車內通信網絡標準FlexRay的功能和特性分析

作者：時間：2012-11-27 來源：網絡

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FlexRay標準在車內通信網絡中具有較大優勢和廣泛的潛在應用機會。本文詳細地介紹了FlexRay的數據速率、時鐘同步等特性及可能的應用領域，并分析了FlexRay的訪問方法、時鐘同步和群組啟動等功能。

圖1：幾種汽車通信協議的成本和速率比較。

在FlexRay協議制定5年后，該協議規范的第二版(V2.1)在2005年春季發布。由于新技術能實現經濟高效的新應用，整個行業對這個標準產生了濃厚的興趣，本文將探討該標準潛在的應用領域，詳細地介紹在FlexRay中使用的三種機制，并列舉一系列實例來討論FlexRay的幾種應用。此外，本文還將討論可行和不可行的拓撲結構，并簡要論述喚醒群組(Cluster)的場景，以及討論如何計算最優的消息幀大小。

FlexRay的特性

FlexRay提供了傳統車內通信協議所不具備的大量特性，包括：

a. 2×10Mbps的數據速率
FlexRay支持兩個通信信道，每個信道的速度達到10Mbps。與CAN協議相比，它能將可用帶寬提高10-40倍，具體大小取決于配置和對比模式的不同。

b. 同步時基
FlexRay中使用的訪問方法是基于同步時基的。該時基通過協議自動建立和同步，并提供給應用。時基的精確度介于0.5μs和10μs之間(通常為1-2μs)。

圖2：帶靜態和動態段的通信周期。

c.知道消息的到達時間
通信是在不斷循環的周期中進行的，特定消息在通信周期中擁有固定位置，因此接收器已經提前知道了消息到達的時間。到達時間的臨時偏差幅度會非常小，并能得到保證。

d. 冗余和非冗余通信
為了增強系統的可用性，FlexRay提供了冗余傳輸消息的選項。消息能夠冗余傳輸，但并不是所有消息都必須冗余傳輸，否則會導致帶寬的過多損耗。

e. 靈活性
在FlexRay協議的開發過程中，關注的主要問題是靈活性。不僅提供消息冗余傳輸或非冗余傳輸兩種選擇，系統還可以進行優化，以提高可用性(靜態帶寬分配)或吞吐量(動態帶寬分配)。用戶還可以擴展系統，而無需調整現有節點中的軟件。同時，還支持總線或星型拓撲。FlexRay提供了大量配置參數，可以支持對系統進行調整，如通信周期的持續時間、消息長度等，以滿足特定應用的需求。

應用領域

上面列出的這些特性使FlexRay適合于很多應用領域，包括：

1．替代CAN總線