车载网络技术-FlexRay
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
结论：允许系统成本和安全性之间进行最优平衡的FlexRay是适应未
来车辆系统需求的高性能总线
指标
TTCAN
Byteflight TTP/C
FlexRay
传输速度(bps) 驱动机制 信道冗余 容错能力 拓扑结构
1M,同CAN
10M（光纤） 25M（光纤）
时 无允间+许事件系统成时 无本间+和事件安全性时双之间通道间进行 低最优平衡的较F低lexRay是很适高应未来 总车线型辆系统需星求形 的高性能总总线,线星型,混合
X-by-wire线控系统需要什么样的总线通信?
高速-高带宽 硬实时-确定性通信 安全-容错性 成本可接受
为什么不用CAN总线?
事件触发——报文不确定 总线负载率——已接近极限 没有带宽储备及容错设计
为什么最终选择FlexRay?
时间触发的总线协议: TTCAN、TTP/C、Byteflight、FlexRay 特性对比，如下表
5.1.1 FlexRay的技术背景 5.1.2 FlexRay技术特点 5.1.3 FlexRay的应用 5.1.4 FlexRay设备组成
5.1.1FlexRay技术背景
FlexRay联盟 Flexray Consortium
1999年，宝马与戴姆勒开始研究； 成立时间：2000年 成员类别
核心成员：
主要成员：目前28个 普通成员：目前73个
最高目标：使FlexRay成为汽车高速网络的事实标准
5.1.1FlexRay技术背景
名称含义
起源于“X-by-wire”技术 航空：Fly-by-wire 车用线控技术
➢ Steer-by-wire ➢ Brake-by-wire ➢ Electroic-Throttle
5.1.3FlexRay的应用
日本电动车-线控转向、线控加速/制动
2006年，日本WITZ和阳光技研与瑞萨科技等公司合作，试制了采用 FlexRay协议标准的电动车
FlexRay节点
➢ 传感器ECU-瑞萨 ➢ 加速、制动ECU-瑞萨 ➢ 转向ECU-NEC ➢ 仪表ECU-富士通 ➢ 示波器-横河电机
5.2.1FlexRay媒体访问机制
时间等级
段 Segment 槽 Slot，承载数据帧。 宏节拍 Macrotick（MT） 微节拍 Microtick，纳秒级
5.2.1FlexRay媒体访问机制
媒体访问方式
静态部分:时分多址 （Time Division Multiple Access）
动态部分:柔性时分多址 （Flexible TDMA）
确定性 容错性
物理层双通道冗余 独立的总线监听者 4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——双绞线或光纤
5.1.3FlexRay的应用
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 计算机控制系统
10M 时间+事件 双通道 很高 总线,星型,混合
传输介质
网络节点数 净荷/帧 扩展性
成本
双绞线、电缆、 电缆、光纤 光纤
2-20
22
1-8字节
1-12字节
好
好
低
中
电缆、光纤等
64 1-16字节 差
高
双绞线、光纤
64 1-254字节 好
中
5.1.2FlexRay技术特点
高通信速率
单通道最高10Mbps 双通道非冗余可达20Mbps
➢ 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
5.1.3FlexRay的应用
第一辆FlexRay量产车
BMW X5 4.8i
➢ 电子控制减震器系统：高达15个FlexRay节点，单通道，10Mbps，星型及 总线拓扑结构
5.1.1FlexRay技术背景
汽车电子控制系统 Electronic Control
独立控制难以满足要求 集成控制成为趋势
集成控制系统 Integrated Control
发动机-变速器-制动 制动-转向-悬架
5.1.1FlexRay技术背景
集成控制系统通信需求
高速-高带宽 High speed, High Bandwidth
➢ 上市时间：2007年
5.1.3FlexRay的应用
宝马新7系
FlexRay以跨系统方式实现行驶动态管理系统与发动机管理系统的联网 共有12个节点（含一个网关） 通过网关，跟车上其他总线（CAN/LIN/MOST）进行通信
奥迪
Audi A4:7个FlexRay节点 Audi A8 4.2 FSI：30个节点
第五章
高速实时总线协议
High Speed Realtime Communication Protocal
FlexRay
高炳钊 吉林大学
主要内容
5.1 FlexRay网络综述
5.2 FlexRay通信协议
5.3 FlexRay物理实现 5.4 FlexRay总线开发
5.1 FlexRay网络综述
5.1.4FlexRay设备组成
节点架构一
BG
Host-主机，CC-通讯控制器，BD-总线驱动器，BG-总线监控器
5.1.4FlexRay设备组成
节点架构2
BG
5.1.4Flቤተ መጻሕፍቲ ባይዱxRay设备组成
5.2FlexRay通信协议
5.2.1FlexRay媒体访问机制 5.2.2FlexRay数据帧结构 5.2.3FlexRay编码与解码 5.2.4FlexRay时钟同步 5.2.5FlexRay协议状态控制 5.2.6FlexRay唤醒与启动
硬实时-确定性通信 Deterministic Communication
安全-容错性 Fault Tolerance
成本 Low Cost
5.1.1FlexRay技术背景
保守计算： 500个信号 4字节*8=32位 100次每秒
=1.6Mbps
5.1.1FlexRay技术背景
5.1.1FlexRay技术背景
通信调度
5.2.1FlexRay媒体访问机制
5.2.1FlexRay媒体访问机制
特征符窗口&网络空闲时间
特征符窗口用于网络监护及总线唤醒 网络空闲时间
➢ 节点计算、执行时钟同步
来车辆系统需求的高性能总线
指标
TTCAN
Byteflight TTP/C
FlexRay
传输速度(bps) 驱动机制 信道冗余 容错能力 拓扑结构
1M,同CAN
10M（光纤） 25M（光纤）
时 无允间+许事件系统成时 无本间+和事件安全性时双之间通道间进行 低最优平衡的较F低lexRay是很适高应未来 总车线型辆系统需星求形 的高性能总总线,线星型,混合
X-by-wire线控系统需要什么样的总线通信?
高速-高带宽 硬实时-确定性通信 安全-容错性 成本可接受
为什么不用CAN总线?
事件触发——报文不确定 总线负载率——已接近极限 没有带宽储备及容错设计
为什么最终选择FlexRay?
时间触发的总线协议: TTCAN、TTP/C、Byteflight、FlexRay 特性对比，如下表
5.1.1 FlexRay的技术背景 5.1.2 FlexRay技术特点 5.1.3 FlexRay的应用 5.1.4 FlexRay设备组成
5.1.1FlexRay技术背景
FlexRay联盟 Flexray Consortium
1999年，宝马与戴姆勒开始研究； 成立时间：2000年 成员类别
核心成员：
主要成员：目前28个 普通成员：目前73个
最高目标：使FlexRay成为汽车高速网络的事实标准
5.1.1FlexRay技术背景
名称含义
起源于“X-by-wire”技术 航空：Fly-by-wire 车用线控技术
➢ Steer-by-wire ➢ Brake-by-wire ➢ Electroic-Throttle
5.1.3FlexRay的应用
日本电动车-线控转向、线控加速/制动
2006年，日本WITZ和阳光技研与瑞萨科技等公司合作，试制了采用 FlexRay协议标准的电动车
FlexRay节点
➢ 传感器ECU-瑞萨 ➢ 加速、制动ECU-瑞萨 ➢ 转向ECU-NEC ➢ 仪表ECU-富士通 ➢ 示波器-横河电机
5.2.1FlexRay媒体访问机制
时间等级
段 Segment 槽 Slot，承载数据帧。 宏节拍 Macrotick（MT） 微节拍 Microtick，纳秒级
5.2.1FlexRay媒体访问机制
媒体访问方式
静态部分:时分多址 （Time Division Multiple Access）
动态部分:柔性时分多址 （Flexible TDMA）
确定性 容错性
物理层双通道冗余 独立的总线监听者 4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——双绞线或光纤
5.1.3FlexRay的应用
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 计算机控制系统
10M 时间+事件 双通道 很高 总线,星型,混合
传输介质
网络节点数 净荷/帧 扩展性
成本
双绞线、电缆、 电缆、光纤 光纤
2-20
22
1-8字节
1-12字节
好
好
低
中
电缆、光纤等
64 1-16字节 差
高
双绞线、光纤
64 1-254字节 好
中
5.1.2FlexRay技术特点
高通信速率
单通道最高10Mbps 双通道非冗余可达20Mbps
➢ 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
5.1.3FlexRay的应用
第一辆FlexRay量产车
BMW X5 4.8i
➢ 电子控制减震器系统：高达15个FlexRay节点，单通道，10Mbps，星型及 总线拓扑结构
5.1.1FlexRay技术背景
汽车电子控制系统 Electronic Control
独立控制难以满足要求 集成控制成为趋势
集成控制系统 Integrated Control
发动机-变速器-制动 制动-转向-悬架
5.1.1FlexRay技术背景
集成控制系统通信需求
高速-高带宽 High speed, High Bandwidth
➢ 上市时间：2007年
5.1.3FlexRay的应用
宝马新7系
FlexRay以跨系统方式实现行驶动态管理系统与发动机管理系统的联网 共有12个节点（含一个网关） 通过网关，跟车上其他总线（CAN/LIN/MOST）进行通信
奥迪
Audi A4:7个FlexRay节点 Audi A8 4.2 FSI：30个节点
第五章
高速实时总线协议
High Speed Realtime Communication Protocal
FlexRay
高炳钊 吉林大学
主要内容
5.1 FlexRay网络综述
5.2 FlexRay通信协议
5.3 FlexRay物理实现 5.4 FlexRay总线开发
5.1 FlexRay网络综述
5.1.4FlexRay设备组成
节点架构一
BG
Host-主机，CC-通讯控制器，BD-总线驱动器，BG-总线监控器
5.1.4FlexRay设备组成
节点架构2
BG
5.1.4Flቤተ መጻሕፍቲ ባይዱxRay设备组成
5.2FlexRay通信协议
5.2.1FlexRay媒体访问机制 5.2.2FlexRay数据帧结构 5.2.3FlexRay编码与解码 5.2.4FlexRay时钟同步 5.2.5FlexRay协议状态控制 5.2.6FlexRay唤醒与启动
硬实时-确定性通信 Deterministic Communication
安全-容错性 Fault Tolerance
成本 Low Cost
5.1.1FlexRay技术背景
保守计算： 500个信号 4字节*8=32位 100次每秒
=1.6Mbps
5.1.1FlexRay技术背景
5.1.1FlexRay技术背景
通信调度
5.2.1FlexRay媒体访问机制
5.2.1FlexRay媒体访问机制
特征符窗口&网络空闲时间
特征符窗口用于网络监护及总线唤醒 网络空闲时间
➢ 节点计算、执行时钟同步