FLEXRAY总线培训大纲
广州虹科电子科技有限公司
FLEXRAY总线培训大纲
✧数据链路层
1. FlexRay概述
1.1 FlexRay背景
1.2 FlexRay规范- V
2.1（2005年）
1.3 FlexRay应用方向
2. 数据帧结构
2.1 静态帧
2.2 动态帧
3. FlexRay通信机制
3.1 编码和解码
3.2 帧同步和位同步
3.3 调度表
3.4 通信周期
3.5 调度表
4. 分布式时钟同步
4.1 同步&偏差
4.2 全局时间VS本地时间
4.3 同步概念
4.4 时间偏差
4.5 时钟同步过程
4.6 时间等级
5. 唤醒和启动
5.1 唤醒节点
5.2 唤醒组合
5.3 冷启动－ColdStart
✧物理层
1.FlexRay总线网络
1.1 网络拓扑
1.2 总线器件
2.FlexRay电信号
3.FlexRay节点组成
3.1 节点架构
3.2 收发器Bus Driver
3.3 有源星型耦合器
3.4 收发器TJA1080
3.5 总线监控器Bus Guardian
4.系统时间限制
4.1 传输延时－Propagation Delay
4.2 非对称延时－Asymmetric delay
✧协议设计
1.车载网络系统开发流程
1.1 网络通讯需求规范
1.2 通讯矩阵
1.3 诊断需求规范
1.4 网络通讯测试规范
1.5 诊断测试规范
1.6 零部件级网络测试
1.7 系统级网络测试
1.8 下线的规划和设计。
FlexRay知识要点
FlexRay总线知识要点基本概念：1、FlexRay时隙FlexRay对通信过程划分的时间段，在这些时间段上，控制器按一定要求或条件访问通信媒体。
2、TDMA时分多址Time Division Multiple Access 时分多址。
把时间分割成周期性的帧(Frame)，每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各终端的信号而不混扰。
同时，基站发向各终端的信号都按顺序安排在予定的时隙中传输，各终端只要在指定的时隙内接F收。
3、FlexRay的FTDMAFTDMA是FlexRay的动态部分采用的媒介访问方式，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。
基于FTDMA的动态帧的使用有效地提高了总线的实际带宽，适用于发送对实时性要求不高的事件型报文，例如诊断报文、标定报文。
4、通信周期FlexRay一个信息传送的周期称为通信周期。
一个通信周期有静态和动态两个部分构成。
5、通信周期静态部分在这一部分中，信息按照固定的、事先定义的TDMA方式传送6、通信周期动态部分在这一部分，信息按最小时隙算法发送，按信息标识符的优先级确定发送的顺序。
7、总线监控器BG用于避免通道定时和同步错误的一个独立部分，它与一个通信控制器和一个微控制器相连，必须独立于其他的通信控制器。
8、相位偏差时间偏差可以分为相位（offset）和频率(rate)偏差。
相位偏差是两个时钟在某一特定时间的绝对差别。
9、频率偏差频率偏差是相位偏差随着时间推移的变化，它反映了相位偏差在特定时间的变化。
知识点：1、FlexRay数据帧结构数据帧组成：☐起始段（Header segment）☐净荷段(Payload segment)➢静态帧➢动态帧☐结束段（Trailer Segment）2、FlexRay技术特点◆高通信速率☐单通道最高10Mbps☐双通道非冗余可达20Mbps◆确定性基于TDMA媒体访问方式的时间触发通信机制。
通信协议标准FlexRay总线的功能安全性详解-12页精选文档
通信协议标准FlexRay总线的功能安全性详解在汽车中采用电子系统已经有几十年的历史，它们使汽车安全、节能与环保方面的性能有大幅度的提高。
随着研究的深入，许多系统需要共享和交换信息，为了节省线缆，就形成了依赖于通信的分布式嵌入系统。
目前，世界上90%的都采用基于CAN总线的系统。
FlexRay是下一代通信协议事实上的标准，它的功能安全性如何是至关重要的。
1 IEC61508功能安全的要求目前车控系统正在向线控技术（xbywire）过渡，例如线控转向与线控刹车。
线控系统最终目标是取消机械后备，因为取消这些后备可以降低成本，增强设计的灵活性，扩大适用范围，为以后新添功能创造条件。
但是取消机械后备就对电子系统的可信赖性（dependability）要求大为提高。
车是一个运动的物体，处于运动的环境之中，它因故障可能伤及自身及别人。
取消机械后备，就将电子系统由今天的故障静默（failsilent）要求提升到故障仍工作（failoperational）的要求。
国际上对工业应用的功能安全要求已制定了标准IEC61508，它主要关心被控设备及其控制系统的安全。
虽然它也适用于汽车，但汽车不仅有上述功能安全问题，而且要关心由于功能变化造成的整车系统安全，所以汽车业内正在制定相应的标准ISO26262。
汽车的功能安全等级分为4级，要求最高的是 ASILD，相应的失效概率＜10-8/h，它相当于IEC61508的SIL3。
根据实践经验，分配给通信的失效概率＜10-10/h。
有关这方面的介绍可参见参考文献。
现在安全攸关的应用系统的范围有所扩大，以前不算在内的一些系统现在都要算了。
例如安全预先动作系统（presafe）中座椅调整子系统、刹车辅助系统中的灯光控制子系统、碰撞后telematic自动呼叫求援的子系统，都将视为安全攸关系统。
1.1 引起系统安全风险的通信故障通信故障有5种表现形式，第1种是造成值域的错误。
第2种是造成时域的错误，这是工业不同于民用的部分。
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。
《汽车网络控制系统检修》模块五 FlexRay 总线系统图文模板图文模板
2．FlexRay总线的基本原理
FlexRay总线的基本工作方式与使用至今的数据总线系统 （CAN总线、LIN总线和MOST总线 ） 不同。FlexRay总线的基本工作方式用索道做比喻就很恰当： 索道的站点就像总线用户，即 信息发送和接收器 （控制单元）；索道的吊车就像数据帧，而乘客就是信息。
CAN总线与FlexRay总线的异同如下表5-1所示。
2．有效数据段
有效数据段由以下三个部分组成： ① 数据：可以是0-254字节或者说0-127个字，在图中分别以data0、data1、……表示。 ② 信息ID：使用负载段的前两个字节进行定义，可以在接收方作为可过滤数据使用。 ③ 网络管理矢量(NWVector)：该矢量长度必须为0～10个字节，并和所有节点相同。
（3）网络空闲时间 网络空闲时间就是网络静止时间，如下图所示。
1．高带宽
2．确定性
3．容错性
4．灵活性
四、FlexRay总线的拓扑结构 Flex星形混合式。 双通道总线式拓扑结构如下图所示。
双通道星形拓扑结构如下图所示。
单、双通道联级星形拓扑结构如下图所示。 单、双通道混合型拓扑结构如下图所示。
五、FlexRay控制单元的结构及原理构
FlexRay是一种用于汽车的高速、可确定性的，具备故障容错能力的总线技术，它将事件触 发和时间触发两种方式相结合，具有高效的网络利用率和系统灵活性的特点，可以作为新一代汽 车内部网络的主干网络。
FlexRay是一种新型通信系统，目标是在电气与机械电子组件之间实现可靠、实时、高效的 数据传输（如下图所示），以确保满足未来新的汽车网络技术的需要。
二、FlexRay的数据传输速率
如下图所示，FlexRay的最大数据传输速率为每通道10Mbit/s，明显高于以前在车身和动力 传动系统/底盘方面所用的数据总线。
模块5-flexray与车载以太网技术分析
图5-6 正常波形
FlexRay总线系统的电压范围如下：
图5-7非正常波形
（1）系统接通。系统接通时，如果无总线通信，则其电压为2.5V。
（2）高电平信号。高电平信号的电压为3.1V（电压信号上升600mV）。
（3）低电平信号。低电平信号的电压为1.9V（电压信号下降600mV）。
11
FlexRay与车载以太网技术分析
6
FlexRay与车载以太网技术分析
汽车车载网络技术
3.FlexRay的优点 FlexRay采用基于时间触发的运行机制，且具有高带宽、容错性能好等特点，在实时性、可靠性以及灵活性等 方面越来越凸显其优势。 作为车载网络系统的标准，FlexRay具有以下优点： （1）数据传输速率较高（可达10Mbit/s，而CAN仅为0.5Mbit/s）。 （2）可以保证确定性（对实时性要求高）数据的可靠传输。 （3）分布式时钟同步。FlexRay总线采用基于同步时基的访问方法，同步时基是通过协议自动建立的，精度可 达1μs。 （4）数据通信的可靠性。FlexRay总线通过专用的确定性故障容错协议支持多个级别的容错，其中包括单信道 和双信道两种模式，提供数据传输所需要的冗余和可扩展的系统容错机制，从而确保了数据传输的可靠性。 （5）支持系统集成，灵活性好。FlexRay总线支持线形、星形、混合总线拓扑结构，支持报文的冗余和非冗余 传输，且可提供大量配置参数供用户灵活进行系统调整和扩展。 FlexRay虽然是时间触发的总线系统，事实上，它仍可通过事件触发方式来进行部分数据的传输，尤其对于实 时性要求不高的非重要信息，就可以在事件控制区域内传输。因此，FlexRay总线具有“以时间触发为主，以事件 触发为辅，兼具两者优点”的灵活的系统特性。
图5-5 冗余数据传输 10
《汽车FlexRay总线系统开发实战》读书笔记模板
1.1通信通道基础 1.2 FlexRay络基本通则 1.3 FlexRay络基本组成元素 1.4络拓扑 1.5电气信号 1.6信号完整性 1.7总线驱动器 1.8系统时序约束
2.1 FlexRay协议规范简介 2.2协议运行控制 2.3编码与解码 2.4帧格式 2.5媒体接入控制 2.6唤醒与启动 2.7时钟同步 2.8控制器主机接口
3.1 RF和瞬态抗干扰测试 3.2静电放电抗干扰测试
1
第4章开发背景 介绍
2
第5章系统定义 与验证
3
第6章 ECU节 点硬件开发
4
第7章 ECU节 点软件开发
5
第8章项目联调 与测试
4.1开发前的准备工作——了解当前业界的开发水平 4.2典型的开发流程 4.3半导体芯片 4.4辅助开发工具 4.5仿真与测试工具 4.6测量工具
汽车FlexRay总线系统开发实 战
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 精彩摘录
目录
02 内容摘要 04 读书笔记 06 作者介绍
思维导图
本书关键字分析思维导图
协议
测试
实战
物理层
兼容性
协议
芯片
汽车
开发
项目 第章
验证
总线
网络
物理层
开发
电气
系统
规范
内容摘要
本书共9章，分为上下两篇上篇主要介绍FlexRay总线和汽车总线的相互关系；FlexRay总线标准包含的各个 协议规范；在开发实践中需要详细的三个协议规范“FlexRay电气物理层规范”、“FlexRay协议规范”和 “FlexRay物理层电磁兼容性测试规范”。下篇介绍了当前业界的开发水平，围绕一个具体项目实例介绍了如何 制定开发方案、选择开发工具和和核心芯片；然后分别介绍了项目的硬件开发、驱动开发和应用开发三个并行流 程；最后以系统的联调和测试收尾。
《车联网技术基础》教学大纲
车联网技术基础Internetof Vehicle课程编号：学分：2学时：30（其中：讲课学时：30实验学时：0上机学时：0课外: 0）先修课程：电工电子技术微机原理及应用适用专业：车辆工程教材：暂无开课学院：汽车学院一、课程性质《车联网技术》是指车与车、车与路、车与人、车与传感设备等交互，实现车辆与公众网络通信的动态移动通信系统。
它可以通过车与车、车与人、车与路互联互通实现信息共享，收集车辆、道路和环境的信息，并在信息网络平台上对多源采集的信息进行加工、计算、共享和安全发布，根据不同的功能需求对车辆进行有效的引导与监管，以及提供专业的多媒体与移动互联网应用服务。
二、课程任务1.知识方面1.1了解车联网基本概念1.2掌握车载几种有线网络的基本结构1.3掌握支持车联网的几种无线网络架构1.4了解车联网的应用2.能力与素质方面2.1具有从事工程工作所需的相关数学、自然科学知识。
2.2掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识；了解本专业前沿发展现状和趋势。
2.3具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力。
2.4掌握文献减缩、资料查询获取相关信息的基本方法。
三、课程内容及要求第一章绪论（一）教学内容（1）物联网的概念（2）智能交通（3）车联网及其在智能交通中的应用（二）教学要求知识要求（1）了解车联网的概念。
（2）了解智能交通的基本组成能力和素质要求（1）掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识，了解本专业前沿发展现状和趋势。
(2)掌握文献减缩、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法（三）重点与难点1.重点（1）智能交通的几个相关概念；2.难点（1）智能交通的几个相关概念；第二章车载现场总线技术（一）教学内容（1）车载总线概述（2）CAN总线基础1、CAN总线协议基础2、CAN总线数据帧构成（3）FLEXRAY总线1、FLEXRAY总线拓扑结构2、FLEXRAY数据帧（4）LIN总线基础1、LIN网络的结构2、LIN总线数据传输（5）车载通讯协议1、常用通讯协议2、SAEJ1939协议概述（5）常用总线接口器件（二）教学要求知识要求（1）掌握车载总线的基本构成和各类总线数据帧的组成；（2）了解常用通讯协议的应用能力和素质要求（1）具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力（2）掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识（三）重点与难点（1）难点：总线数据帧结构和解析。
汽车以太网与FlexRay总线 教学PPT课件
第一节 第二节 第三节 第四节
以太网 FlexRay总线 FlexRay总线在BMW车系中的应用 FlexRay总线在2010年款奥迪A8中的应用
第一节 以太网
● 1．以太网
● 以太网（Ethernet）最早由Xerox（施乐）公司创建，1980年由DEC （美国数字设备公司）、Intel（英特尔公司）和Xerox三家公司联合开 发成为一个网络标准。以太网是一项使用电缆连接的网络技术，可供任 何制造商使用。
各总线系统的数据传输速率 1—实时、确定性（严格规定）和 冗余（重复出现） 2—有条件实 时（对于控制系统来说已足够）
3—非实时
3．FlexRay的优点
● 作为汽车网络系统的标准，FlexRay具有以下优点： ● 1）数据传输速率较高（可达l0Mb/s，而CAN仅为
0.5Mb/s）。 ● 2）确定性（实时）数据传输。 ● 3）数据通信可靠。 ● 4）支持系统集成。
速 —角度；t°—温度 v—车速 xyz...，abc... —事件触发的信息 t—时间
5．唤醒和休眠特性
第一阶段，驾驶员用车钥匙或遥控器将车辆 开锁。CAS控制单元启用唤醒脉冲并通过唤醒导 线将车辆开锁信号（高电平）传输给所连接的 FlexRay控制单元。
第二阶段，驾驶员打开车门，进入车内。在 将车钥匙插入点火开关之前，由于总线端R仍处 于断开状态，总线系统内的信号电平再次下降 （低电平）。
● 1．故障类型 ● FlexRay总线系统故障主要是FlexRay总线导线出现短路或断路；
FlexRay控制单元本身出现故障导致无法进行通信两种类型。 ● 2．正确铺设FlexRay总线 ● FlexRay总线结构采用带电缆套的双芯双绞线电缆，电缆套用于防止
(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。
FlexRay导线控制应用的例子包括：线控操作转向：典型的是使用电子控制单元。
新一代车内网络总线——FlexRay
第３５卷第４期２００８年８月拖拉机与农用运输车Ｔｒａｃｔｏｒ＆ＦａｒｍＴｒａｎｓｐｏｒｔｅｒＶ０１．３５Ｎｏ．４Ａｕｇ．，２００８新一代车内网络总线——ＦｌｅｘＲａｙ陈松１，王红燕２（１．洛阳拖拉机研究所有限公司，河南洛阳４７１０３９；２．中国一拖集团有限公司，河南洛阳４７１００４）摘要：ＦｌｅｘＲａｙ通信网络是一种新的具有确定性、容错、高速，并能支持分布式控制的总线系统，介绍其背景、技术特点及应用。
关键词：ＦｌｅｘＲａｙ；线控；通信总线；车辆中图分类号：ＴＮ９１５．０４文献标识码：Ａ文章编号：１００６—０００６（２００８）０４—００５５—０２ＮｅｗＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＶｅｈｉｃｌｅＮｅｔｗｏｒｋＢｕｓ－－ＦｌｅｘＲａｙＣＨＥＮＳｏｎ９１，ＷＡＮＧＨｏｎｇ．ｙａｎ２（１．ＬｕｏｙａｎｇＴｒａｃｔｏｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１０３９，Ｃｈｉｎａ；２．ＹＴＯＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＦｌｅｘＲａｙｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｎｅｔｗｏｒｋｉｓａｎｅｗｆａｕｌｔ．ｔｏｌｅｒａｎｔ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ，ａｎｄｃａｐａｂｌｅｏｆｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｂｕｓｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｇｉｖｅｓａｇｅｎｅｒａｌｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｓｏｍｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｌｅｘＲａｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦｌｅｘＲａｙ；Ｘ—ｂｙ—ｗｉｒｅ；Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｂｕｓ：ＶｅｈｉｃｌｅＦｌｅｘＲａｙ是国外许多公司正在评估的一种通信协议，由于具有支援高吞吐量、确定性、容错特性等特点，使整个行业对它产生了浓厚的兴趣。
１背景随着“线控”技术的出现，我们将能使用重量轻、效率高、更简单的电子机械系统，如线控制动（Ｂｒａｋｅ－Ｂｙ—Ｗｉｒｅ），电机执行器将电能转换成机械能，通过减速器传输到制动片上，然后制动片将制动压力施加到制动毂上。