整车总线系列——FlexRay 三
我是穿拖鞋的汉子,魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。
老规矩,分享一段喜欢的文字,避免自己成为高知识低文化的工程师:
没有人关注你。也无需有人关注你。你必须承认自己的价值,你不能站在他人的角度来反对自己。人生在世,最怕的就是把别人的眼光当成自己生活的唯一标准。到最后,既没有活成别人喜欢的样子,也没有活成自己想要的样子。
我们只有接纳真实的自己,不自卑、不自傲,才能拥有更强大的内心;只有找到自己的核心价值,才能活出自己的精彩人生。
FlexRay简介三
FlexRay通信系统(FlexRay簇)由多个FlexRay节点和节点间互连的物理传输介质(FlexRay总线)构成。由于FlexRay通信不限于任何特定的物理拓扑,因此FlexRay簇可以基于各种物理拓扑,点对点连接、总线型拓扑、被动星型拓扑或主动星型拓扑均可。
为最大程度地降低故障风险,FlexRay规定了通信通道的冗余布局。两个通信通道的数据传输速率均可达到最高10 Mbit/s。此外也可使用冗余通道将数据传输速率增加至20 Mbit/s。每个FlexRay报文都可以单独选择利用冗余通道来提高容错或是提高传输速率。
FlexRay簇基于时间触发的通信架构,其核心是在分布式系统中静态、定时地触发动作。时间控制不仅可以实现确定性数据通信,还可以实现通信系统的可组合性以及容错性。
TDMA(Time Division Multiple Access,时分多路访问)用于实现时间触发的控制,这意味着FlexRay节点不像CAN节点那样以不受控制的方式访问总线来响应应用程序相关事件。FlexRay节点必须遵守精确定义的通信调度表,该调度表会在每个通信周期为每个FlexRay报文分配特定的时隙,规定所有FlexRay报文的发送时间。
“TDMA Principle”图中包含调度表信息,并给出了总线上的通信流。通信调度表基于由四个总线节点构成的通信系统,其中每个总线节点必须在特定时间传输两个报文。
FlexRay通信不限于任何特定的物理拓扑,简单的点对点连接与总线型拓扑或星型拓扑一样可行。此外,系统设计人员可以选择单通道或双通道通信。
FlexRay拓扑
如果是点对点连接,则两个FlexRay节点直接互连。EPL(Electrical Physical Layer,电气物理层)规范规定线长不得超过24米。如果是三个FlexRay节点,节点间可以通过一个被动星型中心节点互连。
此类拓扑称为被动星型。即使在此类物理拓扑中,任意两个FlexRay节点之间的线长也不得超过24米。此外,根据EPL规范,被动星型中最多连接22个FlexRay节点。
如果有四个或以上数量的FlexRay节点,系统设计人员可以选择被动星型拓扑和总线型拓扑。在总线型拓扑中,FlexRay节点通过单独的支线连接到总线。“Line Topology with Redundant Bus”图显示了基于总线型拓扑的FlexRay簇,其中总线(即通信通道)设计为冗余的。这意味着可以同时通过通道A和通道B传输数据。
如果使用总线型拓扑,根据FlexRay规范,当FlexRay簇的通信通道的数据传输速率为10 Mbit/s时,任意两个FlexRay节点之间的最大距离不得超过24米。如果数据传输速率降低,则彼此相距最远的两个FlexRay节点之间的最大距离可以增大。根据FlexRay规范,一条线路最多连接22个FlexRay节点。
与被动星型拓扑一样,为保持信号完整性,总线型拓扑的支线数量和长度也会受到限制,尽管电磁兼容性方面可能会出现严重问题。
作为被动星型拓扑的补充,FlexRay节点也可以通过主动星型耦合器进行互连:需要互连的FlexRay节点按星型排列,中心的被动星型节点替换为主动星型节点。
主动星型节点通过通信分支接收信号,然后将信号放大并发布到其他所有通信分支。除混合拓扑外,每个分支的末尾都有一个FlexRay节点。主动星型节点与任意FlexRay节点之间的最大距离不得超过24米。
主动星型拓扑的优点在于,可以通过断开主动星型节点与故障通信分支的连接来避免传播错误。此外,由于采用了合适的总线终端,可以扩展FlexRay簇并提供更稳定的电气条件。
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