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轿车控制系统效能晋级!FlexRay网络规范详解

[导读]随着汽车技术的不断演变,人们已经可以用一系列总线技术来连接豪华汽车上最多100个不同的ECU,这些总线技术通常包括LIN、CAN、FlexRay、MOST和基于以太网的架构。如果靠手动来管理这

  自2003年组成以来,AUTOSAR(轿车开放系统架构)联盟一向致力于改动车载网络和电子操控单元(ECU)的规划办法。AUTOSAR提出了一个符 合业界规范的车载网络规划办法,使职业能够集成、交流和传输轿车网络内的功用、数据和信息。这一规范极大地促进了轿车原始设备制作商(OEM)及其一级供 应商之间的协作,使他们能够以一种共同、清晰且机器可读的格局来交流规划信息。

  一辆轿车的不同部分对安全及功用有不同要求,而支撑它们的车载网络有必要具有可猜测的安全功用。跟着轿车技能的不断演化,人们现已能够用一系列总线技能来连 接奢华轿车上最多100个不同的ECU,这些总线技能一般包含LIN、CAN、FlexRay、MOST和根据以太网的架构。假如靠手动来办理这些ECU 之间数以千计的信息和交互操作是不或许的,因而轿车规划人员必定用自动化规划和组成东西来猜测网络功用和调整车载功用。

  轿车数据总线

  一辆典型的现代化轿车将一起装置各类总线和协议并从LIN、CAN、FlexRay、MOST和以太网中挑选适宜的网络。多媒体/视听信号和轿车盘绕摄像 系统需求更高的数据速率,因而轿车制作商和OEM厂商在网络解决计划上挑选用以太网替代MOST.但关于许多规范轿车功用而言,LIN和CAN供给的带宽 与功用就足够了。

  在轿车架构中,ECU组合在一起构成“集群”,这些集群经过通讯“网关”相连。集群一般会同享同一类型的总线,因而要到达高可靠性、高速率的规范,就要采 用FlexRay网络,但要求没那么高的门锁ECU能够由CAN或LIN来担任。ECU网关往往要衔接不同类型的信号,并履行不同总线架构之间的映射和转 换功用。轿车职业对不断进步安全性和ISO26262等规范的合规性提出激烈需求,从而提升了车载网络的功用,一起也降低了制作和元件本钱。不断进步的网 络规范能够习惯越来越高的数据传输速率,轿车电缆也到达了安全且低本钱的方针。典型轿车网络计划的特色及运用请见表1.

  表1:轿车网络总线。

  FlexRay网络:

  FlexRay协议比CAN更具确认性。FlexRay是一种“时刻触发”协议,它供给不同选项,让信息能够在准确的时刻结构内发送至方针地址——可准确 到1μs.FlexRay信息最多可达254个字节,因而需求在ECU之间进行交流的杂乱信息的容量很大。与CAN比较,FlexRay的数据传输速率也 更高。由于时序是预先确认的,信息的组织需求提早规划好,一般由轿车OEM厂商或一级供货商协作伙伴预先装备或规划。在选用CAN协议的网络中,ECU节 点只需求知道通讯时的正确波特率,但FlexRay网络上的ECU节点在通讯时有必要知道网络各个部分是怎么装备和衔接的。查看和验证FlexRay网络的 时序比较耗时——因而,自动化的时序剖析和将信息组成打包成时刻帧能够削减过错和规划周期时刻。

  轿车通讯矩阵组成

  轿车网络时序组织的整体界说一般存储在作为中心网关ECU一部分的“通讯矩阵”中。明导所开发的规划东西解决计划可用于自动组成这个数据库并按正确次序将一切不同的信息打包成帧。

  AUTOSAR信号信息组组成协议数据单元(PDU),然后这些数据单元再组组成传输帧。关于CAN和LIN帧而言,每个帧都有一个PDU,但一个FlexRay帧或许含有多个信号PDU.

  在FlexRay架构中,时序是确认的,而规划人员首要面对的不确认性便是帧打包和传输次序。轿车OEM厂商和规划人员要投入很多时刻来测验轿车一切或许 呈现的状况,以确认最坏状况下的行为,并保证信息传输有较大的安全规模。这意味着,为了保证较高的时序安全规模,不能占用数据总线的悉数容量。组成东西查 找具有类似途径以及关于在类似的帧时刻空地中进行打包和组织有时序要求的信号,以此来优化帧使用率。在运用明导的时序组成东西时,规划输入将包含信号和 PDU界说、帧的优先级和有关可行的信号途径的详细OEM规划决议计划。在生成完好的时序系统时要将这些都考虑进去。

  在装置一个彻底界说的通讯系统时会面对一个难题,即后续很难有架构上的改变,并或许需求对网络进行全面的从头规划,但传输的高速和确认性等优势让这种办法 对FlexRay运用构成了极大的吸引力,能够保证轿车的对安全要求十分高的功用。用该组成东西从头树立更先进的通讯系统能够缩短修正周期。

  FlexRay已开端在单通道高速动力传动、驾驭辅佐和进步舒适程度的轿车电子运用中大展身手。在BMW X5轿车中,FlexRay用于悬架操控之中,这样就能够在使用双通讯信道和总线监控把这种具有容错功用确实认性协议运用在安全驾驭功用中之前,让工程师和开发人员有一个逐步习惯的学习进程,降低了相关危险。

  在FlexRay运用的开发进程中,规划工程师能够经过五个根本过程来构建一个稳健的网络拓朴。

  过程1:首要有必要界说车辆底盘上节点的数量及其假定方位,然后才干确认完结无stub(一种被称为“菊花链”的拓朴结构)无源总线所需的线缆长度,该总线终端便是线缆终端处,如图1所示。假如线缆长度小于10米,则拓朴完结,其被以为可用于系列出产。

  过程2:一旦发现线缆长度大于10米,就应该考虑选用“自动星型”拓朴(参见图2)。假如线缆长度超越20米,则有必要引进自动星型了。最简略的自动 星型只要两个分支,把线束??为两个电气去耦部件。由于可经过NXP的TJA1080收发器(用于BMW X5的第一批同类器材)来增强自动星型,故所需收发器总数只增加了一个。

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