1 汽車創新需求與FlexRay協議
市場研究公司strategy Analytics汽車業務部門的一項調查表明，為了提供安全、可靠和舒適的車內系統，汽車制造商會使用更多的嵌入式控制器；同時，時間觸發的通信系統也變得非常重要。然而，目前采用本地互連網(LIN)和控制器局域網(CAN)將車內各個控制單元互連起來，汽車制造商需要更高的通信帶寬及確定性，并且要具有強大的容錯數據傳輸功能，以滿足市場需求。F1exRay通信技術正是在這種情況下應運而生的，它不僅可滿足汽車應用的上述要求，而且可以實現容錯式分布式系統。業內專家預計，在不久的將來，主要汽車制造商都將采用FleRay協議。

作為制定FlexRay協議的聯盟創始者之一的飛思卡爾半導體，自2000年以來，一直致力于加快F1exRay的應用。F1exRay是一個通信協議，用于管理21世紀汽車中越來越多的數字元件。過去兩年中，博世、通用汽車、福特、大眾、奧迪及西門子VDO等汽車制造商也加入了該聯盟，共同推廣FlexRay協議，使之成為汽車工業高級應用的實際標準。目前，已有80多家汽車、半導體和軟件行業的公司支持F1exRay標準。飛思卡爾在8月己推出一款面向汽車的FlexRay設備MFR4200，并已經批量生產。第一款配備基于FlexRay協議的網絡功能汽車有望于2006年進入市場。

FlexRay協議的主要特性包括時間和事件觸發的通信方法。它支持容錯系統，具有高度差錯發現和診斷能力，支持成本經濟的不同網絡布局和安全增強型系統劃分。其專門用于汽車的電氣物理層具有先進的關斷和喚醒機制，有助于提供靈活的可擴展性和充足的可升級性。

在諸如線控制動和線控駕駛等應用的高級線控(x-by-wire)系統方面，FlexRay協議將大有用武之地。高級線控可消除對液壓和機械系統的需要，利用先進的電子系統使這些系統與駕駛者進行溝通，可以實現低成本的設計，并易于維護。在汽車領域，FlexRay協議可能的應用包括：主動和被動安全系統、防碰撞系統、動力傳動系控制系統和輔助駕駛系統。FlexRay具有10Mbps的總數據傳輸速率，可提供比目前用于高級汽車控制應用的CAN協議高約20倍的網絡帶寬。此外，FlexRay還增加了高速協議，可滿足最嚴格的系統要求，使主要的車內網絡標準(CAN、LlN及MOST)更加完善。

總之，FlexRay將實現動力傳動系統和車身系統等下一代高帶寬控制應用，最終實現用于實時底盤管理、制動和轉向系統的線控解決方案。

2 MFR4200具備的優勢
FlexRay通信控制器是一種以FlexRay協議為標準、具有全面協同工作能力的通信器件，可為復雜的網絡提供速度、靈活性和可升級性能，有助于汽車制造商降低開發和生產成本，集中和簡化先進的高速電子控制系統的開發，提高車輛的整體穩定性和安全性。

飛思卡爾半導體推出的MFR4200是FlexRay通信控制器，主要面向汽車應用的底盤控制、車身電子和動力傳輸應用。它可以實現高級線控汽車應用，為汽車工業的下一代控制應用拓展了空間。線控汽車子系統包括制動、方向盤控制、懸架／反應控制和節流閥控制，它將逐步取代大部分液壓管路、有線網絡、傳感器和發動機等機械線纜。MFR4200具有很高的通信帶寬及準確性，能提供比現有的CAN解決方案高出10倍的吞吐量，以及強大的容錯數據傳輸功能，提供高級線控技術所需的容錯性和準確的時間性能。

MFR4200可提供FlexRay聯盟定義的先進網絡特性的系統設計。該器件容易與各種微控制器，如飛思卡爾的S12X、PowerPCMPC5xx和MPC55xx，以及數字信號控制器(DSC)產品線進行無縫集成，從而實現低成本的FlexRay控制單元網絡。只要簡單地添加FlexRay控制器，就可將現有的和新的控制單元集成進FlexRay網絡。

MFR4200是實現具有高帶寬、準確性、高度可靠和共享全球時基的強大的網絡解決方案。歸納起來，它具有以下豐富特性：
◆共有兩條通道，每條通道是獨立的，可提供雙倍帶寬，每條通道的比特率高達10 Mbps
◆59個消息緩沖區，每個均擁有32 B數據的有效載荷。
◆FlexRay結構具有高達254 B數據的有效載荷。用于填補的FlexRay有效載荷數據超過32 B。
◆一個可配置的接收先進先出(FIFO)。
◆每個消息緩存區可配置為一個接收緩沖區、傳輸緩沖區(單或雙)，或者作為接收FIFO的一部分。
◆可供每個通道使用的兩個接收屏蔽消息緩沖區。
◆消息緩沖區可以利用狀態或事件語義進行配置。
◆靈活的差錯信令機制可提供8個可配置計數器、插槽狀態指示器和中斷。
◆用于時鐘同步化的內部測量時間差值，可通過控制器主機接口(CHI)簡便地讀出。
◆多達4個插槽狀態，可獨立觀察通信控制器的接收緩沖區。
◆利用3個主動消息緩沖區(主動傳輸緩沖區、主動接收緩沖區和主動接收FIFO緩沖區)，可以CHI方法使主機訪問所有的消息緩沖區。
◆基于結構ID、周期計數器和通道的可配置消息過濾，用于傳輸和接收緩沖區。
◆基于結構ID、通道和消息ID的可配置消息過濾，用于接收FIFO。
◆通信周期持續時間可以用微時標進行配置。
圖1是MF、R4200器件的方框圖。

MFR4200器件以一種唯一的用戶模式――正常模式工作，沒有低功耗模式。在正常模式下，可以選擇不同的主機接口，每個主機接口都擁有自己的相關外部引腳和接口配置。該器件采用64引腳的小型四方扁平封裝(LQFP)。

3 迎接FlexRay應用時代
汽車電子行業最大的熱點就是網絡化。CAN網絡的上游是傳輸速率更高的FlexRay協議，下游是LIN協議。FlexRay不僅速率高，而且更加安全可靠，其接口和收發器方面要求也較高，對精度和復雜性的要求更高。

目前，飛思卡爾半導體正在與其他廠商合作，努力為FlexRay開發商提供包括芯片產品和符合FlexRay協議規范2.1版的網絡仿真工具在內的第一套完整的解決方案。與CAN類似，符合2.1版標準的硬件也將嵌入到現有的汽車微控制器系列產品中，從而進一步降低成本。相應的產品已在開發之中，不久就會面市。

我們相信，邁向汽車高帶寬先進控制應用開發的F1exRay時代已經為期不遠了。