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FlexRay总线⽹络汽车FlexRay总线⽹络1.FlexRay总线定义FlexRay是⼀种⽤于汽车的⾼速可确定性的、具备故障容错的总线系统。
汽车中的控制器件、传感器和执⾏器之间的数据交换主要是通过CAN⽹络进⾏的。
然⽽新的X-by-wire系统设计思想的出现，导致车辆系统对信息传送速度尤其是故障容错与时间确定性的需求不断增加。
FlexRay通过在确定的时间槽中传送信息，以及在两个通道上的故障容错和冗余信息的传送，可以满⾜这些新增加的要求。
2.FlexRay总线⽹络特点FlexRay总线⽹络具有以下特点：1）数据传输速率⾼ FlexRay⽹络最⼤传输速率可达到10Mbit/s,双通道总数据传输可达到20Mbit/s，因此，应⽤在车载⽹络上，FlexRay的⽹络带宽可以是CAN⽹络的20倍。
2）可靠性好 FlexRay能够提供很多CAN⽹络所不具备的可靠性特点，尤其是FlexRay具备的冗余通信能⼒。
具有冗余数据传输能⼒的总线系统使⽤两个相互独⽴的信道，每个信道都由⼀组双线导线组成。
⼀个信道失灵时，该信道应传输的信息可在另⼀条没有发⽣故障的信道上传输，即每条信息读能在规定时间内进⾏传输。
3）确定性 FlexRay是⼀种时间触发式总线系统，他也可以通过时间触发⽅式进⾏部分数据传输。
在时间控制区域内，时隙分配给确定的信息。
⼀个时隙是指⼀个规定的时间段，该时间段对特定信息开放。
对时间要求不⾼的其他信息则在时间控制区域内传输。
确定性数据传输⽤于确保时间触发区域内的每条信息都能实现实时传输，即每条新新都能在规定的时间内进⾏传输。
4）灵活性灵活性是FlexRay总线的突出特点反映在以下⽅⾯：⽀持多种⽅式的⽹络拓扑结构，点对点连接、串级连接、主动星形连接、混合型连接等；信息长度可配置，可根据实际控制应⽤需求，为其设定相应的数据载荷长度；双通道拓扑可⽤以增加带宽，也可⽤于传输冗余的信息；周期内静态、动态信息传输的部分的时间都可随具体应⽤⽽改变。
FlexRay总线原理及应用1 FlexRay总线介绍1.1 FlexRay产生及发展随着汽车中增强安全和舒适体验的功能越来越多，用于实现这些功能的传感器、传输装置、电子控制单元(ECU)的数量也在持续上升。
如今高端汽车有100多个ECU，如果不采用新架构，该数字可能还会增长，ECU操作和众多车用总线之间的协调配合日益复杂，严重阻碍线控技术（X-by-Wire，即利用重量轻、效率高、更简单且具有容错功能的电气/电子系统取代笨重的机械/液压部分）的发展。
即使可以解决复杂性问题，传统的车用总线也缺乏线控所必需的确定性和容错功能。
例如，与安全有关的信息传递要求绝对的实时，这类高优先级的信息必须在指定的时间传输到位，如刹车，从刹车踏板踩下到刹车起作用的信息传递要求立即正确地传输不允许任何不确定因素。
同时，汽车网络中不断增加的通信总线传输数据量，要求通信总线有较高的带宽和数据传输率。
目前广泛应用的车载总线技术CAN、LIN等由于缺少同步性，确定性及容错性等并不能满足未来汽车应用的要求。
宝马和戴姆勒克莱斯勒很早就意识到了，传统的解决方案并不能满足汽车行业未来的需要，更不能满足汽车线控系统（X-by-Wire）的要求。
于是在2000年9月，宝马和戴姆勒克莱斯勒联合飞利浦和摩托罗拉成立了FlexRay联盟。
该联盟致力于推广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。
其具体任务为制定FlexRay需求定义、开发FlexRay 协议、定义数据链路层、提供支持FlexRay的控制器、开发FlexRay物理层规并实现基础解决方案。
1.2 FlexRay特点FlexRay提供了传统车通信协议不具备的大量特性，包括：(1)高传输速率：FlexRay的每个信道具有10Mbps带宽。
由于它不仅可以像CAN和LIN网络这样的单信道系统一般运行，而且还可以作为一个双信道系统运行，因此可以达到20Mbps的最大传输速率，是当前CAN最高运行速率的20倍。
FlexRay技术综述FlexRay 是一种用于汽车的高速可确定性的，具备故障容错的总线系统，它的基础源于戴姆勒?克莱斯勒公司(奔驰公司)的典型应用以及BMW公司(宝马公司)byteflignt通信系统开发的成功经验。
Byteflight是BMW公司专门为被动安全系统(气囊)而开发的，为了同时能够满足主动安全系统的需要，在Byteflight协议基础之上，被FlexRay协会进一步开发成了一个与确定性和故障容错有密切关系的，更可靠的高速汽车网络系统。
今天，BMW，Daimler? Chrysler，General Motors，Ford，Volkswagen和一些半导体公司如Bosch，freescale，Philips等组成了FlexRay联盟。
2006年应用FlexRay技术的汽车将进入市场。
如今，大多数汽车中的控制器件、传感器和执行器之间的数据交换，主要是通过CAN网络进行的。
然而新的x-by-wire系统设计思想的出现，导致了车辆系统对信息传送速度尤其是故障容错与时间确定性的需求的不断增加。
FlexRay通过在确定的时间槽中传递信息，以及在两个通道上的故障容错和冗余信息的传送，满足了这些新增加的要求。
传输介质的访问FlexRay符合TDMA(Time Division Multiple Access)的原则，部件和信息都被分配了确定的时间槽，在这期间它们可以唯一的访问总线。
时间槽是经固定的周期而重复的。
信息在总线上的时间是可以完全预测出来的，因而对总线的访问是确定性的。
不过，通过为部件和信息分配时间槽的方法来固定的分配总线带宽，其不利因素是导致总线的带宽没有被完全的利用。
出于这个考虑，FlexRay把周期分成了静态段和动态段，确定的时间槽适用于位于信息开始的静态段。
在动态段，时间槽是动态分配的。
每种情况下都只有一小段时间是允许唯一的总线访问的(这段时间称为"mini-slots")，如果在mini-slot中出现了总线访问，时间槽就会按照需要的时间来扩展。
flexray总线原理FlexRay总线是一种新型的高速、实时、可靠的数据通信总线，它的出现填补了CAN总线在某些方面的不足，其主要应用于汽车电子控制系统中。
本文将从FlexRay总线的概念、特征、协议结构、数据传输方法和误码率等方面详细介绍FlexRay总线的原理。
一、FlexRay总线的概念FlexRay总线是一种高速、实时、可靠的数据通信总线。
它可以支持大规模的分布式控制系统，并提供可靠的数据传输服务。
FlexRay总线还支持多协议和多车型的适配能力，能够适应各种不同要求的汽车电子控制应用场景。
二、FlexRay总线的特征1. 高速：FlexRay总线的数据传输速率最高可达10Mbps，比CAN总线的速率高出数倍，可以满足更高的数据传输需求。
2. 实时性强：FlexRay总线具有高精度的时钟同步机制和严格的时间戳标记机制，实时性较为优异，能够满足实时性要求高的控制系统的需求。
3. 可靠：FlexRay总线采用了冗余机制，并支持双节点和多节点之间的数据冗余传输，大大提高了数据传输的可靠性和容错性。
4. 灵活性高：FlexRay总线可以通过配置不同的协议参数，实现灵活的配置，以适应不同车型、控制系统和应用场景。
三、FlexRay总线的协议结构FlexRay总线的协议结构分为物理层、帧封装层和协议控制层三个部分。
1. 物理层：物理层规定了FlexRay总线的电气特性和传输方式。
物理层一般由传输介质、传输速率、线缆拓扑和线缆分布等因素组成。
2. 帧封装层：帧封装层规定了FlexRay总线数据传输的格式和方式。
帧封装的数据格式标准化，其协议规定了帧的长度和格式。
3. 协议控制层：协议控制层规定了FlexRay总线中节点的控制逻辑和数据传输机制。
该层关注的重点是如何正确地控制节点之间的通信和数据传输，包括时钟同步、消息传输、错误检测和容错等。
四、FlexRay总线的数据传输方法FlexRay总线采用了效率高、灵活性强的时间分割多路复用（TDM）和事件触发方式的数据传输方法。
FlexRay总线原理及应用1 FlexRay总线介绍1.1 FlexRay产生及发展随着汽车中增强安全和舒适体验的功能越来越多，用于实现这些功能的传感器、传输装置、电子控制单元(ECU)的数量也在持续上升。
如今高端汽车有100多个ECU，如果不采用新架构，该数字可能还会增长，ECU操作和众多车用总线之间的协调配合日益复杂，严重阻碍线控技术（X-by-Wire，即利用重量轻、效率高、更简单且具有容错功能的电气/电子系统取代笨重的机械/液压部分）的发展。
即使可以解决复杂性问题，传统的车用总线也缺乏线控所必需的确定性和容错功能。
例如，与安全有关的信息传递要求绝对的实时，这类高优先级的信息必须在指定的时间内传输到位，如刹车，从刹车踏板踩下到刹车起作用的信息传递要求立即正确地传输不允许任何不确定因素。
同时，汽车网络中不断增加的通信总线传输数据量，要求通信总线有较高的带宽和数据传输率。
目前广泛应用的车载总线技术CAN、LIN等由于缺少同步性，确定性及容错性等并不能满足未来汽车应用的要求。
宝马和戴姆勒克莱斯勒很早就意识到了，传统的解决方案并不能满足汽车行业未来的需要，更不能满足汽车线控系统（X-by-Wire）的要求。
于是在2000年9月，宝马和戴姆勒克莱斯勒联合飞利浦和摩托罗拉成立了FlexRay联盟。
该联盟致力于推广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。
其具体任务为制定FlexRay需求定义、开发FlexRay 协议、定义数据链路层、提供支持FlexRay的控制器、开发FlexRay物理层规范并实现基础解决方案。
1.2 FlexRay特点FlexRay提供了传统车内通信协议不具备的大量特性，包括：(1)高传输速率：FlexRay的每个信道具有10Mbps带宽。
由于它不仅可以像CAN和LIN网络这样的单信道系统一般运行，而且还可以作为一个双信道系统运行，因此可以达到20Mbps的最大传输速率，是当前CAN最高运行速率的20倍。
FlexRay总线通讯板广告（一）FlexRay总线介绍简介FlexRay是一种高速高可靠性的双通道总线系统，它能够提供充足的带宽、实时响应能力、冗余传输和故障容错机制，以解决目前广泛使用的CAN、LIN等总线系统在传输能力和可靠性等方面不足的问题。
特性●高传输速率单个通道上的数据速率最大可达10Mbps，两个通道的总数据速率可达到20 Mbps。
●高实时性和总线负载率支持同步（实时）和异步数据传输,支持时间触发和事件触发传输机制。
采用时间触发方式，能在总线上获得无竞争、无延时的通讯模式，总线负载可达90%以上，可有效的利用介质的物理带宽。
事件触发方式，可以满足在通讯周期内出现的不同带宽需求和随机通讯要求。
●高可靠性数据帧提供24位CRC（循环冗余校验码），具备故障容限功能。
双通道冗余总线传输，可通过硬件完全复制网络配置，并进行进度监测，提高了容错能力，增强了系统可靠性。
●灵活的拓扑结构支持星型、总线型和混合型网络拓扑结构，在混合型拓扑结构中节点个数可达64个。
支持点对多点的多主机传输方式，在在主动星型节点之间总线距离可达22米。
典型总线对比应用首个FlexRay应用产品Adaptive Drive已在BMW公司X5运动型多功能轿车上投入使用。
日本WITZ和阳光技研与瑞萨科技等公司合作，试制了采用控制类车内LAN接口标准“FlexRay”的电动车。
在未来几年中，FlexRay以汽车线控操作(X-by-Wire)为起点，将逐步覆盖到各种车辆类型的车载网络中，并推广到其它通讯控制领域，成为车辆电子和工业控制的广泛应用标准。
（二）FlexRay产品简介FlexRay总线通讯接口板1）FlexRay - PCI通讯接口板实现FlexRay总线与PCI总线之间的数据交换。
支持最新的FlexRay v2.1版协议。
两路FlexRay通道，传输速率在500Kb/s～10Mb/s之间可选。
支持FlexRay双通道冗余通讯，支持分布式多主机局域网络配置。
汽车总线技术FlexRay总线原理及应用介绍1 FlexRay 总线介绍1.1 FlexRay 产生及发展随着汽车中增强安全和舒适体验的功能越来越多，用于实现这些功能的传感器、传输装置、电子控制单元(ECU)的数量也在持续上升。
如今高端汽车有 100 多个 ECU，如果不采用新架构，该数字可能还会增长， ECU 操作和众多车用总线之间的协调配合日益复杂，严重阻碍线控技术（X-by-Wire，即利用重量轻、效率高、更简单且具有容错功能的电气/电子系统取代笨重的机械/液压部分）的发展。
即使可以解决复杂性问题，传统的车用总线也缺乏线控所必需的确定性和容错功能。
例如，与安全有关的信息传递要求绝对的实时，这类高优先级的信息必须在指定的时间内传输到位，如刹车，从刹车踏板踩下到刹车起作用的信息传递要求立即正确地传输不允许任何不确定因素。
同时，汽车网络中不断增加的通信总线传输数据量，要求通信总线有较高的带宽和数据传输率。
目前广泛应用的车载总线技术CAN、 LIN 等由于缺少同步性，确定性及容错性等并不能满足未来汽车应用的要求。
宝马和戴姆勒克莱斯勒很早就意识到了，传统的解决方案并不能满足汽车行业未来的需要，更不能满足汽车线控系统（X-by-Wire）的要求。
于是在 2000 年 9 月，宝马和戴姆勒克莱斯勒联合飞利浦和摩托罗拉成立了 FlexRay 联盟。
该联盟致力于推广 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。
其具体任务为制定 FlexRay 需求定义、开发 FlexRay协议、定义数据链路层、提供支持 FlexRay 的控制器、开发 FlexRay 物理层规范并实现基础解决方案。
1.2 FlexRay 特点FlexRay 提供了传统车内通信协议不具备的大量特性，包括：(1)高传输速率：FlexRay 的每个信道具有 10Mbps 带宽。
由于它不仅可以像 CAN 和 LIN 网络这样的单信道系统一般运行，而且还可以作为一个双信道系统运行，因此可以达到 20Mbps 的最大传输速率，是当前 CAN 最高运行速率的 20 倍。
flexray在汽车传感器总线上的研究与应用FlexRay是一种高速实时总线通信协议，特别适用于汽车电子系统中的高带宽和实时性要求。
本文将探讨FlexRay在汽车传感器总线上的研究和应用。
随着汽车电子系统的不断发展，传感器在车辆中的应用越来越重要。
传感器通过感知各种车辆参数，如速度、转向角度、刹车压力等，为车辆控制系统提供准确的反馈。
然而，由于传感器数量和种类的不断增加，以及其实时性和可靠性的要求，传感器总线系统已成为现代汽车电子系统的核心。
传统的汽车传感器总线系统，如Controller Area Network（CAN）和Local Interconnect Network（LIN），已经无法满足高带宽和实时性的要求。
因此，FlexRay的出现填补了这一空白，成为了传感器总线系统的理想选择。
FlexRay具有以下几个优点，使其在汽车传感器总线系统中具有独特的优势。
首先，FlexRay的带宽非常高，能够支持大量的传感器和数据流。
例如，FlexRay可以支持高分辨率的摄像头传输图像数据，以及高精度的雷达数据传输。
这对于汽车自动驾驶系统等应用非常重要。
其次，FlexRay提供了非常高的实时性能。
它具有硬实时特性，能够满足系统对实时性的严格要求。
这对于传感器数据的准确处理至关重要，尤其是在安全关键应用中，如防碰撞系统。
此外，FlexRay具有冗余设计和错误检测机制，以确保数据传输的可靠性。
它使用了循环冗余校验（CRC）和数据冗余（Redundancy）。
这些机制可以有效地检测和纠正数据错误，提高了系统的可靠性和稳定性。
近年来，研究人员在汽车传感器总线系统的设计和应用方面进行了大量的工作。
他们探索了FlexRay与其他总线系统的结合，如CAN 和LIN。
这些研究旨在提高总线系统的性能和可靠性，并实现更复杂的汽车应用，如智能交通系统和车辆联网。
另外，利用FlexRay的高带宽和实时性能，研究人员还开展了许多关于传感器数据处理和传输的工作。
FlexRay新一代车载总线，具备高传输速率、硬实时、安全性和灵活性的特点。
采用周期通信的方式，一个通信周期可以划分为静态部分、动态部分、特征窗和网络空闲时间4个部分。
静态部分和动态部分用来传输总线数据，即FlexRay报文。
特征窗用来发送唤醒特征符和媒介访问检测特征符。
网络空闲时间用来实现分布式的时钟同步和节点参数的初始化。
（2）通信调度灵活性。
FlexRay总线在一个通信周期采用了两种接入时序：静态部分采用时分多址（TDMA）的接入时序，动态部分采用柔性时分多址（FTDMA）的接入时序。
静态部分将通信时间划分为多个等时长的静态时隙，不同帧ID的静态帧在相应ID的时隙内发送，实现了报文发送的确定性。
动态部分将通信时间划分为多个等时长的微时隙，不同帧ID的动态帧在相应ID的动态时隙内发送。
一个动态时隙可以占用一个或多个微时隙，动态帧的发送时间并不确定，根据动态部分的负载情况可能延后发送，甚至延后到下一周期。
FlexRay总线协议适用于分布式控制网络，在通信调度表的实现和时钟同步方面均采用了分布式的控制方式，即网络中不存在Master或Slave节点。
FlexRay协议标准中定义了同步和异步帧传输，同步传输中保证帧的延迟和抖动，异步传输中有优先次序，还有多时钟同步，错误检测与避免，编码解码，物理层的总线监控设备等。
FlexRay具有高速、可靠及安全的特点. FlexRay在物理上通过两条分开的总线通信，每一条的数据速率是10MBit/s。
FlexRay还能够提供很多网络所不具有的可靠性特点。
尤其是FlexRay具备的冗余通信能力可实现通过硬件完全复制网络配置，并进行进度监测。
FlexRay同时提供灵活的配置，可支持各种拓扑，如总线、星型和混合拓扑。
FlexRay本身不能确保系统安全，但它具备大量功能，可以支持以安全为导向的系统（如线控系统）的设计。
FlexRay导线控制应用的例子包括：线控操作转向：典型的是使用电子控制单元。
FlexRay汽车总线浅析（下）作者：暂无来源：《汽车维修与保养》 2018年第6期(接2018年第4期)(6)FlexRay总线终端电阻在汽车网络系统中，为了避免信息传到终端反射回来，对正在传输的信息造成干扰和影响，CAN总线联网系统一般在传输终端设置终端电阻器(图13)，FlexRay总线也不例外，其终端也设置了终端电阻，终端电阻器的阻值由数据传输速率和导线长度决定。
如果一个总线驱动器BD上仅连接一个控制模块，则在总线和控制模块的接口各设置一个终端电阻。
如果控制模块上的接口不是物理终止节点，每个总线路径两端的组件则以终端电阻终止(图14)。
二、 FlexRay总线拓扑1.线性总线拓扑结构线性拓扑结构在CAN总线中使用比较广泛，在FlexRay总线中，线性拓扑结构仅适用于电气数据传输。
线性拓扑结构中所有控制单元(SG1……SG3)都通过铜芯双绞线连接。
相同的信息在两根导线上传输，但其电压电平不同，所传输的差动信号对干扰不敏感。
图15(可选择冗余信道；可延用当前的物理层)、16为FlexRay总线型拓扑结构图。
2.星形总线拓扑结构在星形总线拓扑结构中，控制单元(SG2……SG5)分别通过一个独立的导线与中央主控控制单元(SG1)连接。
星形拓扑结构既适合于电气数据传输，也适合于光学数据传输。
使用星型拓扑可解决容错问题，如果出现意外情况，星型的支路可以有选择地切断。
如果无源总线线缆长度超过规定限制，星型拓扑还可以用作复制器。
图17(可选择冗余信道；点对点形式的物理连接)、18为FlexRay星型拓扑结构图。
3.混合型总线拓扑结构在混合总线拓扑结构中一个总线系统内可使用不同的拓扑结构，比如，一部分采用线性结构，另一部分则采用星形结构。
图19、20为混合型拓扑结构图。
三、 FlexRay总线的故障诊断与检测1.FlexRay总线故障成因( 1 ) 电源故障。
如果汽车电源系统提供的工作电压低于FlexRay总线节点(控制模块)的正常工作电压, 节点(ECU/Node)可能短暂地停止工作, 从而造成整个车载网络系统暂时无法通信。
FlexRay总线原理及应用1 FlexRay总线介绍1.1 FlexRay产生及发展随着汽车中增强安全和舒适体验的功能越来越多，用于实现这些功能的传感器、传输装置、电子控制单元(ECU)的数量也在持续上升。
如今高端汽车有100多个ECU，如果不采用新架构，该数字可能还会增长，ECU操作和众多车用总线之间的协调配合日益复杂，严重阻碍线控技术（X-by-Wire，即利用重量轻、效率高、更简单且具有容错功能的电气/电子系统取代笨重的机械/液压部分）的发展。
即使可以解决复杂性问题，传统的车用总线也缺乏线控所必需的确定性和容错功能。
例如，与安全有关的信息传递要求绝对的实时，这类高优先级的信息必须在指定的时间内传输到位，如刹车，从刹车踏板踩下到刹车起作用的信息传递要求立即正确地传输不允许任何不确定因素。
同时，汽车网络中不断增加的通信总线传输数据量，要求通信总线有较高的带宽和数据传输率。
目前广泛应用的车载总线技术CAN、LIN等由于缺少同步性，确定性及容错性等并不能满足未来汽车应用的要求。
宝马和戴姆勒克莱斯勒很早就意识到了，传统的解决方案并不能满足汽车行业未来的需要，更不能满足汽车线控系统（X-by-Wire）的要求。
于是在2000年9月，宝马和戴姆勒克莱斯勒联合飞利浦和摩托罗拉成立了FlexRay联盟。
该联盟致力于推广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。
其具体任务为制定FlexRay需求定义、开发FlexRay 协议、定义数据链路层、提供支持FlexRay的控制器、开发FlexRay物理层规范并实现基础解决方案。
1.2 FlexRay特点FlexRay提供了传统车内通信协议不具备的大量特性，包括：(1)高传输速率：FlexRay的每个信道具有10Mbps带宽。
由于它不仅可以像CAN和LIN网络这样的单信道系统一般运行，而且还可以作为一个双信道系统运行，因此可以达到20Mbps的最大传输速率，是当前CAN最高运行速率的20倍。
flexray在汽车传感器总线上的研究与应用随着汽车技术的进步和发展，自动驾驶和智能汽车等新兴技术逐渐走入人们的生活，对汽车传感器总线的要求也越来越高。
传感器总线在汽车系统中扮演着重要的角色，能够实现不同传感器之间的快速和可靠的通信，从而提高汽车的安全性和性能。
在汽车传感器总线技术中，FlexRay（灵活射频总线）是一种广泛使用的标准。
FlexRay总线是一种高速、高带宽、实时性强的总线协议，能够满足自动驾驶等高要求的应用场景。
下面将从研究与应用两个方面来介绍FlexRay在汽车传感器总线上的相关情况。
一、研究方面：1. FlexRay总线协议研究：对FlexRay总线协议的研究是了解FlexRay的基础。
研究人员可以通过深入了解FlexRay总线的工作原理、报文结构、网络通信等方面，来对FlexRay进行分析和优化。
2.性能优化：在实际应用中，可能会遇到FlexRay传输速率不足、网络容量不足等问题。
研究人员可以通过优化FlexRay总线的工作参数、改进FlexRay网络拓扑结构等方面来提高其性能。
3.安全性研究：安全性是汽车传感器总线的重要指标之一。
研究人员可以通过对FlexRay网络的安全性分析，发现潜在的攻击方法和防范措施，提高汽车传感器总线的安全性。
4.网络管理与诊断：在实际应用中，需要对FlexRay网络进行管理和诊断，确保其正常工作。
研究人员可以研究FlexRay总线的网络管理与诊断方法，提供对FlexRay网络的监控和故障诊断能力。
二、应用方面：1. ADAS（高级驾驶辅助系统）：FlexRay总线可以实现不同传感器之间的快速和可靠通信，从而支持ADAS系统的实时性要求。
通过FlexRay总线，可以将传感器的数据及时传输给控制单元，从而实现智能的驾驶辅助功能。
2.自动驾驶：自动驾驶是当今汽车行业的热门话题，而实现自动驾驶需要高度可靠的传感器总线。
FlexRay总线可以满足自动驾驶系统对高速、高带宽、实时性强的要求，从而支持自动驾驶系统的实现。
FlexRay 总线通信结构1. 概述FlexRay 是一种先进的汽车网络通信协议，它提供了高速、可靠的数据传输，适用于汽车电子系统中对实时性和可靠性要求较高的应用。
本文将介绍 FlexRay 总线通信结构，包括其物理层、数据链路层和应用层的组成和工作原理。
2. 物理层FlexRay 的物理层采用了双线路结构，分为 A 线和 B 线，每条线上都有传输数据的通道。
这种双线路结构既提高了通信的可靠性，又保证了即使一条线路出现故障，通信仍然可以顺利进行。
在物理层上，FlexRay 还采用了特殊的电气特性，例如使用了低电压差分信号传输技术，以提高抗干扰能力和降低功耗。
3. 数据链路层FlexRay 的数据链路层采用了基于时隙的通信方式，它将总线的时间划分为多个时隙，每个时隙用于传输特定类型的数据。
数据链路层通过时隙静态分配和动态分配的方式，实现了对不同类型数据的灵活处理。
FlexRay 数据链路层还支持定时和事件触发的数据传输方式，以适应不同实时性要求的应用场景。
4. 应用层FlexRay 的应用层通过在数据帧中携带信号，实现了对汽车电子系统中各种传感器和执行器的控制和监测。
应用层的协议栈包括了网络管理协议、传输协议和应用协议，它们共同实现了对数据的灵活处理和对通信的可靠管理。
5. 结语FlexRay 总线通信结构通过其先进的物理层、灵活的数据链路层和强大的应用层，实现了对汽车电子系统中复杂数据通信的高效管理。
这种通信结构的出现，不仅提高了汽车电子系统的可靠性和实时性，还为智能汽车的发展提供了坚实的技术支持。
FlexRay 总线通信结构6. 数据帧格式FlexRay 使用了灵活的数据帧格式，其中包含了数据和控制信息。
数据帧分为静态数据帧和动态数据帧，静态数据帧用于周期性传输实时性要求较高的数据，而动态数据帧则用于不确定时刻需要传输的数据。
数据帧中的控制信息包括特定的标识符、时隙偏移等，这些信息在FlexRay 网络中起着重要的作用，可以帮助节点识别数据帧并进行正确的处理和传输。
FlexRay汽车通信总线介绍及测试环境综述FlexRay通信总线是由多个汽车制造商和领先的供应商共同开发的确定性、容错和高速总线系统。
FlexRay满足了线控应用（即线控驱动、线控转向、线控制动等）的容错性和时间确定性的性能要求，本文介绍FlexRay的基础知识。
为了使汽车继续提高安全性、提升性能、减少环境影响并增强舒适性，必须提高汽车电子控制单元（ECU）之间传送数据的速度、数量和可靠性。
先进的控制和安全系统(结合了多个传感器、执行器和电子控制单元)开始要求同步功能和传输性能超过现有标准的控制器局域网（CAN）所能提供的性能。
随着带宽需求的增长和各种先进功能的实现，汽车工程师急需下一代嵌入式网络。
经过OEM厂商、工具供应商和最终用户的多年合作，FlexRay标准已经成为车载通信总线，以应对下一代车辆中的这些新的挑战。
FlexRay还能够提供很多CAN网络不具有的可靠性特点，尤其是FlexRay 具备的冗余通信能力可实现通过硬件完全复制网络配置，双通道冗余进行数据通信。
FlexRay同时提供灵活的配置，可支持各种拓扑，如总线、星型和混合拓扑。
设计人员可以通过结合两种或两种以上的该类型拓扑来配置分布式系统。
了解FlexRay的工作原理对工程师在车辆设计和生产过程的各个方面都至关重要。
本文将解释FlexRay的核心概念。
FlexRay基础FlexRay的许多方面旨在降低成本，同时在恶劣的环境中提供最佳性能。
FlexRay使用非屏蔽双绞线电缆将节点连接在一起，FlexRay总线可以由一对或两对电缆组成的单通道和双通道组成。
每对线缆上的差分信号减少了外部噪声对网络的影响，而无需昂贵的屏蔽层。
大多数FlexRay节点通常还具有可用于收发器和微处理器的电源线和地线。
双通道配置可提高容错能力或增加带宽。
大多数第一代FlexRay网络仅利用一个信道来降低布线成本，但是随着应用程序对复杂性和安全性要求的提高，未来的网络将同时使用这两个信道。
FlexRay总线要求信号线两边端接电阻，仅多分支总线上的末端节点需要端接，端接太多或太少都会破坏FlexRay网络。
尽管特定的网络实现有所不同，但典型的FlexRay网络的电缆阻抗在80到110欧姆之间，并且端节点端接以匹配该阻抗。
将FlexRay节点连接到测试装置时，终端电阻是造成网络通讯失败的最常见原因之一。
基于PC的现代FlexRay接口可能包含板上端接电阻器，以简化布线。
FlexRay拓扑和布局FlexRay，CAN和LIN与更传统的网络（如以太网）的区别之一是其拓扑结构或网络布局。
FlexRay支持简单的多点无源连接以及更复杂的有源星形连接。
根据车辆的布局和FlexRay的使用水平，选择正确的拓扑有助于设计人员针对给定的设计优化成本、性能和可靠性。
总线型网络FlexRay通常用于简单的多点总线拓扑结构中，该拓扑结构具有将多个ECU连接在一起的单根网络电缆。
这是CAN和LIN使用的相同拓扑，并且是OEM熟悉的拓扑，使其成为第一代FlexRay车辆中流行的拓扑。
每个ECU可以“分支”到离总线核心“主干”很小的距离。
网络的末端安装了终端电阻，可消除信号反射问题。
由于FlexRay在高频率下运行，与CAN的1 Mbit相比，高达10 Mbit / s，因此FlexRay设计人员要非常小心地正确端接和布置网络，以避免信号完整性问题。
多点总线形式也非常适合通常具有相似布局类型的车辆线束，从而简化了安装并减少了整车的布线。
星型网络FlexRay标准还支持星型网络的配置，该配置由连接到中央活动节点的各个链接组成。
该节点在功能上类似于PC以太网中的集线器。
主动星型配置使得可以在更长的距离上运行FlexRay网络，或者以某种方式分割网络，从而在部分网络出现故障时使其更加可靠。
如果星型分支之一被切断或短路，则另一分支将继续起作用。
由于长距离的导线往往会传导更多的环境噪声，例如大型电动机的电磁辐射，因此使用多条分支可减少一段电缆的裸线数量，并有助于提高抗噪能力。
混合型网络可以将总线拓扑和星形拓扑组合在一起以形成混合拓扑。
未来的FlexRay 网络将可能由混合网络组成，以利用总线拓扑的易用性和成本优势，同时在车辆需要的地方应用星型网络的性能和可靠性。
FlexRay协议FlexRay协议是一种独特的时间触发协议，它提供两种方式处理数据，一种是可确定性的时间范围（低至微秒）内到达的确定性数据，还有可处理多种帧的类似CAN的动态事件驱动数据。
FlexRay通过预设的通信周期实现了核心静态帧和动态帧的这种混合，该通信周期为静态和动态数据提供了预定义的空间。
网络设计者根据网络需求配置总线周期分配。
CAN总线仅需要知道正确的波特率即可进行通信，但FlexRay网络上的节点必须知道如何配置网络的所有部分才能进行通信。
与任何多点总线一样，一次只有一个节点可以将数据写入总线。
如果要同时写入两个节点，则会导致总线争用，并且数据会损坏。
有多种用于防止总线争用的方案，例如，CAN使用了一种仲裁方案，如果节点看到在总线上发送的具有更高优先级的消息，则它们将让位于其他节点。
尽管这种技术灵活且易于扩展，但它不允许很高的数据速率，并且不能保证及时提供数据。
FlexRay使用时分多址或TDMA方案管理多个节点。
每个FlexRay节点都同步到相同的时钟，并且每个节点都等待其轮流写入总线。
因为时序在TDMA方案中是一致的，所以FlexRay能够保证确定性或数据传递到网络上节点的一致性。
这为依赖节点之间最新数据的系统提供了许多优势。
嵌入式网络与基于PC的网络的不同之处在于，它们具有封闭的配置，并且一旦在生产产品中组装后就不会更改。
这消除了在运行时自动发现和配置设备的其他机制的需要，就像PC在加入新的有线或无线网络时所做的一样。
通过提前设计网络配置，网络设计师可以节省大量成本并提高网络可靠性。
为了使FlexRay等TDMA网络正常工作，必须正确配置所有节点。
FlexRay标准适用于许多不同类型的网络，并允许网络设计人员在网络更新速度、确定性、数据量和动态数据量以及其他参数之间进行权衡。
每个FlexRay 网络都可能不同，因此必须在每个节点都使用正确的网络参数进行编程之后才能参与总线。
为了促进维护节点之间的网络配置，FlexRay委员会标准化了一种在工程过程中用于存储和传输这些参数的格式。
现场总线交换格式或FIBEX文件是ASAM定义的标准，允许网络设计人员、原型设计人员、验证人员和测试人员轻松共享网络参数并快速配置ECU、测试工具、硬件在环仿真系统和以便于轻松访问总线。
通讯周期FlexRay通信周期是FlexRay总线内介质访问的基本要素。
设计网络时，周期的持续时间是固定的，但通常为1-5毫秒左右。
通讯周期内划分为四个主要部分：图1 通讯周期静态段为固定时间到达的确定性数据预留的时隙。
动态段动态段的行为类似于CAN，可用于不需要确定性的各种基于事件的数据。
符号窗口通常用于网络维护和启动网络的信号。
网络空闲时间已知的空闲时间用于维持节点时钟之间的同步。
图2. FlexRay通讯周期的细节FlexRay网络上最小的实际时间单位是一个宏刻度。
FlexRay控制器主动进行自我同步并调整其本地时钟，以便在整个网络的每个节点上的同一时间点都出现宏刻度。
虽然可以为特定网络配置，但宏刻度通常为1微秒长。
由于宏刻度是同步的，因此依赖它的数据也将同步。
1. 静态段图3 展示4个ECU设备在静态时隙发送数据静态段（表示为帧的蓝色部分）是循环中专用于调度许多时间触发帧的空间。
该段分为多个时隙，每个时隙包含一个保留的数据帧。
当每个时隙到达时，保留的ECU有机会将其数据传输到该时隙中。
一旦超过该时间，ECU必须等到下一个周期才能在该时隙中传输其数据。
因为在周期中知道了确切的时间点，所以数据是确定性的，程序也确切地知道数据是否有更新。
这在计算依赖于一致间隔数据的控制回路时非常有用。
图3说明了一个简单的网络，其中4个ECU使用了8个静态时隙。
实际的FlexRay网络可能包含多达几十个静态时隙。
图4 展示缺少ECU2和4的静态时隙如果ECU离线或决定不传输数据，则其时隙将保持打开状态，并且未被其他任何ECU使用，如图4所示。
2. 动态段图5 带有一个ECU广播数据的FlexRay动态插槽的图示大多数嵌入式网络都是由少量的高速消息和大量的低速、不太重要的消息组成。
为了容纳各种数据而又不因过多的静态时隙而减慢FlexRay周期，动态段允许偶尔传输数据。
该段的长度是固定的，因此每个周期可放入动态段的固定数据量是有限的。
为了确定数据的优先级，将微时隙（minislot）预分配给在动态段中适合传输的每个数据帧。
微时隙的长度刻度通常为1微秒。
较高优先级的数据会收到一个靠近动态帧开始的微时隙。
一旦微时隙达到，ECU便有短暂的机会广播其帧。
如果不广播，它将丢失其在动态帧中的位置，并出现下一个微时隙。
此过程将向下移动至微时隙，直到ECU选择广播数据为止。
在广播数据时，后面的微时隙必须等待，直到ECU完成其数据广播。
如果动态帧窗口结束，则优先级较低的微时隙必须等到下一个周期再广播一次。
图6。
动态时隙图示，展示出ECU#2和ECU#3在其微时隙中广播，并且没有时间留给较低优先级的微时隙。
图5显示了ECU#1在它的微时隙中的广播，因为前4个微时隙选择不广播。
图6显示了ECU#2和ECU#3使用前两个minislot，没有时间让ECU#1广播。
ECU#1必须等待下一个循环广播。
动态段的最终结果是一个类似于CAN使用的仲裁方案的办法。
3. 符号窗口符号窗口主要用于维护和识别特殊循环，如冷启动循环。
大多数高级应用程序不与符号窗口交互。
4. 网络空闲时间网络空闲时间是由ECU预先定义的已知长度。
ECU利用这个空闲时间来调整在前一个周期中可能发生的任何漂移。
数据安全和错误处理FlexRay网络通过允许单通道或双通道通信提供可扩展的容错能力。
对于安全性至关重要的应用程序，连接到总线的设备可以使用两个通道来传输数据。
然而，当不需要冗余时，也可以仅连接一个通道，或者通过使用两个通道传输非冗余数据来增加带宽。
在物理层内，FlexRay通过独立的总线守护程序提供快速的错误检测和信令，以及错误抑制。
总线守护程序是物理层上的一种机制，用于保护信道免受与群集通信时间表不符的通信所引起的干扰。
帧格式图7 FlexRay帧格式细节静态或动态段的每个时隙都包含一个FlexRay帧。
帧被分为三个部分：帧头、有效负载和帧尾。
帧头图8 FlexRay帧的位级分解排序。
有效负载长度包含在帧中传输的数据字数。
帧头CRC用于检测传输过程中的错误。
周期计数包含一个计数器的值，该值在每次通信周期开始时递增。
