够提供很多网络所不具有的可靠性特点。尤其是FlexRay具备的冗余通信能力可实现通过硬件完全复制网络配置，并进行进度监测。FlexRay同时提供灵活的配置，可支持各种拓扑，如总线、星型和混合拓扑。FlexRay本身不能确保系统安全，但它具备大量功能，可以支持以安全为导向的系统（如线控系统）的设计。
(完整版)FlexRay总线原理及应用
FlexRay总线原理及应用
1 FlexRay总线介绍
1.1 FlexRay产生及发展
随着汽车中增强安全和舒适体验的功能越来越多，用于实现这些功能的传感器、传输装置、电子控制单元(ECU)的数量也在持续上升。如今高端汽车有100多个ECU，如果不采用新架构，该数字可能还会增长，ECU操作和众多车用总线之间的协调配合日益复杂，严重阻碍线控技术（X-by-Wire，即利用重量轻、效率高、更简单且具有容错功能的电气/电子系统取代笨重的机械/液压部分）的发展。即使可以解决复杂性问题，传统的车用总线也缺乏线控所必需的确定性和容错功能。例如，与安全有关的信息传递要求绝对的实时，这类高优先级的信息必须在指定的时间内传输到位，如刹车，从刹车踏板踩下到刹车起作用的信息传递要求立即正确地传输不允许任何不确定因素。同时，汽车网络中不断增加的通信总线传输数据量，要求通信总线有较高的带宽和数据传输率。目前广泛应用的车载总线技术CAN、LIN等由于缺少同步性，确定性及容错性等并不能满足未来汽车应用的要求。
宝马和戴姆勒克莱斯勒很早就意识到了，传统的解决方案并不能满足汽车行业未来的需要，更不能满足汽车线控系统（X-by-Wire）的要求。于是在2000年9月，宝马和戴姆勒克莱斯勒联合飞利浦和摩托罗拉成立了FlexRay联盟。该联盟致力于推广FlexRay通信系统在全球的采用，使其成为高级动力总成、底盘、线控系统的标准协议。其具体任务为制定FlexRay需求定义、开发FlexRay 协议、定义数据链路层、提供支持FlexRay的控制器、开发FlexRay物理层规范并实现基础解决方案。
(完整版)FlexRay总线原理及应用
FlexRay总线原理及应用
1 FlexRay总线介绍
1.1 FlexRay产生及发展
随着汽车中增强安全和舒适体验的功能越来越多，用于实现这些功能的传感器、传输装置、电子控制单元(ECU)的数量也在持续上升。如今高端汽车有100多个ECU，如果不采用新架构，该数字可能还会增长，ECU操作和众多车用总线之间的协调配合日益复杂，严重阻碍线控技术（X-by-Wire，即利用重量轻、效率高、更简单且具有容错功能的电气/电子系统取代笨重的机械/液压部分）的发展。即使可以解决复杂性问题，传统的车用总线也缺乏线控所必需的确定性和容错功能。例如，与安全有关的信息传递要求绝对的实时，这类高优先级的信息必须在指定的时间内传输到位，如刹车，从刹车踏板踩下到刹车起作用的信息传递要求立即正确地传输不允许任何不确定因素。同时，汽车网络中不断增加的通信总线传输数据量，要求通信总线有较高的带宽和数据传输率。目前广泛应用的车载总线技术CAN、LIN等由于缺少同步性，确定性及容错性等并不能满足未来汽车应用的要求。
宝马和戴姆勒克莱斯勒很早就意识到了，传统的解决方案并不能满足汽车行业未来的需要，更不能满足汽车线控系统（X-by-Wire）的要求。于是在2000年9月，宝马和戴姆勒克莱斯勒联合飞利浦和摩托罗拉成立了FlexRay联盟。该联盟致力于推广FlexRay通信系统在全球的采用，使其成为高级动力总成、底盘、线控系统的标准协议。其具体任务为制定FlexRay需求定义、开发FlexRay 协议、定义数据链路层、提供支持FlexRay的控制器、开发FlexRay物理层规范并实现基础解决方案。
flexary发送原理
flexary发送原理
FlexRay是一种用于实时通信的网络协议，主要用于汽车电子系统中的通信。它是由宝马和戴姆勒克莱斯勒共同开发的，旨在提供更高的带宽、更低的延迟和更高的容错能力。FlexRay通过一种灵活的方式处理通信，使用轮询机制，以确保数据在设备之间的可靠传输。本文将深入探讨FlexRay的发送原理，解释FlexRay是如何保证数据的可靠传输的。
一、FlexRay发送原理的基本概念
FlexRay网络采用了一种分散式时间触发的机制，它将时间划分为一个循环周期，每个周期由几个时槽组成。在每个时槽中，不同的节点可以发送数据。这些时槽可以分为两种类型：静态时槽和动态时槽。静态时槽由计划器进行预定，而动态时槽是动态分配的。
在FlexRay网络中，每个节点都有一个发送缓冲区，用于存储要发送的数据。发送缓冲区由一组为每个时间周期内的静态时槽申请的帧缓冲区和一组为动态时槽申请的帧缓冲区组成。每个节点都根据其优先级和带宽需求来优化帧缓冲区的分配。
二、FlexRay发送原理的详细步骤
1. 初始化：在FlexRay网络中，首先需要对节点进行初始化。在这个阶段，节点需要设置它的基本参数，如时槽数目、静态时槽数目、动态时槽数目等。
2. 时间同步：为了确保网络同步，所有节点需要通过FlexRay 的同步算法来进行时钟同步。同步算法使用了协议机制，确保在一个
周期内的所有节点都按同一时间触发发送数据。
3. 时槽分配：根据网络的通信需求，每个节点需要向计划器发送时槽请求。计划器将根据节点的优先级和带宽需求来为时槽分配帧缓冲区。静态时槽由计划器进行静态分配，而动态时槽则在运行时进行动态分配。
flexray协议详解
flexray协议详解
FlexRay协议是一种用于汽车网络通讯的实时通讯协议，旨在满足现代汽车对复杂实时通讯系统的需求。FlexRay协议具有高带宽、实时性强和容错性好等特点，适用于汽车电子系统中需要高性能实时通讯的场景。
首先，让我们来看一下FlexRay协议的基本特点。FlexRay采用了双信道、时间分割多路访问技术，可以支持不同的通讯速率，通常为10Mbps或者更高。它还采用了静态和动态分段的方法，以支持不同类型的通讯数据。此外，FlexRay协议还具有灵活的时隙和帧结构，能够满足复杂汽车电子系统对实时性和带宽的需求。
其次，FlexRay协议的通讯结构也是其重要特点之一。FlexRay 网络由两个通道组成，分别为A通道和B通道，这种双通道结构可以提高系统的可靠性和容错性。此外，FlexRay还采用了静态分段和动态分段的方式，可以支持不同类型的通讯数据，如周期性数据和事件触发数据。这种通讯结构使得FlexRay协议非常适合于汽车电子系统中对实时性要求较高的场景。
此外，FlexRay协议还具有灵活的帧结构。FlexRay帧由静态段
和动态段组成，静态段用于周期性数据的传输，而动态段用于事件触发数据的传输。这种帧结构可以满足不同类型数据的传输需求，使得FlexRay协议非常适合于汽车电子系统中复杂的通讯场景。
最后，FlexRay协议还具有丰富的错误检测和容错机制。FlexRay网络支持节点之间的时钟同步，以确保数据的实时性和准确性。此外，FlexRay还支持节点冗余和信道冗余，以提高系统的容错能力。这些特点使得FlexRay协议在汽车电子系统中具有较高的可靠性和稳定性。
flexray 总线通信结构
FlexRay 总线通信结构
1. 概述
FlexRay 是一种先进的汽车网络通信协议，它提供了高速、可靠的数据传输，适用于汽车电子系统中对实时性和可靠性要求较高的应用。本文将介绍 FlexRay 总线通信结构，包括其物理层、数据链路层和应用层的组成和工作原理。
2. 物理层
FlexRay 的物理层采用了双线路结构，分为 A 线和 B 线，每条线上都有传输数据的通道。这种双线路结构既提高了通信的可靠性，又保证了即使一条线路出现故障，通信仍然可以顺利进行。在物理层上，FlexRay 还采用了特殊的电气特性，例如使用了低电压差分信号传输技术，以提高抗干扰能力和降低功耗。
3. 数据链路层
FlexRay 的数据链路层采用了基于时隙的通信方式，它将总线的时间划分为多个时隙，每个时隙用于传输特定类型的数据。数据链路层通过时隙静态分配和动态分配的方式，实现了对不同类型数据的灵活处理。FlexRay 数据链路层还支持定时和事件触发的数据传输方式，以适应不同实时性要求的应用场景。
4. 应用层
FlexRay 的应用层通过在数据帧中携带信号，实现了对汽车电子系统
中各种传感器和执行器的控制和监测。应用层的协议栈包括了网络管
理协议、传输协议和应用协议，它们共同实现了对数据的灵活处理和
对通信的可靠管理。
5. 结语
FlexRay 总线通信结构通过其先进的物理层、灵活的数据链路层和强
大的应用层，实现了对汽车电子系统中复杂数据通信的高效管理。这
种通信结构的出现，不仅提高了汽车电子系统的可靠性和实时性，还
为智能汽车的发展提供了坚实的技术支持。FlexRay 总线通信结构
《汽车网络控制系统检修》模块五 FlexRay 总线系统
4．FlexRay总线信号的同步化
5．故障诊断
（1）故障处理 FlexRay总线导线出现故障(例如短路或对地短路)或FlexRay控制单元自身出 现故障时，可能会切断各控制单元或整个支路与总线之间的通信
（2）布线 BMW车系F01/F02车型的FlexRay总线采用带电缆套的双芯双绞线电缆。电 缆套用于防止电缆机械损坏。终端电阻位于中央网关模块和终端设备内。
在某一时刻，由总线驱动器将数据位流送到通信控制器进行解码，将数据部 分由通信控制器传送给主处理器。
六、FlexRay的通信模式
FlexRay的通信是在周期循环中进行的，通信周期不断循环，一个通信周期 持续约5ms。一个通信循环始终包括静态段、动态段和网络闲置时间。如下图 所示静态段在控制单元之间传递信息。
FlexRay的信号状态有3种： ① 空闲———两导线的电平都为2.5 V； ② Data0———Busplus上低电平，Busminus上高电平； ③ Data1———Busplus上高电平，Busminus上低电平。
6．FlexRay总线故障
奥迪FlexRay总线的典型故障表现有： （1）一条数据总线对地短路 （2）两条数据总线相互短路 （3）控制单元持续发送“空闲”
当前，行驶动态控制系统、驾驶人辅助系统等新技术及其全新联网方式 的出现，使得通过CAN总线实现联网的方式已经达到效率极限，因此 FlexRay总线系统应运而生，将在未来很多年内引导整个汽车电子产品控制 结构的发展方向。
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FlexRay总线原理及应用
1 FlexRay总线介绍
1.1 FlexRay产生及发展
随着汽车中增强安全和舒适体验的功能越来越多，用于实现这些功能的传感器、传输装置、电子控制单元(ECU)的数量也在持续上升。如今高端汽车有100多个ECU，如果不采用新架构，该数字可能还会增长，ECU操作和众多车用总线之间的协调配合日益复杂，严重阻碍线控技术（X-by-Wire，即利用重量轻、效率高、更简单且具有容错功能的电气/电子系统取代笨重的机械/液压部分）的发展。即使可以解决复杂性问题，传统的车用总线也缺乏线控所必需的确定性和容错功能。例如，与安全有关的信息传递要求绝对的实时，这类高优先级的信息必须在指定的时间内传输到位，如刹车，从刹车踏板踩下到刹车起作用的信息传递要求立即正确地传输不允许任何不确定因素。同时，汽车网络中不断增加的通信总线传输数据量，要求通信总线有较高的带宽和数据传输率。目前广泛应用的车载总线技术CAN、LIN等由于缺少同步性，确定性及容错性等并不能满足未来汽车应用的要求。
宝马和戴姆勒克莱斯勒很早就意识到了，传统的解决方案并不能满足汽车行业未来的需要，更不能满足汽车线控系统（X-by-Wire）的要求。于是在2000年9月，宝马和戴姆勒克莱斯勒联合飞利浦和摩托罗拉成立了FlexRay联盟。该联盟致力于推广FlexRay通信系统在全球的采用，使其成为高级动力总成、底盘、线控系统的标准协议。其具体任务为制定FlexRay需求定义、开发FlexRay协议、定义数据链路层、提供支持FlexRay的控制器、开发FlexRay物理层规范并实现基础解决方案。
1.2 FlexRay特点
FlexRay提供了传统车内通信协议不具备的大量特性，包括：
(1)高传输速率：FlexRay的每个信道具有10Mbps带宽。由于它不仅可以像CAN和LIN网络这样的单信道系统一般运行，而且还可以作为一个双信道系统运行，因此可以达到20Mbps的最大传输速率，是当前CAN最高运行速率的20倍。
(2)同步时基：FlexRay中使用的访问方法是基于同步时基的。该时基通过协议自动建立和同步，并提供给应用。时基的精确度介于0.5μs和10μs之间（通常为1~2μs）。
(3)确定性：通信是在不断循环的周期中进行的，特定消息在通信周期中拥有固定位置，因此接收器已经提前知道了消息到达的时间。到达时间的临时偏差幅度会非常小，并能得到保证。
(4)高容错:强大的错误检测性能和容错功能是FlexRay设计时考虑的重要方面。FlexRay总线使用循环冗余校验CRC(Cyclic redundancy cheek)来检验通信中的差错。FlexRay总线通过双通道通信，能够提供冗余功能，并且使用星型拓扑可完全解决容错问题。
(5)灵活性：在FlexRay协议的开发过程中，关注的主要问题是灵活性，反映在如下几个方面：
①支持多种方式的网络拓扑结构；
②消息长度可配置：可根据实际控制应用需求，为其设定相应的数据载荷长度；
1
③使用双通道拓扑时，即可用以增加带宽，也可用于传输冗余的消息；
④周期内静态、动态消息传输部分的时间都可随具体应用而定。
2 FlexRay通讯协议和机制原理
2.1 节点架构
ECU（Electronic Control Unit），即节点node，是接入车载网络中的独立完成相应功能的控制单元。主要由电源供给系统（Power Supply）、主处理器（Host）、固化FlexRay 通信控制器（Communication
Controller）、可选的总线监控器（Bus Guardian）和总线驱动器（Bus Driver）组成，如图所示。主处理器提供和产生数据，并通过FlexRay 通信控制器传送出去。其中BD 和BG 的个数对应于通道数，与通讯控制器和微处理器相连。总线监控逻辑必须独立于其他的通讯控制器。总线驱动器连接着通信控制器和总线，或是连接总线监控器和总线。
图2.1 FlexRay节点
节点的两个通讯过程为：
（1）发送数据:Host将有效的数据送给CC，在CC中进行编码，形成数据位流，通过BD 发送到相应的通道上。
（2）接受数据:在某一时刻，由BD 访问栈，将数据位流送到CC 进行解码，将数据部分由CC
传送给Host。
2.2 拓扑结构
FlexRay的拓扑主要分为3种：总线式、星型、总线星型混合型。
通常，FlexRay 节点可以支持两个信道，因而可以分为单信道和双信道两种系统。在双信道系统中，不是所有节点都必须与两个信道连接。
与总线结构相比，星状结构的优势在于：它在接收器和发送器之间提供点到点连接。该优势在高传输速率和长传输线路中尤为明显。另一个重要优势是错误分离功能。例如，如果信号传输使用的两条线路短路，总线系统在该信道不能进行进一步的通信。如果使用星状结构，则只有到连接短路的节点才会受到影响，其它所有节点仍然可以继续与其它节点通信。
星型图总线式图 2.2 2.3
2
2.4混合型图数据帧2.3
）Trailer Segment）和尾段（（Header Segment)、有效负载段（Payload Segment 一个数据帧由头段所示。FlexRay 数据帧格式如图2.5三部分组成。
数据帧结构图2.5 FlexRay 位）组成，包括以下几位：个字节（40 (1)头段共由5
：为日后的扩展做准备；位) 1.保留位(1
：指明负载段的向量信息；位) 2.负载段前言指示(1
)：指明该帧是否为无效帧；3.无效帧指示(1位
)：指明这是否为一个同步帧；4.同步帧指示(1位
)：指明该帧是否为起始帧；起始帧指示(1位 5. ：用于识别该帧和该帧在时间触发帧中的优先级；ID(11位) 6.帧：标注一帧中能传送的字数；位)负载段长度7.(7
：用于检测传输中的错误；位) 8.头部CRC(11
1。(6位)：每一通信开始，所有节点的周期计数器增9.周期计数个字节数据。FlexRay有效负载段包含0~254 (2)负载段是用于传送数据的部分，来判断是否IDID，接受节点根据接受的对于动态帧，有效负载段的前两个字节通常用作信息为需要的数据帧。，用于网络管理。13个字节为网络管理向量(NM)对于静态帧，有效负载段的前
CRC计算位的校验域，包含了由头段与有效负载段计算得出的CRC校验码。24(3) 尾段只含有生成器进行计算。时，根据网络传输顺序将从保留位到负载段最后一位的数据放入CRC3
2.4 编码与解码
编码的过程实际上就是对要发送的数据进行相应的处理“打包”的过程，如加上各种校验位、ID
符等。编码与解码主要发生在通讯控制器与总线驱动器之间，如图2.6。
图2.6 编码与解码
其中RxD 位接受信号，TxD 为发送信号，TxEN 为通讯控制器请求数据信号。信息的二进制表示采用“不归零”码。对于双通道的节点，每个通道上的编码与解码的过程是同时完成的。