FlexRay总线开发
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。
双通道配置可提高容错能力或增加带宽。
大多数第一代FlexRay网络仅利用一个信道来降低布线成本，但是随着应用程序对复杂性和安全性要求的提高，未来的网络将同时使用这两个信道。
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。
基于μC-OS-Ⅱ的线控转向中的FlexRay总线通信设计
FlexRay总线开发系统的主要性能指标如下
FlexRay总线开发系统的主要性能指标如下：
(1) 系统主要硬件组成部分
拥有2 MB RAM 和 2 MB Flash；2x FlexRay 通道；2x高速 CAN；
1x LIN 接口；1x RS232 接口；24x 数字 I/O；8x 模拟输入；2x 模拟输出。
(2) 系统拥有2个或2个以上 FlexRay节点；
(3) 系统节点调试工具，包括硬件在线调试器和Flash设备。
(4) FlexRay设计开发的软件工具，可以对网络控制器及网络通道进行配
置，设置FlexRay的网络参数，定义任务内容和进行任务调度，对网络上的数据进行时时监视和诊断。
(5) 系统整体采用汽车级的外壳和牢固的接插件；工作温度范围：-40---
+70 摄氏度；车载电源供电；配有可选的FLASH盘用于记录数据；以及用于嵌入式记录的远程控制盒。
注：报价。
请按CIF哈尔滨到岸价在附件上报价，并按当时汇率折成人民币报在竞价栏里，我们将按外汇签约合同。
汽车总线技术FlexRay总线原理及应用介绍
汽车总线技术FlexRay总线原理及应用介绍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总线调研报告
FlexRay总线调研报告FlexRay总线调研报告汽车电子已成为汽车行业的一个重要市场。
汽车电子行业最大的热点就是网络化错误!未找到引用源。
如今的汽车，已然是一个移动式的信息装置，经过车内网络系统，能够接收、发送并处理大量的数据，对某些状况做出必要的反应。
未来汽车的发展趋势必然是自动化程度越来越高，使汽车更安全、更可靠、更舒适，这意味着在车内使用更多的传感器、传动装置及电子控制单元，这也将对车载网络提出更高的要求。
针对未来汽车车载网络的发展要求，FlexRay应运而生。
FlexRay关注的是当今汽车行业的一些核心需求，包括更快的数据速率，更灵活的数据通信，更全面的拓扑选择和容错运算等。
FlexRay的出现，弥补了既有总线协议应用在汽车线控系统或者同安全相关的系统时容错性和传输速率太低的不足，并将逐步取代CAN总线成为新一代的汽车总线错误!未找到引用源。
1FlexRay总线介绍1.1车载网络概述现代科技推动了汽车网络技术的不断发展，早在20世纪80年代国际上众多知名汽车公司就积极致力于汽车网络技术的研究及应用，迄今为止，已有多种网络标准。
1994年，SAE车辆网络委员会将汽车数据传输网划分为A、B、C等3类。
A类为面向传感器∕执行器控制的低速网络，B类为面向数据共享的中速网络，C类为面向高速、实时闭环控制的多路传输网络错误!未找到引用源。
另外它还保留了D类网的定义，这类网络主要是面向车内的娱乐设备的信息传输。
四种汽车网络标准总结如错误!未找到引用源。
所示。
表 1汽车网络标准A类网络主要面向传感器、执行器控制，是低速网络。
在该类网络中对实时性要求不高，且不需要诊断功能，数据速率一般在1~10Kbps，主要应用于电动门窗、座椅调节、灯光照明等控制。
当前A类网络协议主要有TTP/A(Time-Triggered Protocol)、LIN(Local Interconnect Network)等协议。
FlexRay介绍
FlexRay一、FlexRay介绍 (2)1.1汽车网络通信协议综述 (2)1.2FlexRay特点 (2)1.3FlexRay协会 (3)1.4FlexRay应用 (3)二、FlexRay协议 (4)2.1FlexRay的ECU结构 (4)2.2FlexRay通信模式 (5)2.3FlexRay拓扑结构 (6)2.4FlexRay帧格式 (8)2.4.1帧头部分 (8)2.4.2有效数据部分 (8)2.4.3帧尾部分 (9)2.5帧编码与解码 (9)2.5.1帧编码 (9)2.5.2特征符编码 (10)2.6时钟同步 (11)2.7唤醒与启动 (12)三、FlexRay物理层 (13)3.1FlexRay总线信号 (13)3.2FlexRay套件（以富士通为例） (13)3.2.1FlexRay开发进程 (13)3.2.2FlexRay产品 (14)3.2.3FlexRay产品特性 (15)四、历史与展望 (16)4.1汽车技术与汽车产业 (16)4.2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。
1.1汽车网络通信协议综述汽车网络通信协议在保证整个系统正常运行方面起着非常重要的作用。
它可以帮助解决系统很多问题，如数据共享、可扩展性、诊断接口等。
目前，应用于汽车领域的网络标准除了FlexRay还有很多，如CAN、LIN、J1850及MOST等。
CAN总线全称为“控制器局域网总线（Controller Area Network）”，是德国博世公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。
- 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)。
Confidential
支持交互式的设计流程
带领用户一步步地建立FlexRay网络模型
恒润科技公司
13
ND-FlexRay工具链接口
导入/导出配置文件
支持FIBEX 1.1, 1.2, 2.0格式
FlexRay数据可用于：
CANoe. FlexRay 、CANalyzer. FlexRay对 FlexRay系统的开发、测试和分析 GENy工具软件进行ECU嵌入式代码生成 CANape基于FlexRay的XCP协议对ECU内部参数 的测量和标定 FRstress对FlexRay系统的测试
Confidential
ND FlexRay
恒润科技公司
6
ND 产品功能
定义车辆网络硬件的拓扑结构 包括：ECU节点、网络、集群等
配置总线通信的细节参数 报文格式、报文收发关系、发送时序等 分析网络间的数据流动情况 具有多种工程功能
时间精确度分析、报文打包、一致性检测、发送时序设计等
恒润科技公司
Confidential
16
Network Designer FlexRay
信号定义
全局信号
通信
收/发关系
定义帧
帧特性和信号布局
设计调度表
静态段、动态段
导出FIBEX
与其它工具交换数据
硬件拓扑
FlexRay集群、节点、 高级参数
恒润科技公司
导出
数据库文件
DBC文件 CANoe仿真设计 CANalyzer监测 CANape标定 GENy代码生成 CANscope/CANstress /CANlog/CANister …
恒润科技公司
LDF文件 CANoe.LIN仿真设计 CANalyzer.LIN监测 GENy代码生成
FIBEX文件 CANoe.FlexRay 仿真设计 CANalyzer.FlexRay 监测 CANape标定 FRstress干扰
12
ND-FlexRay 产品优势
减小FlexRay设计的复杂性 在设计初期就能关注通信配置的高级参数 工程后期也能回过头来修改低级参数
简化FlexRay系统的调度配置
将现有的网络构架应用于新的车辆平台中 微小的改动不会造成整个时序表的重新制定 根据调度类型创建静态或动态报文 配置信号格式 根据集群的高级参数定义调度表
定义FlexRay参数
定义单通道或双通道集群 配置集群和控制器的参数 定义FlexRay报文，静态帧或动态帧
调度表设计
完全交互式的调度表编辑器 可对已有调度表进行修改和重新配置 提供多种时序配置方式（周期、事件、单次触发等）
恒润科技公司
Confidential
X-by-Wire Powertrain/Chassis OBD-II Diagnostics
CAN CAN FlexRay
Instrument cluster
Gateway Gateway Gateway
TV Tuner
Navigation
Comfort/Body
CAN MOST
Infotainment
恒润科技公司
Confidential
19
Network Designer FlexRay
设置网络参数（HighLevel和LowLevel）
高级网络参数
低级网络参数
恒润科技公司
Confidential
20
Network Designer FlexRay
CD Player
Telephone
Door
Roof
Seat
BCM LIN
Sensor/Actuator
Sensor
Sensor
Actuator
3 恒润科技公司
Confidential
3
总线开发流程
网络定义
标定
仿真验证 OEM
测试分析
供应商
代码实现
恒润科技公司
Confidential
支持多种开发流程
支持包含不同总线系统的网络设计
恒润科技公司
8
ND 与Vector工具链的关系
基于CANdb++ Admin的成功经验 与Vector其它产品无缝集成 可将网络设计结果导出为数据库文件，作为后续开发的网络 描述基础，应用于其它Vector工具
Confidential
4
Vector提供总线开发工具
Network Designer CANdelaStudio
CANape
CANoe
VT System CANstress
OEM
供应商
CANbedded/osCAN
5 恒润科技公司
Confidential
5
Network Designer 产品组成
恒润科技公司
Confidential
25
Network Designer FlexRay
编辑FlexRay调度表
拖拽进行调度表设计（A,B通道分别设计）
恒润科技公司
Confidential
26
Network Designer FlexRay
可根据用户定义的属性来改变数据模型 导出的数据库文件*.DBC;*.LDF;*.XML，用于CANoe、 CANalyzer、CANape等网络工具的后续开发流程
恒润科技公司
Confidential
7
ND 产品优势
能够应对复杂的网络设计任务
具有直观、高效的图形界面 针对不同的网络类型有专门定制的设计界面 针对硬件和信号的设计使用通用界面 具有时序编辑器用于总线系统设计 基于ECU 基于功能和全局信号数据库 可观察网络间的信号流动情况 满足多总线分布式电控系统设计对开发工具和测试 工具的苛刻要求
导出Fibex文件
1 2
3
恒润科技公司
Confidential
27
版本
1.0 初始版本
更改描述
更改日期
2012-02-21
更改人
刘丹
恒润科技公司
Confidential
28
Static Slot Static Slot
Dynamic Segment
Mini Slot Mini Slot
Symbol Window
Network Idle Time
AP
AP
AP
MT
MT MT
MT
MT
MT MT
MT
MT
MT MT
MT MT
MT
µT
恒润科技公司
µT
Confidential
创建网络信号（物理变量）
创建信号 多个信号可以组成Single Group 具有共同特性的信号属性 称为Single Types
恒润科技公司
Confidential
21
Network Designer FlexRay
浏览FlexRay网络参数
1
恒润科技公司
Confidential
23
Network Designer FlexRay
建立Frame和报文映射
2
1 5
4
3
恒润科技公司
Confidential
24
Network Designer FlexRay
参数一致性检查
在做调度表之前对参数进行一致性检查 按照自动计算的值修改规划参数
Confidential
22
Network Designer FlexRay
设置节点参数
设置启动节点和同步节点 设置关键时隙号 设置pLastTx 设置采样时钟到uT的分频数 设置唤醒通道 分别设置每个节点的参数
1
2
恒润科技公司
15
Network Designer FlexRay
帧结构
11 Frame ID 7
Payload Length
1 11 1 1 RPNSS
11 Header CRC
6
8
8
8
8
8
8 CRC
8 CRC
Hale Waihona Puke Cycle Count Data 0 Data 1 Data 2
Data n CRC
5 bytes
恒润科技公司
Confidential
14
Network Designer FlexRay
调度表&时间等级
Cycle 0 Cycle 1 Cycle 3 Cycle 2Cycle m Cycle 1 Cycle 63 Cycle 0
Channel A
Channel B
Static Segment
0…254 bytes
3 bytes
Header Segment
Payload Segment
Trailer Segment
数据帧组成
起始段 (Header Segment) 净荷段 (Payload Segment)