FlexRay总线基础
FlexRay通信协议中文版
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。它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。CAN通信
速率可达１Mbit/s，每帧的数据字节数为8个。
LIN（Local Interconnect Network，控制器局域网）总线是由LIN 协会发布的一种新型低
成本串行通信总线，也称为经济型CAN网络。LIN的目标是为现有汽车网络（例如CAN
总线）提供辅助功能，因此LIN总线是一种辅助的总线网络，在不需要CAN 总线的带宽和
多功能的场合比如智能传感器和制动装置之间的通信使用LIN总线可大大节省成本。
J1850总线是1994年由汽车工程师协会颁布的标准，之后普及运用于美国车厂的汽车中。
不过，虽然美国各厂多采用J1850标准，但是各厂的实际做法又不相同，因此相对其他标准
来说比较混乱。由于J1850总线通信速率低，只适合用于车身控制系统及诊断系统，目前在
美国逐步被CAN 所取代。
MOST（Media Oriented System Transport，面向媒体的系统传输）总线是采用光纤并用于
flexray网络复习题
flexray网络复习题
FlexRay网络复习题
FlexRay是一种高速数据总线协议，广泛应用于汽车电子系统中。它具有高带宽、低延迟和高可靠性的特点，适用于实时性要求严格的汽车控制系统。下面是一些FlexRay网络的复习题，帮助大家回顾和巩固相关知识。
1. 什么是FlexRay网络？
FlexRay网络是一种用于汽车电子系统的通信协议，它基于时间分割多路访问技术（TDMA）和冲突检测与处理技术（CSMA/CA）。它能够提供高带宽和可靠性，适用于实时性要求严格的汽车控制系统。
2. FlexRay网络的主要特点有哪些？
FlexRay网络的主要特点包括：
- 高带宽：FlexRay网络的数据传输速率可以达到10Mbps，满足了高速数据传输的需求。
- 低延迟：FlexRay网络的通信延迟很低，能够满足实时性要求严格的应用场景。
- 高可靠性：FlexRay网络采用了冲突检测与处理技术，能够有效地避免数据冲突和错误。
- 灵活性：FlexRay网络支持多种拓扑结构和通信模式，适应不同的应用需求。
3. FlexRay网络的拓扑结构有哪些？
FlexRay网络可以采用以下几种拓扑结构：
- 星型拓扑：所有节点都连接到一个中央节点，中央节点负责协调通信。
- 总线拓扑：所有节点都连接到一个总线上，通过总线进行通信。
- 混合拓扑：结合了星型和总线拓扑的特点，适用于复杂的系统架构。 4. FlexRay网络的通信模式有哪些？
FlexRay网络可以采用以下几种通信模式：
- 静态段通信模式：用于周期性传输数据，具有固定的时间槽分配。
- 动态段通信模式：用于非周期性传输数据，具有灵活的时间槽分配。
- 事件触发通信模式：用于根据事件触发传输数据，具有灵活的时间槽分配。
5. FlexRay网络的冲突检测与处理技术是什么？
FlexRay网络采用了冲突检测与处理技术，可以有效地避免数据冲突和错误。具体的冲突检测与处理技术包括：
通信协议标准FlexRay总线的功能安全性详解
1 / 14 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
2 / 14 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。
2 / 14 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
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
汽车ECU协议标准
汽车ECU通信新平台--FlexRay（）协议标准
一、车载网络概述
化程度与日俱增，应用在车上的ECU模块数量也随之增加，从而使线束也增加。汽车电子系统的成本已经超过总成本的20%，并且还将继续增加。由于汽车生产商对制造成本的严格控制，加上对车身质量的控制，减少线束已经成为一个必须要解决的问题。另一方面，以网络通讯为基础的线控技术（X-by-wire）将在汽车上普遍应用。因此，车载网络时代终将来临。
车载网络种类有很多种，应用较多的有LIN，CAN、FlexRay、TIP/C、SAEJ1850、TFCAN、ASRB、MOST等。美国汽车工程师协会（SAE）根据速率将汽车网络划分为A、B、C3类。
A类总线标准包括TTP/A（Time Triggered Protocol/A）和LIN（Local Interconnect
Net-work），其传输速率较低。①TTP/A协议最初由维也纳工业大学制定，为时刻触发类型的网络协议，要紧应用于集成了智能变换器的实时现场总线。②LIN是在1999年由欧洲汽车制造商Audi、BMW、DaimlerChrysler、Volvo、Volkswagen、VCT公司和Motorola公司组成的LIN协会一起尽力下推出的用于汽车散布式电控系统的开放式的低本钱串行通信标准，从2003年开始取得利用。
B类标准主要包括J1850、VAN，低速CAN。①1994年SAE正式将J1850作为B类网络标准协议。最先，SAEJ1850被用在美国Ford，GM和Chrysler公司的汽车中。此刻，J1850协议作为诊断和数据共享被普遍应用在汽车产品中。②VAN标准是ISO1994年6月推出的，它基于ISO11519-3，要紧为法国汽车公司所用。但目前就动力与传动系统而言，乃至在法国也集中应用CAN总线。③CAN是德国BOSCH公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的操纵与测试仪器之间的数据互换而开发的一种串行数据通信协议。低速CAN具有许多容错功能，一样用在车身电子操纵中，而高速CAN那么大多用在汽车底盘和的电子操纵中。
FlexRay总线在电力系统继电保护装置中的应用_牛志刚
第38卷 第16期 电力系统保护与控制 Vol.38 No.16 2010年8月16日 Power System Protection and Control Aug. 16, 2010
FlexRay总线在电力系统继电保护装置中的应用
牛志刚1，肖 昆1，王建林2，李 黔3，刘 睿3，梁 荧3
（1.上海电力学院电力与自动化工程学院，上海 200090；2.艾木恩电力科技（上海）有限公司，上海 200090；
3.四川省电力工业调整试验所，四川 成都 610016）
摘要：在电力系统继电保护装置内部，采用FlexRay作为背板总线解决方案，构建网络化硬件平台，装置内的各模块作为
FlexRay节点通过总线方式互连通信。根据保护装置内节点的不同功能需要，提出了FlexRay通信节点的三种实现方案，并
讨论了FlexRay通信节点软硬件设计中的若干技术要点。以FlexRay总线构建的网络化硬件平台易于扩展，可以优化继电保
护装置硬件结构，并有利于实现IEC61850标准下IED硬件结构的标准化和通用化。
关键词：FlexRay；继电保护；背板总线；硬件平台
Application of FlexRay in protective relay unit of electric power system
NIU Zhi-gang 1，XIAO Kun1，WANG Jian-lin 2，LI Qian3，LIU Rui3，LIANG Ying3 （1. School of Power and Automation Engineering, Shanghai Institute of Electric Power，Shanghai 200090，China； 2. M&N Electric Power Technology (Shanghai) CO.，Ltd，Shanghai 200090，China； 3. Sichuan Electric Power Commission and Test Institute，Chengdu 610016，China）
FlexRay总线特点及其在车辆上的应用和故障分析
２０１４．Ｎ０．１ １ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 机械与自动化 ＦｌｅｘＲａｙ总线特点及其在车辆上的应用和故障分析 郭其涛 （长春汽车工业高等专科学校汽车运用学院，吉林长春 １３００１３） 摘 要：目前，ＦｌｅｘＲａｙ总线已经成为汽车网络系统的标准，将在未来很多年内，引领汽车网络系统的发展方向。ＦｌｅｘＲａｙ是继 ＣＡＮ和ＬＩＮ之后最新的研发成果，可以有效管理多重安全和舒适功能，如ＦｌｅｘＲａｙ适用于线控操作（ｘ—ｂｙ—Ｗｉｒｅ）。本文对ＦｌｅｘＲａｙ的 特点、ＦｌｅｘＲａｙ在车辆上的应用现状及ＦｌｅｘＲａｙ的故障分析进行了阐述。 关键词：ＦｌｅｘＲａｙ；总线拓扑结构；终端电阻 中图分类号：ＴＰ３０６文献标识码：Ａ文章编号：１００３—５１６８（２０１４）２１—０１２６—０２ 随着汽车公司要把汽车变得更安全、更可靠、更舒适，越来 越多的电子设备被引入到汽车中来。这些组合了很多传感器、执 行器以及电控单元（ＥＣＵ）的高级控制系统对车内通信技术提出 了新的要求。例如，对于汽车线控系统来说，由于系统要在没有 任何机械传动装置作为备份的情况下实现车辆的转向、刹车等 功能．通信总线能否为各组件（节点）提供实时、可靠的通信服务 成为影响汽车安全性的首要因素。当前广泛应用的车载总线技 术（如ＣＡＮ、ＶＡＮ、ＬＩＮ等）由于缺少确定性、同步性及容错机制 等并不能满足要求。因此，在２０００年９月宝马公司联合飞利浦 和摩托罗拉成立了ＦｌｅｘＲａｙ联盟．致力于建立一个新的高级通 信系统．以适应未来高速汽车控制系统的要求。目前，该联盟有 ７个核心成员：宝马、博世、戴姆勒一克莱斯勒、飞思卡尔、通用汽 车、飞利浦、大众 １。 目前．ＦｌｅｘＲａｙ车载网络由于其相对于其他车载总线技术 具有很多优点，得到越来越广泛的应用。比如宝马ｘ５从２００６年 第四季度起将ＦｌｅｘＲａｙ列为标准装备；宝马７系自２００８年第四 季度起为标准装备：奥迪Ａ８从２００９年起为标准装备；奥迪从 ２００９年起在新一代运动型豪华轿车ｓ系列车型中应用ＦｌｅｘＲａｙ 进行通信；丰田、本田和日产汽车建立了“ＪａｓＰａｒ”组织，除了负责 ＦｉｅｘＲａｙ总线软件标准化工作外，还探讨其实用化办法［２１。 作为汽车网络系统的标准，ＦｌｅｘＲａｙ具有以下优点【３】： 第一，数据传输速率较高。单通道传输速率可达１０Ｍｂｉｔ／ｓ， 是ＣＡＮ总线传输速率的ｌ０～２０倍。 第二，确定性。ＦｌｅｘＲａｙ是一种时间触发式总线系统，它也 可以通过事件触发方式进行部分数据传输。在时间控制区域内， 时隙分配给确定的信息。一个时隙是指一个规定的时间段，该时 间段对特定信息（例如转速）开放。对时间要求不高的其它信息 则在事件控制区域内传输。确定性数据传输用于确保时间触发 区域内的每条信息都能实现实时传输，即每条信息都能在规定 时间内进行传输。 种报警信号。通过在关键位置安装网络摄像机来建立校园网络 视频监控系统，可以在学校原有的以太网传输系统基础上，用双 绞线或者光纤进行视频数据传输，构成网络视频监控。用户可在 任何时问、任何地点，方便地对监控目标进行实时监控、监督。另 外，网络视频监控与报警设备连接，当发生异常情况时，系统可 以通过报警模式将警告信息发送给定制用户，并对异常情况进 行视频抓拍。 ４校园安防建设障碍 ４．１隐私问题 在物联网中，人们根据ＲＦＩＤ标签来监控与之相关的物品， 并交换大量的信息．但是对物品进行扫描定位和追踪的不一定 是物品的所有者，这势必会影响到个人隐私侵权问题。 ４．２兼容性问题 在物联网中，每个物品都需要分配一个ＩＰ地址．ＩＰＶ４即将 耗尽，需要ＩＰＶ６的支持。虽然ＩＰＶ６标准逐渐成熟，并且一些网 络基础设施和核心设备开始支持其使用，但因为利益问题，目前 仍是共存的局面。因此，在校园安防建设中，如何解决两者的兼 容性也是一个不可忽视的问题。 ４．３资金问题 目前，学校安防系统建设所需要的相关硬件花费较高，而 学校作为非盈利性单位，经费普遍相对紧缺，因此资金问题也在 一定程度上制约了校园安防工作的开展。 １２６ ５总结 通过收集大量资料及积极调查分析校园安防的现状以及 存在的问题，提出了利用物联网技术建设新型的、智能的校园安 防系统。该系统能够将各安防系统通过物物联网进行连接，实现 了各系统的联动，能够全方位、快捷地保障学生的安全。这项研 究为中小学校园安防建设提供了理论依据，有助于使更先进的 校园安防系统早日应用到平安校园的建设中，从而保障学生的 安全．促进社会的和谐稳定发展。 参考文献： ［１１马士玲，刘志丹．物联网技术在智能校园中的应用［Ｊ】．物 联网技术．２０１２（６）． 【２］卢建华．浅谈广东校园安防系统的发展趋势及项目规划 【ＪＪ．建筑监督检测与造价，２０１１（５）． 【３１．．－ｖ＿国斌．校园安全系统建设方案［Ｊ］．中国现代教育装备， ２００８（１０）． ［４］李建宁．综合安防网络集成管理平台在创建“平安校园” 中的应用【Ｊ］．智能建筑与城市信息，２００９（１２）． ［５】古里萍．对于我国物联网应用与发展的思考［Ｄ］．电子科技 大学．２００９． 作者简介： 朱志慧（１９８２一），汉族，毕业于重庆邮电大学软件技术专 业，助教，主要研究方向：无线网络、物联网、软件。
FlexRay总线网络管理策略
FlexRay总线网络管理策略
车载网络管理的重要作用是协调网络中的节点同步进入睡眠状态。此外，车载网络管理还应具备网络监测和诊断、网络配置管理的作用。
FlexRay总线协议是FlexRay联盟（FlexRay Consortium）制定的适用于汽车高速网络的新一代车载总线，具备高传输速率、硬实时、安全性和灵活性的特点。FlexRay联盟目前只规定了物理层协议和数据链路层协议，没有制定网络管理方面的标准。
FlexRay总线协议特性分析
（1）通信机制确定性
FlexRay总线采用周期通信的方式，一个通信周期（Communication Cycle）可以划分为静态部分、动态部分、特征窗（SW， Symbol Window）和网络空闲时间（NIT， Network Idle
Time）4个部分（图1）。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（WUS， Wake Up Symbol）和媒介访问检测特征符（MTS， Media Access
Test Symbol）。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。FlexRay总线所有节点的通信周期必须保持同步。
图1：FlexRay通信周期示例。
FlexRay节点如果通过发送网络管理协议数据单元（NMPDU，Network Management
Protocol Data Unit）进行网络管理，NMPDU可以在静态部分或动态部分周期性传输。而NMPDU发送的允许或禁止由节点网络管理状态决定，因此所有FlexRay节点的网络管理状态转换必须在通信周期的间隔处执行。然而，FlexRay总线的通信周期为全局时间，在总线运行过程中会根据部分节点的时间进行实时调整，所以网络管理状态转换不能以内部定时器的方式实现，必须使用计数器的方式配合总线通信周期实现，才能满足所有节点同步转换的要求。
FlexRay通信协议中文版 2
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。它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。CAN通信
速率可达１Mbit/s，每帧的数据字节数为8个。
LIN（Local Interconnect Network，控制器局域网）总线是由LIN 协会发布的一种新型低
成本串行通信总线，也称为经济型CAN网络。LIN的目标是为现有汽车网络（例如CAN
总线）提供辅助功能，因此LIN总线是一种辅助的总线网络，在不需要CAN 总线的带宽和
多功能的场合比如智能传感器和制动装置之间的通信使用LIN总线可大大节省成本。
J1850总线是1994年由汽车工程师协会颁布的标准，之后普及运用于美国车厂的汽车中。
不过，虽然美国各厂多采用J1850标准，但是各厂的实际做法又不相同，因此相对其他标准
来说比较混乱。由于J1850总线通信速率低，只适合用于车身控制系统及诊断系统，目前在
美国逐步被CAN 所取代。
MOST（Media Oriented System Transport，面向媒体的系统传输）总线是采用光纤并用于
基于FlexRay总线的PLC系统
基于FlexRay 总线的PLC系统
[摘 要]介绍基于LPC2388 ARM处理器和MFR4200总线控制器的PLC系统设计过程，阐述了PLC CPU模块与其它功能模块之间通过FlexRay总线进行数据传输的实现方法。
关键词FlexRay ARM PLC 实时性
0 引言
随着控制对象日益复杂、控制领域不断延伸，对控制系统的数据传输速率及可靠性的要求越来越高。作为新一代现场总线接口标准的FlexRay具有突出的可靠性、实时性和很高的传输速率，它利用2条独立的物理线路进行通信，提供500kbps～10Mbps的确定数据传输速率和24位CRC(循环冗余)校验码。基于FlexRay总线的PLC系统，可有效提高PLC系统的数据实时传输速率及可靠性，改善数据处理速度及稳定性。
1 PLC系统结构
基于FlexRay总线技术的PLC系统基本结构如图1所示。PLC系统采用2条线路进行数据传输，实现总线备份，以提高系统的稳定性、可靠性。CPU模块是PLC系统的核心，通过FlexRay总线与其它PLC功能模块(I/O模块、A/D模块等)连接，进行数据采集与处理。PLC功能模块具备通信功能，通过FlexRay总线接收CPU模块发出的PLC指令，实现测量与控制。
图1 基于FlexRay总线技术的PLC系统基本结构图
2 PLC CPU模块设计
PLC CPU 模块负责PLC逻辑指令的编译、执行，向PLC各功能模块传输控制命令，进行数据采集及处理，并将处理后的数据送至HMI进行显示及储存。
PLC CPU模块由2片NXP公司的ARM7 处理器LPC 2388、1片双口RAM IDT7026、1个Freescale公司的FlexRay总线控制器MFR4200及2片NXP公司的TJA1080总线驱动器构成，如图2所示。
图2 PLC CPU模块结构图
LPC 2388片内提供512KB FLASH、64KB SRAM、4个UART、I2C、SPI、定时器以及EMI总线控制器功能模块。2片ARM LPC 2388分工合作、相互配合，通过双口RAM进行数据交换。ARM1负责PLC逻辑指令编译、PLC系统与HMI数据传输；ARM2通过FlexRay总线进行PLC指令的传输、数据采集，并与总线控制器MFR 4200通过外部数据总线连接，以满足PLC系统高速、实时、大量数据传输的要求。2片TJA1080总线驱动器实现了PLC系统FlexRay总线的冗余，提高了PLC系统的稳定性。