flexray標(biāo)準(zhǔn)在車(chē)內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)中具有較大優(yōu)勢(shì)和廣泛的潛在應(yīng)用機(jī)會(huì)。本文詳細(xì)地介紹了flexray的數(shù)據(jù)速率、時(shí)鐘同步等特性及可能的應(yīng)用領(lǐng)域，并分析了flexray的訪問(wèn)方法、時(shí)鐘同步和群組啟動(dòng)等功能。

    在flexray協(xié)議制定5年后，該協(xié)議規(guī)范的第二版(v2.1)在2005年春季發(fā)布。由于新技術(shù)能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的新應(yīng)用，整個(gè)行業(yè)對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生了濃厚的興趣，本文將探討該標(biāo)準(zhǔn)潛在的應(yīng)用領(lǐng)域，詳細(xì)地介紹在flexray中使用的三種機(jī)制，并列舉一系列實(shí)例來(lái)討論flexray的幾種應(yīng)用。此外，本文還將討論可行和不可行的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并簡(jiǎn)要論述喚醒群組(cluster)的場(chǎng)景，以及討論如何計(jì)算最優(yōu)的消息幀大小。

    flexray的特性

    flexray提供了傳統(tǒng)車(chē)內(nèi)通信協(xié)議所不具備的大量特性，包括：

    a. 2×10mbps的數(shù)據(jù)速率

    flexray支持兩個(gè)通信信道，每個(gè)信道的速度達(dá)到10mbps。與can協(xié)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(duì)比模式的不同。

    圖1：幾種汽車(chē)通信協(xié)議的成本和速率比較。

    b. 同步時(shí)基

    flexray中使用的訪問(wèn)方法是基于同步時(shí)基的。該時(shí)基通過(guò)協(xié)議自動(dòng)建立和同步，并提供給應(yīng)用。時(shí)基的精確度介于0.5μs和10μs之間(通常為1-2μs)。

    圖2：帶靜態(tài)和動(dòng)態(tài)段的通信周期。

    c.知道消息的到達(dá)時(shí)間

    通信是在不斷循環(huán)的周期中進(jìn)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(jīng)提前知道了消息到達(dá)的時(shí)間。到達(dá)時(shí)間的臨時(shí)偏差幅度會(huì)非常小，并能得到保證。

    d. 冗余和非冗余通信

    為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性，flexray提供了冗余傳輸消息的選項(xiàng)。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(huì)導(dǎo)致帶寬的過(guò)多損耗。

    e. 靈活性

    在flexray協(xié)議的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，關(guān)注的主要問(wèn)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(tǒng)還可以進(jìn)行優(yōu)化，以提高可用性(靜態(tài)帶寬分配)或吞吐量(動(dòng)態(tài)帶寬分配)。用戶還可以擴(kuò)展系統(tǒng)，而無(wú)需調(diào)整現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)中的軟件。同時(shí)，還支持總線或星型拓?fù)�。flexray提供了大量配置參數(shù)，可以支持對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，如通信周期的持續(xù)時(shí)間、消息長(zhǎng)度等，以滿足特定應(yīng)用的需求。

    應(yīng)用領(lǐng)域

    上面列出的這些特性使flexray適合于很多應(yīng)用領(lǐng)域，包括：

    1．替代can總線

    圖3：時(shí)鐘同步機(jī)制。

    在數(shù)據(jù)速率要求超過(guò)can的應(yīng)用中，人們現(xiàn)在同時(shí)使用了兩條或多條can總線。flexray是替代這種多總線解決方案的理想技術(shù)。

    2．骨干網(wǎng)絡(luò)

    flexray具有很高的數(shù)據(jù)速率，因而非常適合于汽車(chē)骨干網(wǎng)絡(luò)，用于連接多個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。

    3．實(shí)時(shí)應(yīng)用，分布式控制系統(tǒng)

    用戶可以提前知道消息到達(dá)時(shí)間，消息周期偏差非常小，這使得flexray成為具有嚴(yán)格實(shí)時(shí)要求的分布式控制系統(tǒng)的首選技術(shù)。

    4．面向安全的系統(tǒng)