Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

FlexRay - это протокол автомобильной сетевой связи, разработанный консорциумом FlexRay для управления бортовыми автомобильными вычислениями. Он разработан, чтобы быть более быстрым и надежным, чем CAN и TTP , но также и более дорогим. Консорциум FlexRay распался в 2009 году, но стандарт FlexRay теперь представляет собой набор стандартов ISO, от ISO 17458-1 до 17458-5 . [1]

FlexRay - это коммуникационная шина, разработанная для обеспечения высоких скоростей передачи данных, отказоустойчивости, работающей во временном цикле, разделенной на статические и динамические сегменты для связи по событию и по времени. [2]

Особенности [ править ]

FlexRay поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит / с , явно поддерживает топологии шины «звезда» и «сторона линии» и может иметь два независимых канала данных для обеспечения отказоустойчивости (связь может продолжаться с уменьшенной полосой пропускания, если один канал не работает). Автобус работает во временном цикле, разделенном на две части: статический сегмент и динамический сегмент. Статический сегмент предварительно распределяется по сегментам для отдельных типов связи, обеспечивая более сильный детерминизм, чем его предшественник CAN . Динамический сегмент работает больше как CAN , при этом узлы берут на себя управление шиной, когда они доступны, что позволяет запускать поведение, инициируемое событиями. [3]

Консорциум [ править ]

Консорциум FlexRay состоял из следующих основных участников:

Были также Premium Associate и Associate члены консорциума FlexRay. К сентябрю 2009 года насчитывалось 28 ассоциированных членов премиум-класса и более 60 ассоциированных членов. В конце 2009 года консорциум распался.

Где использовалось [ править ]

Первый серийное производство автомобиль с FlexRay был в конце 2006 года в BMW X5 (E70) , [4] позволяет новое и быстро адаптивная система демпфирования. Полное использование FlexRay было введено в 2008 году в новом BMW 7 серии (F01) .

Транспорт [ править ]

  • Audi A4 (B9) (2015-) [5]
  • Audi A5 (F5) (2016-) [6]
  • Audi A6 (C7) (2011-2018) [7]
  • Audi A7
  • Audi A8 (D4) 2010-2017 гг. [8]
  • Audi Q7 # Второе поколение (Typ 4M; 2015 – настоящее время)
  • Audi TT Mk3 (2014-)
  • Audi R8 # второй (2015-)
  • Bentley Flying Spur (2013)
  • Bentley Mulsanne (2010-) [4]
  • BMW X5 (E70) (2006-2013) [4]
  • BMW X6 (E71) (2008-2014) [9]
  • BMW 1 серии
  • BMW 3 серии
  • BMW 5 серии (2009-2017) [4]
  • BMW 6 серии (2011-2018) [10]
  • BMW 7 серии (2008-2015) [4]
  • Lamborghini Huracán
  • Mercedes-Benz S-класса (W222) (2013-) [11]
  • Mercedes-Benz S-Класс (C217) (2014-) [12]
  • Mercedes-Benz E-Class (W212) с 2013 года [13]
  • Mercedes-Benz C-Класс (W205)
  • Rolls-Royce Ghost (2009-) [4]
  • Land Rover
  • Тата Нано
  • Binita KC
  • Volvo XC90 (2015-) [14]

Подробности [ править ]

Часы [ править ]

Система FlexRay состоит из шины и ЭБУ ( электронного блока управления ). Каждый ЭБУ имеет независимые часы. Дрейф часов должен быть не более 0,15% от опорного тактового импульса, так что разница между самым медленным и самыми быстрыми часами в системе не больше , чем на 0,3%.

Это означает, что если ECU-s является отправителем, а ECU-r является получателем, то на каждые 300 циклов отправителя будет от 299 до 301 цикл получателя. Часы повторно синхронизируются достаточно часто, чтобы гарантировать, что это не вызовет проблем. Часы отправляются в статическом сегменте. [15]

Биты в автобусе [ править ]

000000111111110000
000000001111111100

Правильное усреднение в случае отсутствия ошибок. Сигнал просто задерживается на 2 цикла.

000000111101110000
000000001111111100

Ошибки около середины 8-тактной области аннулируются.

00010111111110000
00000011111111100

Ошибки около границы 8-тактовой области могут повлиять на бит границы.

Каждый раз в шину записывает только один ЭБУ . Каждый отправляемый бит удерживается на шине в течение 8 тактов отсчета. Приемник хранит буфер последних 5 отсчетов и использует большую часть последних 5 отсчетов в качестве входного сигнала.

Ошибки передачи одного цикла могут повлиять на результаты около границы битов, но не повлияют на циклы в середине области из 8 циклов.

Отобранные биты [ править ]

Значение бита выбирается в середине 8-битной области. Ошибки перемещаются в крайние циклы, а часы синхронизируются достаточно часто, чтобы дрейф был небольшим. (Дрейф составляет менее 1 цикла на 300 циклов, а во время передачи часы синхронизируются более одного раза каждые 300 циклов).

Рамка [ править ]

Все сообщения отправляются в виде фреймов. Сообщение состоит из байтов , упакованных следующим образом:

  • Сигнал начала передачи (TSS) - бит 0
  • Сигнал начала кадра (FSS) - бит 1
  • m раз:
    • Байт начального сигнала 0 (BSS0) - бит 1
    • Байт стартового сигнала 1 (BSS1) - бит 0
    • 0-й бит i-го байта
    • 1-й бит i-го байта
    • 2-й бит i-го байта
    • ...
    • 7-й бит i-го байта
  • Сигнал конца кадра (FES) - бит 0
  • Сигнал окончания передачи (TES) - бит 1

Если ничего не передается, шина удерживается в состоянии 1 (высокое напряжение), поэтому каждый приемник знает, что связь началась, когда напряжение упало до 0.

Получатель знает, когда сообщение завершено, проверяя, был ли получен BSS0 (1) или FES (0).

Обратите внимание, что 8 циклов на бит не имеют ничего общего с байтами. Для передачи каждого байта требуется 80 циклов. 16 для BSS0 и BSS1 и 64 для его битов. Также обратите внимание, что BSS0 имеет значение 1, а BSS1 имеет значение 0.

Синхронизация часов [ править ]

Часы повторно синхронизируются, когда голосующий сигнал изменяется с 1 на 0, если приемник находился либо в состоянии ожидания, либо в ожидании BSS1.

Поскольку синхронизация выполняется на голосовом сигнале, небольшие ошибки передачи во время синхронизации, которые влияют на граничные биты, могут искажать синхронизацию не более чем на 1 цикл. Поскольку между синхронизацией существует не более 88 циклов (BSS1, 8 бит последнего байта, FES и TES - 11 бит по 8 циклов каждый), а дрейф часов не превышает 1 на 300 циклов, дрейф может исказить часы не более 1 цикла. Небольшие ошибки передачи во время приема могут влиять только на граничные биты. Таким образом, в худшем случае два средних бита верны, и, следовательно, значение выборки правильное.

Вот пример особенно плохого случая - ошибка во время синхронизации, потерянный цикл из-за дрейфа часов и ошибка при передаче.

Ошибки, которые произошли в примере:

  • Из-за однобитовой ошибки при синхронизации синхронизация задержалась на 1 цикл.
  • Часы получателя были медленнее, чем часы отправителя, поэтому получатель пропустил один цикл (отмечен X). Это не повторится до следующей синхронизации из-за ограничений на максимально допустимый дрейф часов.
  • Из-за однобитовой ошибки во время передачи бит был ошибочно поставлен рядом с результатом.

Несмотря на такое количество ошибок, сообщение было получено правильно.

Зеленые ячейки - это точки отбора проб. Все, кроме первого, синхронизируются фронтом 1-> 0 в показанном фрагменте передачи.

Сигнал к отправке10101
Сигнал отправлен1111111100000000111111110000000011
На автобусе1111111101000000111111110000001011
Получили1111111101000000111111Икс10000001011
5-maj проголосовало111111101000000111111Икс10000001011

Инструменты разработки [ править ]

При разработке и / или поиске и устранении неисправностей шины FlexRay очень важным может быть изучение сигналов оборудования. Логические анализаторы и анализаторы шины - это инструменты, которые собирают, анализируют, декодируют и хранят сигналы, чтобы люди могли просматривать высокоскоростные сигналы в свое удовольствие.

Будущее FlexRay [ править ]

У шины есть определенные недостатки, такие как более низкие уровни рабочего напряжения и асимметрия краев, что приводит к проблемам с увеличением длины сети. [ согласно кому? ]

Ethernet может заменить FlexRay для приложений с интенсивной полосой пропускания, не критичных для безопасности. [16]

См. Также [ править ]

  • Byteflight
  • Сеть контроллеров (CAN)
  • Local Interconnect Network (LIN) - более низкая стоимость и меньшая пропускная способность, чем CAN
  • MOST автобус

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Lorenz, Steffen (2010). «Эволюция электрического физического уровня FlexRay» (PDF) . Автомобильный 2010 . Архивировано из оригинального (PDF) 16 февраля 2015 года . Проверено 16 февраля 2015 года .
  2. ^ ВАЗ, РМ; Ходель, KN; Сантос, MMD; Arruda, BA; Нетто, ML; Хусто, Дж. Ф. (2020). «Эффективная формулировка для оптимизации планирования кадров FlexRay». Транспорт. Commun . 24 : 100234. дои : 10.1016 / j.vehcom.2020.100234 .
  3. ^ «Как работает FlexRay» . Freescale Semiconductor . Проверено 21 марта 2014 года .
  4. ^ a b c d e f Отто, Штробель (28 февраля 2013 г.). Связь в транспортных системах . IGI Global. п. 61. ISBN 9781466629776.
  5. ^ «Системы помощи водителю и комплексная безопасность» . Ауди Медиацентр . Проверено 21 февраля 2019 .
  6. ^ "Системы помощи водителю" . Ауди Медиацентр . Проверено 21 февраля 2019 .
  7. ^ Реглер, Ричард; Шлинкхайдер, Йорг; Майер, Маркус; Преклер, Рейнхард; Бергер, Эдуард; Прёлль, Лео (2011). «Интеллектуальная архитектура электрики / электроники». ATZextra в мире . 15 (11): 246–251. DOI : 10,1365 / s40111-010-0269-9 . S2CID 107330814 . 
  8. ^ «Технологический портал Audi - Сеть» . Технологический портал Audi . Проверено 21 февраля 2019 .
  9. ^ "BMW X6" . Портал прессы BMW . Проверено 8 марта 2019 .
  10. ^ "Новый BMW 6 серии Кабриолет" . Портал прессы BMW . п. 32 . Проверено 8 марта 2019 .
  11. ^ "2322446_83_Fahrwerk_S_Klasse_en.doc" . marsMediaSite (на немецком языке) . Проверено 8 марта 2019 .
  12. ^ "2480996_PI_Kurvenneigung_C217_ENG.docx" . marsMediaSite (на немецком языке) . Проверено 8 марта 2019 .
  13. ^ Scoltock, Джеймс (16 апреля 2013). «Мерседес-Бенц Е-Класс» . Автомобильный инженер . Проверено 16 февраля 2015 года .
  14. ^ Флейсс, Майкл; Мюллер, Томас М .; Нильссон, Мартин; Карлссон, Йонас (01.03.2016). "Fahrzeugintegration des Antriebsstrangs bei Volvo". ATZ - Automobiltechnische Zeitschrift (на немецком языке). 118 (3): 16–21. DOI : 10.1007 / s35148-015-0202-7 . ISSN 2192-8800 . 
  15. ^ «Введение в FlexRay» . www.star-cooperation.com . ЗВЕЗДНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. Архивировано из оригинала на 2016-12-20 . Проверено 9 декабря 2016 .
  16. Перейти ↑ Hammerschmidt, Christoph (18 июня 2010 г.). «За пределами FlexRay: BMW транслирует планы на Ethernet» . EE Times . Проверено 16 февраля 2015 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Обзор FlexRay Технический обзор FlexRay от National Instruments
  • Спецификация FlexRay