其它總線技術(shù)及應(yīng)用

1、5-2 其它總線技術(shù)及應(yīng)用其它總線技術(shù)及應(yīng)用l總線及協(xié)議共分為兩種基本類型：事件觸發(fā)方式和時(shí)間觸發(fā)方式?；谑录|發(fā)方式的協(xié)議主要包括由德國(guó) Bosch 公司制定的CAN（Controller Area Network）總線及其協(xié)議。l隨著整車的安全性能要求越來(lái)越高，以時(shí)間觸發(fā)方式為核心，提出了新的總線及協(xié)議，其中具有代表性的三種總線及協(xié)議分別為：Time-Triggered CAN(TTCAN)、TTP 和 FlexRay。一、總線兩種觸發(fā)方式概述一、總線兩種觸發(fā)方式概述l事件觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)中所有活動(dòng)都是由事件的發(fā)生所引起的，但是事件的產(chǎn)生是隨機(jī)的、偶發(fā)的，何時(shí)會(huì)有一個(gè)事件觸發(fā)是不可預(yù)知的，這就很

2、可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中的事件之間發(fā)生沖突l缺點(diǎn)：（1）由于該協(xié)議機(jī)制本身缺乏決定機(jī)制、同步和容錯(cuò)等特征，網(wǎng)絡(luò)中的事件間的沖突會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性降低，因此，事件觸發(fā)機(jī)制并不適用于對(duì)安全要求非?？量痰挠矊?shí)時(shí)系統(tǒng)。l（2）在最差條件下存在著傳輸不可預(yù)知、容錯(cuò)能力差、 低優(yōu)先級(jí)消息容易被阻塞、總線負(fù)荷不平均等不足。尤 其是當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)發(fā)消息較多， 即在小時(shí)間間隔中出現(xiàn)較多的連續(xù)消息時(shí)， 某些低優(yōu)先級(jí)的消息會(huì)由于高優(yōu)先級(jí)消息長(zhǎng)時(shí)間占用總線而被阻塞， 使得整個(gè)系統(tǒng)性能遭到破壞。1、事件觸發(fā)的特點(diǎn)、事件觸發(fā)的特點(diǎn)事件觸發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)：事件觸發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)：l它有額外開銷小和實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。l采用固定優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法：標(biāo)識(shí)符ID

3、值的大小確定節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)。例如，CAN總線ID的值為0，其優(yōu)先級(jí)最高。ID值越大，其優(yōu)先級(jí)越低。2、時(shí)間觸發(fā)方式的特點(diǎn)、時(shí)間觸發(fā)方式的特點(diǎn)l基于時(shí)間觸發(fā)方式的協(xié)議是基于時(shí)間觸發(fā)結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的。所有節(jié)點(diǎn)根據(jù)時(shí)間同步化，每一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)上的活動(dòng)都打上了時(shí)間標(biāo)記。系統(tǒng)中的任務(wù)根據(jù)工作之前制定的時(shí)間表分配好了相應(yīng)的總線時(shí)間，因此，在采用時(shí)間觸發(fā)方式通訊的總線網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)都按照事前制定的靜態(tài)調(diào)度時(shí)間表（又稱為矩陣周期）完成任務(wù)，節(jié)點(diǎn)總按照相同的順序傳送消息。l靜態(tài)調(diào)度表被下載到各節(jié)點(diǎn)的控制器中，通信系統(tǒng)的分支系統(tǒng)只需知道何時(shí)傳送一條消息以及何時(shí)在總線上的一條消息對(duì)自己是有用的。時(shí)間觸發(fā)結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)之一是組合

4、能力，這使得將一個(gè)新的部分整合到系統(tǒng)中時(shí)能夠減少對(duì)新的部分的測(cè)試，這是設(shè)計(jì)對(duì)安全性要求苛刻的系統(tǒng)時(shí)的關(guān)鍵因素。1、TTCAN的提出：的提出：基于事件觸發(fā)的CAN總線系統(tǒng)采用媒體訪問(wèn)控制的仲裁機(jī)制，該機(jī)制能夠保證具有高優(yōu)先級(jí)的消息首先訪問(wèn)總線，即使其他節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的消息試圖訪問(wèn)媒體，也不會(huì)對(duì)先前的消息產(chǎn)生破壞。2、存在的問(wèn)題：、存在的問(wèn)題：較低優(yōu)先級(jí)的消息對(duì)媒體的訪問(wèn)存在延遲；最高優(yōu)先級(jí)別的消息對(duì)媒體的訪問(wèn)也會(huì)存在延遲；節(jié)點(diǎn)信息的發(fā)送時(shí)間不確定。3、目的：、目的：為了避免延遲存在；確保消息以確定性的通信模式在總線上傳輸；有效的利用CAN總線的物理帶寬 TTCAN是CAN總線標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，是建立在標(biāo)準(zhǔn)

5、CAN上的高層協(xié)議TTCAN-Time Triggered communication二、二、TTCANTTCAN總線總線lCANCAN采用的采用的非破壞性總線仲裁技術(shù)非破壞性總線仲裁技術(shù)，本質(zhì)上屬，本質(zhì)上屬于以事件觸發(fā)的通信方式于以事件觸發(fā)的通信方式其通信具有某種程度的非確定性，無(wú)法從根本上保證數(shù)其通信具有某種程度的非確定性，無(wú)法從根本上保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸l基于基于CANCAN的的時(shí)間觸發(fā)時(shí)間觸發(fā)的通信協(xié)議，保證網(wǎng)絡(luò)調(diào)的通信協(xié)議，保證網(wǎng)絡(luò)調(diào)度具有確定性、實(shí)時(shí)性度具有確定性、實(shí)時(shí)性l為滿足汽車控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性要求而為滿足汽車控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性要求而開發(fā)了如開發(fā)了如TT

6、-CANTT-CAN、FTT-CANFTT-CAN等等能及時(shí)傳送控制網(wǎng)絡(luò)的各種數(shù)據(jù)能及時(shí)傳送控制網(wǎng)絡(luò)的各種數(shù)據(jù)TT-CAN（ Time Triggered communication on CAN）l基于時(shí)分多路訪問(wèn)( TDMA) ，將消息的傳輸分配在特定的時(shí)間窗口內(nèi)完成。l網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)達(dá)到一定精度的時(shí)鐘同步，這就要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)均有一個(gè)各自的本地時(shí)鐘（local time），時(shí)間主節(jié)點(diǎn)發(fā)送特定 ID 的參考消息實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步，即以系統(tǒng)的全局時(shí)鐘統(tǒng)一校時(shí)。l實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步，即網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)每收到一次參考消息，各節(jié)點(diǎn)本地時(shí)鐘被同步一次；在時(shí)鐘同步的基礎(chǔ)上，各節(jié)點(diǎn)按照系統(tǒng)同步時(shí)間通訊表（以下

7、簡(jiǎn)稱系統(tǒng)矩陣）的調(diào)度安排，在規(guī)定的時(shí)間窗內(nèi)完成相應(yīng)的任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)周期性地傳輸消息。4、TTCAN 消息的類型消息的類型l在 TTCAN 網(wǎng)絡(luò)中，從消息的實(shí)時(shí)性要求來(lái)分，總線上所傳輸?shù)南⒎譃閮煞N類型：周期型消息和非周期型消息。l周期型消息是指具有固定的發(fā)送周期，對(duì)實(shí)時(shí)性的要求較高，對(duì)系統(tǒng)而言比較重要的消息；周期型消息采用時(shí)間觸發(fā)的方式進(jìn)行發(fā)送，并且在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)只允許發(fā)送一條該消息，不與總線上的其他消息因?yàn)闋?zhēng)奪總線的使用權(quán)而發(fā)生沖突。l非周期型消息指的是對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，沒有規(guī)定發(fā)送周期的消息；與 CAN 總線的仲裁機(jī)制相同，TTCAN 網(wǎng)絡(luò)中的非周期型消息在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)需要與其它的非周

8、期型消息互相競(jìng)爭(zhēng)，爭(zhēng)奪總線的使用權(quán)。5、TTCAN的說(shuō)明：的說(shuō)明：p TTCAN是建立在基本CAN協(xié)議上的一個(gè)高層協(xié)議，對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的所有CAN節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)序同步，并提供以及各全局系統(tǒng)時(shí)間；p 當(dāng)所有的節(jié)點(diǎn)同步后，任何消息只能在一個(gè)特定的時(shí)間段內(nèi)發(fā)送，不需要與其他消息競(jìng)爭(zhēng)，延遲時(shí)間可預(yù)知。p TTCAN是CAN總線標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展；p TTCAN的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層完全與現(xiàn)有的CAN控制器兼容，可使用相同的總線和總線收發(fā)器，最高速率可達(dá)到1Mbps；6、TTCAN向下兼容向下兼容CAN情況情況:p現(xiàn)有的CAN控制器可以接收TTCAN的網(wǎng)絡(luò)的所有消息；pTTCAN控制器也可以在現(xiàn)有的CAN網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行；p

9、TTCAN控制器可以被認(rèn)為是現(xiàn)有CAN控制器的幀同步實(shí)體的增強(qiáng)版；pTTCAN的節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)配置后可以像現(xiàn)有的CAN節(jié)點(diǎn)一樣運(yùn)行；p現(xiàn)有的CAN節(jié)點(diǎn)在TTCAN網(wǎng)絡(luò)中以只聽方式接收信息；p但在TTCAN網(wǎng)絡(luò)中，CAN節(jié)點(diǎn)是不能發(fā)送數(shù)據(jù)的，這樣會(huì)擾亂通信的時(shí)序。7、TTCAN的缺點(diǎn)和問(wèn)題的缺點(diǎn)和問(wèn)題l1） TTCAN與CAN是不兼容的TTCAN要求獨(dú)占窗，因此它不能和CAN混合使用在一個(gè)系統(tǒng)中。帶CAN通信口的ECU不受TTCAN的約束，可在任意時(shí)刻發(fā)送，就有可能在總線空閑時(shí)爭(zhēng)得發(fā)送權(quán)，使TTCAN的調(diào)度發(fā)送完全失效。汽車廠在采用TTCAN時(shí)必須將所有要用到的ECU都改為用TTCAN的方式，這就要重

10、新認(rèn)證和驗(yàn)證所有的ECU，涉及大的工作量和投資。如果用網(wǎng)關(guān)將CAN的ECU過(guò)渡到TTCAN網(wǎng)，其成本的增加更大，只具有實(shí)驗(yàn)意義。除非，系統(tǒng)中CAN節(jié)點(diǎn)始終不發(fā)送數(shù)據(jù)，只接收數(shù)據(jù)。此時(shí)，兩者可以同時(shí)存在一個(gè)系統(tǒng)中7、TTCAN的缺點(diǎn)和問(wèn)題的缺點(diǎn)和問(wèn)題l2）由預(yù)留Error Frame幀引起的開銷大TTCAN沒有禁止Error Frame，由于錯(cuò)誤可能出現(xiàn)在任何時(shí)間，就可能發(fā)生在幀的最后處，每一個(gè)Slot都要預(yù)留Error Frame的時(shí)間，否則它會(huì)阻礙下一個(gè)Slot內(nèi)消息的發(fā)送，這是很大的開銷，使TTCAN遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)想的100%的總線利用率。假定最小的數(shù)據(jù)幀為1B數(shù)據(jù)，長(zhǎng)為65位，而Error

11、Frame為20位，那么這項(xiàng)開銷達(dá)到23.5%。7、TTCAN的缺點(diǎn)和問(wèn)題的缺點(diǎn)和問(wèn)題l3) Slot（時(shí)隙）用途不同造成時(shí)間利用率由于TTCAN規(guī)定調(diào)度好的Cycle中的Slot劃分是一樣的，但可能的用途不同。不同的Cycle同一Slot里可能安排了長(zhǎng)短不一的消息，此時(shí)對(duì)短幀來(lái)說(shuō)，留下的時(shí)間就浪費(fèi)了。l4) 事件消息被阻塞的延遲可能性增大在TTCAN中，由于調(diào)度結(jié)果造成幾個(gè)連續(xù)的Slot都是獨(dú)占窗，此時(shí)事件消息要等待的時(shí)間很長(zhǎng)，必須有特別的設(shè)計(jì)加以處理。l5)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的時(shí)間同步要求較高用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)就得留出時(shí)間以容許主從節(jié)點(diǎn)間的同步誤差，這就又減少了帶寬。7、TTCAN的缺點(diǎn)和問(wèn)題的缺點(diǎn)和問(wèn)題

12、l6) 丟幀處理兩難TTCAN在傳送出錯(cuò)的情況下，不對(duì)本幀進(jìn)行自動(dòng)重發(fā)。在應(yīng)用上要有所考慮?；蛘哂帽葘?shí)際需要更多的發(fā)送，丟掉就算了的策略，這也會(huì)浪費(fèi)帶寬；或者由應(yīng)用層在仲裁窗組織重發(fā)，但這相當(dāng)復(fù)雜。如用冗余的第2條總線，意味著成本的加倍。l7) 仲裁窗的要求較難實(shí)現(xiàn)在仲裁窗判斷事件消息能否發(fā)完，然后控制事件消息的發(fā)送是不容易實(shí)現(xiàn)的。用軟件來(lái)實(shí)時(shí)處理來(lái)不及，又沒有現(xiàn)成的硬件。lFlexRay是繼CAN 和LIN之后的最新研發(fā)成果，可以有效管理多重安全和舒適功能，F(xiàn)lexRay適用于線控操作(X-by-Wire)lCAN存在的問(wèn)題：CAN對(duì)于密集型、實(shí)時(shí)性要求很高的應(yīng)用，存在問(wèn)題l不可預(yù)知的延遲（

13、除非購(gòu)買昂貴的解決方案）l位錯(cuò)誤難以發(fā)現(xiàn)；l帶寬限制，最大是500kbps，1Mbps可能；l基于CAN的智能傳感器和執(zhí)行器代價(jià)昂貴；l隨著汽車體系結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，更多的ECU加入到汽車商，采用CAN網(wǎng)絡(luò)會(huì)額外增加的ECU，網(wǎng)關(guān)、連接器會(huì)導(dǎo)致汽車重量的增加l新興的線控系統(tǒng)（ X-by-Wire )的要求：高速、確定性時(shí)間觸發(fā)、容錯(cuò)性三、三、FlexRayFlexRay總線總線1、FlexRay的提出的提出Why FlexRay? CAN Latency總線負(fù)載總線負(fù)載消息延遲消息延遲典型的CAN網(wǎng)絡(luò) 不可預(yù)知的延遲總線負(fù)載總線負(fù)載消息延遲消息延遲典型的時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò) 可預(yù)知的延遲Why Flex

14、Ray? Complicated ArchitectureslCAN 雖然標(biāo)準(zhǔn)，但是也包含了如下的問(wèn)題:lCAN線路遍及整個(gè)車輛（將車頭、車尾、車身等連接起來(lái)）l太多的ECU導(dǎo)致CAN總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜l針對(duì)于未來(lái)線控網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方面，CAN沒有足夠的優(yōu)勢(shì)。新興網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)的成本TTP/CMOST25(Optical)?FlexRay?II成本成本0.52.55.020K1M10MCAN?/?TTCANLIN25MFlexRay?2.1Safe-by-Wire400MIDB-1394(Firewire)?Bit?rateMOST50(Twisted?Pair)?lFlexRay可以為下一代的車內(nèi)

15、控制系統(tǒng)提供所需的高速率速度和高可靠性FlexRay有兩個(gè)通信信道，兩個(gè)信道的的數(shù)據(jù)速率最大可達(dá)到10Mbps,總數(shù)據(jù)速率可達(dá)到20Mbit/秒； FlexRay既可以像LIN和CAN一樣采用單信道通信，也可采用雙信道通信； FlexRay的雙信道通信，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸冗余數(shù)據(jù)，從而提高可靠性應(yīng)用在車載網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)lexRay 的網(wǎng)絡(luò)帶寬可能是CAN的20倍之多。2、FlexRay的特點(diǎn)的特點(diǎn)lFlexRay提供靈活的配置，可支持各種拓?fù)?，如總線、星型和混合拓?fù)洹FlexRay可以進(jìn)行同步（實(shí)時(shí)）和異步的數(shù)據(jù)傳輸，來(lái)滿足車輛中各種系統(tǒng)的需求；lFlexRay采用TDMA 和 mini-slott

16、ing 消息調(diào)度的確定性訪問(wèn)方式，具有容錯(cuò)功能和確定的通信消息傳輸時(shí)間，同時(shí)支持事件觸發(fā)和時(shí)間觸發(fā)。lFlexRay在每個(gè)通信周期內(nèi)都提供靜態(tài)和動(dòng)態(tài)通信段靜態(tài)通信段可以提供有界延遲；動(dòng)態(tài)通信段則有助于滿足在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的不同帶寬需求。2、FlexRay的特點(diǎn)的特點(diǎn)lFlexRay聯(lián)盟2000年成立核心成員：BMW 、Bosch、Daimler、Freescale 、GM、NXP、VW成員: 目前93個(gè)(2009.10.12)聯(lián)盟的目標(biāo)：開發(fā)面向車內(nèi)高速控制應(yīng)用的高級(jí)通信技術(shù)，提高車輛安全性、可靠性和舒適性，提高可供市場(chǎng)所有用戶使用的技術(shù)。lFlexRay協(xié)議到目前為止， FlexRay已

17、經(jīng)發(fā)不了7個(gè)版本的協(xié)議規(guī)范；目前的版本為2005年發(fā)表的V2.12007年第一輛FlexRay車（BMW X5 4.8i）量產(chǎn)，主要用于電子控制減震器系統(tǒng)奧迪以XCP on FlexRay作為下一代豪華運(yùn)動(dòng)車A8的標(biāo)定協(xié)議。3、FlexRay的組織的組織l應(yīng)用領(lǐng)域：分布式控制系統(tǒng)l一體化控制：動(dòng)力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)高安全性要求的系統(tǒng)lX-by-Wire(線控系統(tǒng)）l牽引及安全控制系統(tǒng)l國(guó)防：地面設(shè)備高傳輸速率要求的系統(tǒng)l車輛主干網(wǎng)l國(guó)防：地面設(shè)備l工業(yè)控制領(lǐng)域（正在討論）4、FlexRay的應(yīng)用和發(fā)展的應(yīng)用和發(fā)展未來(lái)車網(wǎng)架構(gòu) 高速主干網(wǎng)高速主干網(wǎng) X-by-Wire 安全氣囊部署安全氣囊部署 車門

18、車門 座椅等座椅等.Applications: 動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)車身系統(tǒng)車身系統(tǒng) 娛樂信息積木娛樂信息積木lFlexRay采用時(shí)間觸發(fā)通信，數(shù)據(jù)傳輸具有確定性?；跁r(shí)間槽(slot)或時(shí)間窗口(windows)通信特點(diǎn)l確定性消息的傳輸時(shí)間是可知的l時(shí)間矩陣定義時(shí)間表m 個(gè)窗口 x n 周期消息調(diào)度技術(shù):lTDMA（時(shí)分多址接入）lMini-slotting（微時(shí)隙）5、FlexRay的時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)原理的時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)原理lTime Triggered Matrix for Schedule（一覽表、清單）Free WindowFree WindowFree WindowMessage2Mess

19、age1Free WindowFree WindowMessage4Message3Message1Free WindowFree WindowFree WindowMessage2Message1Free WindowFree WindowFree WindowMessage3Message1Message6Message5Message4Message2Message1Increasing Window or Slot NumberIncreasing Cycle Number通常情況下：消息在一個(gè)適當(dāng)?shù)拇_定的時(shí)槽傳輸5、FlexRay的時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)原理的時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)原理Cycle 0Cy

20、cle 1Slot ID mMini-Slotting Scheduling Technique（計(jì)劃編制法）Cycle 2m+1mSlot ID m+2Communication Cycle Lengthm+1m+2mm+1m+2時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間取決與幀傳輸?shù)臅r(shí)間如幀沒有傳輸，則轉(zhuǎn)到下一個(gè)時(shí)隙5、FlexRay的時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)原理的時(shí)間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)原理l網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸惏凑招诺婪謑單信道l雙信道按照拓?fù)錂C(jī)構(gòu)l總線型l 星型l混合型6、FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋖單信道單信道總線型總線型 IBus24m 4 nStubs 226、FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋯涡诺罒o(wú)源星型單信道無(wú)源

21、星型lIStubN IStubM24ml3 nStubs 22lnSplice1（接頭1個(gè)）6、FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋯涡诺烙性葱切蛦涡诺烙性葱切蚻lActiveStarN 24mlnActiveBranches26、FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋯涡诺阑旌贤負(fù)鋯涡诺阑旌贤負(fù)鋯涡诺?總線單信道-無(wú)源星型單信道-有源源星型6、FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆p信道可獨(dú)立選擇拓?fù)湫问诫p信道可獨(dú)立選擇拓?fù)湫问?、FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋖FlexRay節(jié)點(diǎn)組成：控制器l主機(jī)控制器l通信控制器驅(qū)動(dòng)器l總線驅(qū)動(dòng)器l總線監(jiān)控器 監(jiān)視接入總線的連接n通信的原理：l

22、發(fā)送器主機(jī)將有效的數(shù)據(jù)發(fā)送給通信控制器，在通信控制器中進(jìn)行編碼形成位流，通過(guò)總線驅(qū)動(dòng)器發(fā)送到相應(yīng)的信道上。l接收數(shù)據(jù)在某一時(shí)刻，由總線驅(qū)動(dòng)器訪問(wèn)總線，將數(shù)據(jù)位流送到通信控制器進(jìn)行解碼，將有效數(shù)據(jù)部分由通信控制器送給主機(jī)CPU。7、FlexRay的工作原理的工作原理lFlexRay的節(jié)點(diǎn)有幾個(gè)基本的運(yùn)行狀態(tài)配置狀態(tài)（默認(rèn)配置/配置）l-用于各種初始化設(shè)置，包括通信周期和數(shù)據(jù)速率就緒狀態(tài)-用于進(jìn)行內(nèi)部的通信設(shè)置喚醒狀態(tài)l-用于喚醒沒有在通信的節(jié)點(diǎn)。在該狀態(tài)下，節(jié)點(diǎn)向另一節(jié)點(diǎn)發(fā)送喚醒信號(hào)，喚醒并激活通信控制器、總線驅(qū)動(dòng)器和總線監(jiān)控器。啟動(dòng)狀態(tài)-用于啟動(dòng)時(shí)鐘同步，并為通信做準(zhǔn)備。正常狀態(tài)（主動(dòng)/被動(dòng)）

23、-可以進(jìn)行通信的狀態(tài)中斷狀態(tài)-表明通信中斷工作狀態(tài)的錯(cuò)誤處理8、FlexRay的工作狀態(tài)的工作狀態(tài)默認(rèn)默認(rèn)配置配置配置配置就緒就緒中斷中斷喚醒喚醒啟動(dòng)啟動(dòng)主動(dòng)主動(dòng)正常正常被動(dòng)被動(dòng)正常正常8、FlexRay的工作狀態(tài)的工作狀態(tài)lFlexRay也存在與錯(cuò)誤相關(guān)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移在時(shí)鐘同步和時(shí)鐘校正錯(cuò)誤的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的數(shù)值基礎(chǔ)上加以管理的。FlexRay 網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)或一個(gè)以上傳輸同步信息的同步節(jié)點(diǎn)。當(dāng)個(gè)別節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘與FlexRay同步節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘有所出入時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)時(shí)鐘校正錯(cuò)誤。在收到任意一條同步信息后，節(jié)點(diǎn)會(huì)將其時(shí)鐘與同步節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘相比較，并根據(jù)同步需要做出必要的變化。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要進(jìn)行錯(cuò)誤計(jì)數(shù)，其中包括時(shí)鐘同步

24、中連續(xù)發(fā)生錯(cuò)誤的次數(shù)。同時(shí)，節(jié)點(diǎn)還要監(jiān)測(cè)和幀轉(zhuǎn)移/接受狀態(tài)相關(guān)的錯(cuò)誤，其中包括語(yǔ)法錯(cuò)誤、內(nèi)容錯(cuò)誤、總線干擾錯(cuò)誤以及轉(zhuǎn)移沖突所導(dǎo)致的錯(cuò)誤。l一旦某節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)該類錯(cuò)誤，就會(huì)通知主機(jī)處理器。錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的使用取決于應(yīng)用用途和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。8、FlexRay的工作狀態(tài)的工作狀態(tài)l錯(cuò)誤狀態(tài)圖8、FlexRay的工作狀態(tài)的工作狀態(tài)（1）byteflight的功能與發(fā)展byteflight 系統(tǒng)是由 BMW 與 Motorola、Elmos、Infineon 合作開發(fā)的，主要用于傳輸時(shí)間上要求特別緊迫的安全氣囊系統(tǒng)數(shù)據(jù)。 byteflight系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbit/s，可以滿足對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求非常高

25、的汽車安全氣囊系統(tǒng)的要求，且可在強(qiáng)電磁干擾條件下可靠地傳輸數(shù)據(jù)。 byteflight在ISIS（智能安全集成系統(tǒng)）和 ASE （高級(jí)安全電子設(shè)備）中使用。這兩個(gè)安全系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制安全氣囊、安全帶拉緊裝置和斷開安全蓄電池接線柱。四、四、byteflightbyteflight總線總線1、byteflight簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介（2）byteflight總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) BMW車輛使用byteflight將用于控制安全氣囊系統(tǒng)、乘員保護(hù)系統(tǒng)和安全蓄電池接線柱的控制單元聯(lián)網(wǎng)。 數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)是塑料光導(dǎo)纖維，光導(dǎo)纖維通過(guò)光波脈沖傳輸數(shù)據(jù)。因此，更不易于受到外部干擾。數(shù)據(jù)傳輸速率為10 Mbit/s。傳輸介質(zhì)為一根光導(dǎo)

26、纖維，且可朝兩個(gè)方向雙向傳輸數(shù)據(jù)?？刂茊卧詴r(shí)間和事件觸發(fā)方式進(jìn)行通信。既能以同步方式傳輸數(shù)據(jù)，也能以異步方式傳輸數(shù)據(jù)。圖圖 byteflight系統(tǒng)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（1）byteflight的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 同CAN總線一樣，數(shù)據(jù)也通過(guò)數(shù)據(jù)電碼傳輸，除數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)量外數(shù)據(jù)電碼結(jié)構(gòu)完全相同。byteflight 可傳輸最長(zhǎng)為12個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。圖圖 byteflight數(shù)據(jù)電碼的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)電碼的結(jié)構(gòu)1起始順序；2起始位；3停止位；ID標(biāo)識(shí)符（決定電碼的優(yōu)先級(jí)和數(shù)據(jù)內(nèi)容）；LEN長(zhǎng)度（包括數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)量）；D0數(shù)據(jù)字節(jié)0（起始數(shù)據(jù)字節(jié)）；D11數(shù)據(jù)字節(jié)11（最大的結(jié)束數(shù)據(jù)字節(jié)）；CRC

27、H高位循環(huán)冗余碼校驗(yàn)；CRCL低位循環(huán)冗余碼校驗(yàn)2、byteflight系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸 byteflight數(shù)據(jù)電碼分為優(yōu)先級(jí)較高的電碼和優(yōu)先級(jí)較低的電碼兩類。數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)通過(guò)標(biāo)識(shí)符進(jìn)行識(shí)別。標(biāo)識(shí)符允許范圍位于1至255之間，其中1表示最高優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先級(jí)較高的信息是碰撞傳感器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級(jí)較低的信息一般是系統(tǒng)狀態(tài)信息和系統(tǒng)故障診斷信息。 圖 電碼優(yōu)先級(jí)1標(biāo)識(shí)符（決定電碼優(yōu)先級(jí)）；2報(bào)警同步脈沖（報(bào)警狀態(tài)下的同步脈沖）；3低優(yōu)先級(jí)信息（優(yōu)先級(jí)較低的電碼）；4正常同步脈沖（正常狀態(tài)下的同步脈沖）；5高優(yōu)先級(jí)信息（優(yōu)先級(jí)較高的電碼）；t_cyc循環(huán)時(shí)間（一個(gè)同步脈沖的循環(huán)時(shí)間）（2

28、）衛(wèi)星式控制單元 衛(wèi)星式控制單元與主控制單元之間的電碼始終以起始順序?yàn)殚_始，接下來(lái)是一個(gè)標(biāo)識(shí)符。數(shù)據(jù)電碼的優(yōu)先級(jí)通過(guò)該標(biāo)識(shí)符確定。系統(tǒng)不斷查詢所有碰撞傳感器信息并將數(shù)據(jù)分配給byteflight系統(tǒng)所有控制單元。 圖 各個(gè)衛(wèi)星式控制單 元與SIM之間的數(shù)據(jù)流 14安裝于車內(nèi)不同位置的衛(wèi)星式控 制單元；5SIM（安全和信息模塊） 主控制單元（SIM）再將衛(wèi)星式控制單元提供的數(shù)據(jù)電碼向系統(tǒng)內(nèi)的所有衛(wèi)星式控制單元發(fā)布，其過(guò)程如圖3-54所示。衛(wèi)星式控制單元視碰撞的劇烈程度決定由其控制的氣囊是否觸發(fā)以及觸發(fā)強(qiáng)度。13安裝于車內(nèi)不同位置的衛(wèi)星式控制單元；4控制側(cè)向安全氣簾的衛(wèi)星式控制單元；5SIM（安全

29、和信息模塊）圖 主控制單元發(fā)送至衛(wèi)星式控制單元的數(shù)據(jù)電碼 如圖所示，控制側(cè)向安全氣簾的衛(wèi)星式控制單元已經(jīng)發(fā)出觸發(fā)安全氣簾的指令，且該安全氣簾已經(jīng)觸發(fā)（即引爆器引爆，安全氣簾彭開）。（3）總線訪問(wèn)程序 byteflight系統(tǒng)根據(jù)規(guī)定的時(shí)間間隔分配來(lái)控制總線訪問(wèn)情況。執(zhí)行這個(gè)控制程序時(shí)，只能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)送特定信息，該信息通過(guò)其標(biāo)識(shí)符進(jìn)行識(shí)別。 （4）發(fā)送和接收模塊 發(fā)送和接收模塊能夠?qū)㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)并通過(guò)光導(dǎo)纖維傳輸。每個(gè)衛(wèi)星式控制單元都有一個(gè)電子光學(xué)發(fā)送和接收模塊（SE）。 這些SE模塊分別通過(guò)光導(dǎo)纖維連接在SIM內(nèi)的智能型星形連接器上。SIM內(nèi)也有用于與各個(gè)衛(wèi)星式控制單元交換數(shù)據(jù)的發(fā)送

30、和接收模塊SE。圖 星形連接器與衛(wèi)星式控制 單元通過(guò)SE進(jìn)行數(shù)據(jù)交換（5）byteflight 主控單元 byteflight主控單元執(zhí)行兩個(gè)任務(wù)，一是產(chǎn)生同步脈沖（Sync Pulse），二是使衛(wèi)星式控制單元進(jìn)入報(bào)警模式。（6）同步脈沖 SIM內(nèi)的byteflight總線主控單元以250 s為時(shí)間間隔發(fā)送同步脈沖。報(bào)警模式通過(guò)同步脈沖寬度發(fā)送。處于報(bào)警狀態(tài)時(shí)，一個(gè)同步脈沖的持續(xù)時(shí)間約為2 s 。同步脈沖時(shí)間通常約為3 s。圖 byteflight總線上的信息循環(huán)A報(bào)警同步脈沖；B正常同步脈沖；C同步脈沖；D電碼；Z1循環(huán)1；Z2循環(huán)2；Z3循環(huán)3；Z4循環(huán)4 總線主控單元必須根據(jù)所有碰撞傳感器發(fā)送的信息決定是否將衛(wèi)星式控制單元設(shè)為報(bào)警模式。由主控單元設(shè)置報(bào)警模式后，安全系統(tǒng)的所有引爆電路都將設(shè)為準(zhǔn)備觸發(fā)狀態(tài)。 需要觸發(fā)一個(gè)引爆輸出級(jí)時(shí)，必須始終將兩個(gè)獨(dú)立的信號(hào)傳輸?shù)絙yteflight總線上。圖 使左前側(cè)安全氣簾引爆電路觸發(fā)的信號(hào)流程 1-報(bào)警模式脈沖；2-高壓側(cè)開關(guān)；3-引爆電容器；4-左前側(cè)安全氣簾引爆器；5-低壓側(cè)開關(guān)；6-微處理器；7-用于控制左前側(cè)安全氣簾的衛(wèi)星式控制單元（1）寶馬BMW高級(jí)安全電子系統(tǒng)的特點(diǎn) 高級(jí)安全電子系統(tǒng)ASE具有以下優(yōu)點(diǎn)：快速獲取并傳輸數(shù)據(jù)（傳輸速率為10Mbit/s）； 準(zhǔn)確識(shí)別碰撞；安全氣囊控制系統(tǒng)