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FlexRay领跑汽车网络的未来

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:498

        

    

    

    您经常要给汽车刹车加制动液吗?需要抽出制动液,以确保制动液管中没有气体,虽然这些工作可能并不由车主亲自动手完成,但这个事实却证明,即使在更加现代化的电动液压制动系统中,我们仍然要忍受所谓的“湿”系统带来的困扰。随着“线控”技术的出现,我们将能使用重量轻、效率高、更简单的电子机械系统,如线控刹车技术(brake-by-wire),取代笨重的液压系统和污秽的有毒液体,并彻底摆脱它们。

    

    但是,向线控技术发展的进程并不是一帆风顺的。现存的网络协议不是针对高级汽车控制系统如线控刹车技术,线控驾驶技术等而设计的。这类应用需要高带高、具有容错功能的确定性通信协议,而汽车市场目前尚未制定此类协议。2000年,宝马、戴姆勒克莱斯勒、飞利浦和摩托罗拉半导体部门(2004年更名为飞思卡尔半导体公司)联合建立了flexray联盟,共同实现下述目标:开发面向车内高速控制应用的高级通信技术,提高车辆安全性、可靠性和舒适度,提供可供市场所有客户使用的技术。

    

    该联盟现有125名成员,致力于推广flexray通信系统在全球的采用,使其成为高级动力总成、底盘、线控系统的标准协议。flexray专为车内联网而设计,它不会取代现有网络,但可以与现有系统结合使用,如控制器局域网(can)、本地互联网络(lin)、媒体系统传输(most)和j1850协议。

    

    满足技术要求

    

    flexray在每个通道中提供10mbps的总数据速率,能够满足未来应用的带宽要求。由于通道单独运行,总数据速率可以达到20mbps,是当前can标准速率(1mbps)的20倍。

    

    flexray是一个时间触发的架构,这就意味着控制信号是根据预定义的时间进度传输的。“确定性”意味着:无论系统外部发生什么情况,都不会产生计划外事件。在确定性算法中,始终会预先定义正确的输出结果,这些结果是基于特定输入的。此外,输出可以控制后面的操作,其结果将决定下一个步骤,依此类推。无论外部产生什么影响,确定性网络都是完全可预测的。这对需要持续的高速性能的应用(如线控刹车、线控驾驶)来说非常重要。flexray协议可以确保将信息延迟和抖动降至最低,另外还提供高带宽(10mbps),可以减少网络冲突的数量。

    

    容错功能意味着:即使系统的不同部分出现故障,系统仍将按照设计继续运行。更重要的是,如果网络运行性能降低,故障的严重性也会成比例上升。换句话说,小故障不会造成系统功能的丧失。flexray支持多个级别的容错功能,包括通过单信道或双信道模式(提供传输所需要的冗余),提供可扩展的系统容错。独立的物理层总线监护器也有助于最大程度地减少系统错误。

    

    要为所有的flexray节点提供时间触发的实时系统,需要在不同节点之间提供准确的全局时间同步。flexray通过偏差纠正和速率纠正算法,支持时钟纠正管理。在每个周期中,“同步信息”从网络上的同步节点传送到总线。为了支持容错系统,它至少提供4个同步节点。每个节点都接收到一条同步信息,并将其时钟与同步节点的时钟进行比较,然后纠正其时钟,以便与同步节点的时钟相匹配。这是一个故障-安全系统,如果一个节点发生故障,不会干扰其它节点的同步。

    

    支持高吞吐量、确定性、容错特性的flexray网络,可为高级电子控制的安全应用带来大量优势。flexray结合了这三大属性,是其它车内联网的理想替代产品,它同时还能支持flexray联盟计划今后提供的应用。例如,most支持高数据速率,却是专门用来连接车内多媒体组件的网络标准,可能不适合动力总成、底盘和线控应用。

    

    can是国际标准化的串行总线系统,被欧洲生产商广泛采用,用于引擎管理、车身电子和娱乐控制。在通常的数据速率下(500kbps),can网络能够连接多个电子控制单元。在美国,它将取代用于诊断和数据共享的j1850标准。但是,在传送信息时,can使用了优先级仲裁,这就意味着,低优先级的信息总是排在高优先级的信息后面,因而导致延迟。只有优先级最高的信息可以在预定义传输时间保证被传输。此外,can速率相对较低,且不具备容错功能,因而不能用于线控等先进应用。lin是can中成本较低、速率相对较慢的子网络,但不能处理线控等应用要求的数据速率。

    

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    您经常要给汽车刹车加制动液吗?需要抽出制动液,以确保制动液管中没有气体,虽然这些工作可能并不由车主亲自动手完成,但这个事实却证明,即使在更加现代化的电动液压制动系统中,我们仍然要忍受所谓的“湿”系统带来的困扰。随着“线控”技术的出现,我们将能使用重量轻、效率高、更简单的电子机械系统,如线控刹车技术(brake-by-wire),取代笨重的液压系统和污秽的有毒液体,并彻底摆脱它们。

    

    但是,向线控技术发展的进程并不是一帆风顺的。现存的网络协议不是针对高级汽车控制系统如线控刹车技术,线控驾驶技术等而设计的。这类应用需要高带高、具有容错功能的确定性通信协议,而汽车市场目前尚未制定此类协议。2000年,宝马、戴姆勒克莱斯勒、飞利浦和摩托罗拉半导体部门(2004年更名为飞思卡尔半导体公司)联合建立了flexray联盟,共同实现下述目标:开发面向车内高速控制应用的高级通信技术,提高车辆安全性、可靠性和舒适度,提供可供市场所有客户使用的技术。

    

    该联盟现有125名成员,致力于推广flexray通信系统在全球的采用,使其成为高级动力总成、底盘、线控系统的标准协议。flexray专为车内联网而设计,它不会取代现有网络,但可以与现有系统结合使用,如控制器局域网(can)、本地互联网络(lin)、媒体系统传输(most)和j1850协议。

    

    满足技术要求

    

    flexray在每个通道中提供10mbps的总数据速率,能够满足未来应用的带宽要求。由于通道单独运行,总数据速率可以达到20mbps,是当前can标准速率(1mbps)的20倍。

    

    flexray是一个时间触发的架构,这就意味着控制信号是根据预定义的时间进度传输的。“确定性”意味着:无论系统外部发生什么情况,都不会产生计划外事件。在确定性算法中,始终会预先定义正确的输出结果,这些结果是基于特定输入的。此外,输出可以控制后面的操作,其结果将决定下一个步骤,依此类推。无论外部产生什么影响,确定性网络都是完全可预测的。这对需要持续的高速性能的应用(如线控刹车、线控驾驶)来说非常重要。flexray协议可以确保将信息延迟和抖动降至最低,另外还提供高带宽(10mbps),可以减少网络冲突的数量。

    

    容错功能意味着:即使系统的不同部分出现故障,系统仍将按照设计继续运行。更重要的是,如果网络运行性能降低,故障的严重性也会成比例上升。换句话说,小故障不会造成系统功能的丧失。flexray支持多个级别的容错功能,包括通过单信道或双信道模式(提供传输所需要的冗余),提供可扩展的系统容错。独立的物理层总线监护器也有助于最大程度地减少系统错误。

    

    要为所有的flexray节点提供时间触发的实时系统,需要在不同节点之间提供准确的全局时间同步。flexray通过偏差纠正和速率纠正算法,支持时钟纠正管理。在每个周期中,“同步信息”从网络上的同步节点传送到总线。为了支持容错系统,它至少提供4个同步节点。每个节点都接收到一条同步信息,并将其时钟与同步节点的时钟进行比较,然后纠正其时钟,以便与同步节点的时钟相匹配。这是一个故障-安全系统,如果一个节点发生故障,不会干扰其它节点的同步。

    

    支持高吞吐量、确定性、容错特性的flexray网络,可为高级电子控制的安全应用带来大量优势。flexray结合了这三大属性,是其它车内联网的理想替代产品,它同时还能支持flexray联盟计划今后提供的应用。例如,most支持高数据速率,却是专门用来连接车内多媒体组件的网络标准,可能不适合动力总成、底盘和线控应用。

    

    can是国际标准化的串行总线系统,被欧洲生产商广泛采用,用于引擎管理、车身电子和娱乐控制。在通常的数据速率下(500kbps),can网络能够连接多个电子控制单元。在美国,它将取代用于诊断和数据共享的j1850标准。但是,在传送信息时,can使用了优先级仲裁,这就意味着,低优先级的信息总是排在高优先级的信息后面,因而导致延迟。只有优先级最高的信息可以在预定义传输时间保证被传输。此外,can速率相对较低,且不具备容错功能,因而不能用于线控等先进应用。lin是can中成本较低、速率相对较慢的子网络,但不能处理线控等应用要求的数据速率。

    

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