改进FlexRay总线的设计与实现

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FlexRay总线的实现及其在汽车上的应用研究的开题报告

FlexRay总线的实现及其在汽车上的应用研究的开题报告

FlexRay总线的实现及其在汽车上的应用研究的开题报告一、研究背景随着汽车技术的不断发展,汽车电子控制系统也日益复杂,需求更高的通信系统也得到了广泛的应用。

FlexRay总线作为一种新兴的嵌入式网络通信协议,因其高速、高可靠性、灵活性等特点已被广泛应用于汽车电控系统。

因此,对FlexRay总线的实现及其在汽车上的应用研究具有现实意义。

二、研究目的本项目的研究目的是:1. 研究FlexRay总线的实现原理和工作流程;2. 探究FlexRay总线在汽车电控系统中的应用,包括安全性、可靠性、性能等方面的优势和局限性;3. 分析和比较FlexRay总线与CAN总线在汽车电控系统中的应用情况;4. 基于FlexRay总线技术,设计并实现一个在汽车电控系统中的应用案例。

三、研究方法本项目采用文献资料法和实验法相结合的研究方法。

首先通过对FlexRay总线的相关文献进行梳理和分析,了解其实现原理、工作流程、应用场景等基本情况。

其次,基于对FlexRay总线的理论研究,设计并实现一个简单的应用案例,验证其在汽车电控系统中的应用能力。

最后,将FlexRay总线与CAN总线进行比较分析,探讨其各自的优劣和适用情况。

四、研究内容和工作计划1. 阅读相关文献,了解FlexRay总线的实现原理和工作流程(预计完成时间:一个月);2. 设计并实现一个基于FlexRay总线的简单应用案例,测试系统的可靠性和性能(预计完成时间:两个月);3. 进行FlexRay总线与CAN总线的比较分析,探讨各自的优劣和适用情况(预计完成时间:一个月);4. 撰写开题报告和项目计划书(预计完成时间:一个月)。

五、预期成果本项目将实现一个基于FlexRay总线的简单应用案例,验证其在汽车电控系统中的应用能力,并对FlexRay总线与CAN总线进行比较和分析,探讨各自的优劣和适用情况。

最终成果将通过论文和展示的形式呈现。

FlexRay汽车总线浅析(上)

FlexRay汽车总线浅析(上)
车 载 总 线 节 点 (NOde o r NOdUS)是 指 汽 车 总 线 中 能 完 成 数 据 信 号 发 送 、 接 收 及 转 发 的 电 子 控 制 单 元 (控 制 模 块 ),是 车 载 网 络 系 统 中 的 通 信 端 点 或 终 端 设 备 。 总 线 节 点 的 核 心 是 ECU(Electronic Control Unit),也就是节点在汽车联网系统 中 属 于 有 源 电 子设 备 ,线 路 连 接 点 、配 线 架 、插 接 板 、线 路 结 点 不 属 于 总 线节 点 。
FlexRay总 线 节 点 中 的主 处 理 器 Host负 责 提 供 和 产生 数 据 , I ̄FlexRay总 线 控 制 器 分配 的 时 间槽 通 知给 总 线 监 视 器BG,同 时 激 活总 线 驱 动 器 BD,总 线 监 视 器则 允 许 FlexRay总线 控 制 器在 分 配的时间槽 (一个或多个 )内通过通信控制器CC进行数据信息的 传送 。FlexRay总线 也 有小 的 时间 槽 ,如 果其 计数 器 与信 息 J D相一 致 ,则节 点 发送 信 息 。时 间槽 会按 照 需要 的 时间 来扩 展 ,节 点 发送 信 息 之 后 ,d ̄1]G,fq槽 计 数 器 会 +1。当 FlexRay总 线 空 闲 时 ,dq]'G 间槽 计 数 器 同 样 也 会 +1。由此 可 见 ,每 个节 点都 有 机 会 发 送数 据 信 息 ,FlexRay总 线系 统 实现 了介 质共 享 。
图1 FlexRay总 线节点结构
驱 动 部 分 包 括 总 线 驱 动 器 BD(BUS D rive r)和 总 线 监 控 器 BG(Bus GUa rd旧n),总 线 驱 动 器 BD将 通 信 控 制 器 CC与 总 线 (FlexRay—BUS,Ch—A,Ch—B)相连 ,总线监控 器BG用 以监 视 接 入 总 线 的 连 接 。

Flexray线控总线技术

Flexray线控总线技术

高速
FlexRay支持高达10 Mbps的数据传 输速率,满足汽车中大量数据传输的 需求。
可靠性
FlexRay具有错误检测和纠正功能, 能够保证数据传输的可靠性。
工作原理
1 2
通信模式
FlexRay支持静态和动态两种通信模式,可以根 据实际需求进行选择。
拓扑结构
FlexRay支持星型和总线型两种拓扑结构,可以 根据汽车内部ECU的分布情况进行选择。
的领域,其优势可能无法充分发挥。
对实时性的 依赖
由于FlexRay总线的通信机制和硬件资源限制,其支 持的节点数量有限,可能不适合大规模分布式系统。
04
FlexRay线控总线与其他总线的比较
CAN总线
总结词
CAN总线是一种广泛应用于汽车行业的通信协议,具有高可靠性和良好的实时 性。
详细描述
CAN总线采用基于优先级的通信方式,支持多主节点同时通信,具有较高的数 据传输速率和较低的延迟时间。然而,CAN总线在处理大量数据和复杂通信时 可能会遇到带宽限制。
随着汽车电子化程度的不断提高,对汽车内部通信的要求也 越来越高,FlexRay总线技术正是在这样的背景下应运而生。
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。
市场前景
增长的市场需求
竞争格局变化
未来发展方向
随着汽车电子化程度的不断提高,对 线控技术的需求也在不断增长。 FlexRay总线技术作为汽车线控技术 的关键组成部分,其市场需求将进一 步扩大。

FlexRay总线原理及应用

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。

1.2 FlexRay特点FlexRay提供了传统车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。

(完整版)FlexRay总线原理及应用

(完整版)FlexRay总线原理及应用

(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。

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。

FlexRay通信协议的总线周期优化_赵睿

FlexRay通信协议的总线周期优化_赵睿
1. 1 基于 FlexRay 总线的系统结构 系统由连接在 FlexRay 通信通道上的若干节点组成,每个
节点包 括 主 机 ( host) 、通 信 控 制 器 ( communication controller, CC) 、控制主机接口 ( controller-host interface,CHI) ,如图 1 所 示。发送数据时,主机将要发送的数据存入 CHI 的缓存中,CC 从 CHI 中读出数据传输到总线上; 接收数据时,CC 从总线上 接收数据,存入 CHI 以便主机读取。
1. 2 FlexRay 总线的通信机制 FlexRay 总线通过通信周期循环的方式传输信息,通信周
收稿日期: 2010-03-31; 修回日期: 2010-05-29 作者简介: 赵睿( 1986-) ,女,吉林辽源人,硕士研究生,主要研究方向为实时与嵌入式系统、车载总线 ( zhaoamcherish@ 126. com) ; 秦贵和 ( 1962-) ,男,山东高密人,教授,博导,主要研究方向为实时与嵌入式系统、智能控制、故障诊断; 范铁虎( 1975-) ,男,辽宁锦州人,博士研究生,主要 研究方向为实时与嵌入式系统、模式识别、故障诊断、智能控制、汽车电子.
摘 要: FlexRay 是一种具有高带宽、确定性和可靠性的车载网络通信协议,能够满足未来先进汽车高速控制的
需要。为了更好地在汽车上使用 FlexRay 总线协议,根据特定的应用场合,对总线上消息的时间分析和总线周期
的优化配置十分重要。对 FlexRay 周期调度进行了研究,基于二维装箱法和 NSGA-II 算法提出对在静态段和动
0 引言
随着汽车电子化程度与日俱增,应用在车上的电子设备的 数量也随之增加,这对车内通信技术提出了新的要求。对于汽 车线控系统来说,通信总线能否为各组件( 节点) 提供实时、可 靠的通信服务,将 成 为 影 响 汽 车 安 全 性 的 首 要 因 素。 FlexRay 是一种具有高带宽、确定性和可靠性的通信协议,能够满足未 来先进汽车高速控制的通信需要。由于 FlexRay 的应用场合 不同,为了更好地使用 FlexRay 总线协议,根据特定的应用场 合,应该采用优化的总线配置以满足所有的时间限制,提高带 宽 利 用 率。 而 优 化 FlexRay 总 线 的 配 置,需 要 先 对 基 于 FlexRay 总线周期的静态段和动态段发送的消息进行时间分 析。目前国内外一些对 FlexRay 总线的研究提出了静态段和 动态段的时间分析,但仍缺少一种能够根据特定场合采用合适 的总线周期配置方法。本文提出了一种基于 FlexRay 总线动 态段和静态段的时间分析方法,包括静态段周期调度算法和动 态段最坏情况下的响应时间分析算法。基于以上两种算法,为

FlexRay总线原理及应用

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。

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。

FlexRay通信协议的总线周期优化

FlexRay通信协议的总线周期优化
赵 睿 , 贵和 , 秦 范铁虎
( 吉林大学 a软件学院; . . b 符号计算与知识工程教育部重点 实验室, 长春 100 ) 300
摘 要 :F x a 是 一种 具有 高带 宽 、 定性 和 可靠性 的车载 网络通信 协议 , l Ry e 确 能够 满足 未来先进 汽车 高.0 0 5 o :0 3 6 / .s .0 13 9 .0 0 1 . 6 s
Bu y l p i z to fF e Ra o s c c e o tmia i n o l x y c mmu i a i n p o o o n c t r tc l o
需要 。为 了更好地 在汽 车上使 用 Fe R y总线协议 , 据特 定 的应用场 合 , 总线上 消息 的时 间分析和 总线 周期 l a x 根 对
的优化 配置 十分 重要 。对 FeR y l a 周期调 度进 行 了研 究 , 于二 维装 箱 法和 N G . 算 法提 出对在 静 态段 和 动 x 基 SAI I
态段传输 的 FeR y消 息进 行 时 间 分 析 的 方 法, 后 将 其 整 合 成 一 个 总 线 优 化 配 置 算 法。通 过 优 化 算 法 对 lx a 最
FeR y总线 周期进 行 配置 , l a x 显著提 高 了 F x a 总线的 带宽利 用率 , 实际应 用 中增强 了系统 的时 间性 能。 lR y e 在 关 键词 :F x a 总线周 期 ; 态段 调度 ; S AI; 态段 时 间分析 ;总线优化 配置 lR y e 静 NG — 动 I 中图分类 号 :T 36 P 3 文献标 志码 :A 文章编 号 :10—65 2 1 )0 34—4 0 139 (00 1—870
第2 7卷 第 1 0期
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Ke y wo r d s : Fl e x Ra y ; AR【 N C6 5 9 ; I P c o r e ; c o n f o r ma n c e t e s t
轨 道 交 通 列车 运 行 控 制 系统 ( 简 称 列 控 系
出 ,为 防 护 通 信 中的 安 全 风 险 引 入 了时 间触 发 架
层对F l e x R a y 总 线进行 了改进 。针对 改进 的F l e x R a y 总线 ,在F P G A上进行I P 核 的设计 。并根据需求 设计F P GA开 发板 ,搭建硬 件平 台。通过对改进F l e x R a y 总 线仿真和硬件的符合性测试 ,验证 了改
进 总 线 与 设 计 的 一致 性 。
Abs t r a c t :T h e Fl e x Ra y b u s wa s i mp r o v e d wi t h r e f e r e n c e t o t h e p h ys i c a l l a y e r o f AR1 N C6 5 9 b u s . T h r o u g h t h e a n a l y s i s o f t h e r e l i a b i l i t y a n d f a u l t t o l e r a n c e b e t we e n t h e Fl e x Ra y b u s a n d t h e i mp r o v e d b u s , i t wa s p r o v e d t h a t t h e mo d i i f e d b u s h a d a b e t t e r p e r f o m a r n c e . Ac c o r d i n g t o t h e i mp r o v e d Fl e x Ra y b u s . t h e I P c o r e o n FP GA wa s d e s i g n e d . Ac c o r d i n g t o t h e d e ma n d . t h e F PGA d e v e l o p me n t b o a r d wa s d e s i g n e d .a n d t h e h a r d wa r e p l a t f o r n 1 wa s c o n s t r u c t . Ba s e d o n s i mu l a t i o n a n d h a r d wa r e c o n f o r ma n c e t e s t o f t h e i mp r o v e d d e s i g n o f F l e x Ra y b u s 。 i t wa s v e r i ie f d t h e c o n s i s t e n c y o f t h e i mp r o v e d b u s .
T P / C、F l e x Ra y 、T T E t h e r n e t 是 常用 的 时 间 统 )是典 型的安全苛求控制 系统 ,列控系统 由多 构 。T 个 子 系 统 组 成 ,子 系 统 又 由 多 个 分 布 子 设 备 组 触 发 总 线 ,其 中 F l e x Ra y是 混 合 信 道 结 构 设 计 ,
关键词 : F l e x R a y ;A R I N C 6 5 9 ;I P 核 ;符合 性测试 I f 1 图分类号 :U 2 8 5: T P 3 9文献标识码 :A
De s i g n a nd i mp l e me n t a t i o n O f i m pr o ve d Fl e x Ra y bus
改进F l e x R a y 总线 的设计 与实现
何 浩洋 , 穆建成 , 马连 川 ,曹 源
( 1 .北京 交通 大 学 电子信息工程 学院,北京 1 0 0 0 4 4 ;

2 .铁道部 科 学技 术 l e x Ra y 总 线能更好地应 用于列控 系统的安 全通信 中,借 鉴AR I NC 6 5 9 的物理
第2 2 卷第4 期
VOI 22 No 4

C 0 M P U T E R A N D C 0 M M U N 计 I C A 算 T l 机 O N 与 A N 通 D 信 S I 信 G N 号 A L
文 章编 号 :1 0 0 5 — 8 4 5 1( 2 0 1 3 )0 4 - 0 0 5 5 — 0 3
HE Ha o y a n g . M U J i a n c h e n g . M A Li a n c h u a n . CAO Yu a n
( 1 . S c h o o l o f E l e c t r o n i c s a n d I n f o r ma t i o n E n g i n e e r i n g , B e i j i n g J i a o t o n g U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 0 4 4 , C h i n a ; 2 . B u r e a u o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , Mi n i s t r y o f R a i l wa y s , B e i j i n g 1 0 0 8 4 4 , Ch i n a)
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