FLEXRAY总线培训大纲

FlexRay总线知识要点基本概念：1、FlexRay时隙FlexRay对通信过程划分的时间段，在这些时间段上，控制器按一定要求或条件访问通信媒体。

2、TDMA时分多址Time Division Multiple Access 时分多址。

把时间分割成周期性的帧(Frame)，每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各终端的信号而不混扰。

同时，基站发向各终端的信号都按顺序安排在予定的时隙中传输，各终端只要在指定的时隙内接F收。

3、FlexRay的FTDMAFTDMA是FlexRay的动态部分采用的媒介访问方式，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。

基于FTDMA的动态帧的使用有效地提高了总线的实际带宽，适用于发送对实时性要求不高的事件型报文，例如诊断报文、标定报文。

4、通信周期FlexRay一个信息传送的周期称为通信周期。

一个通信周期有静态和动态两个部分构成。

5、通信周期静态部分在这一部分中，信息按照固定的、事先定义的TDMA方式传送6、通信周期动态部分在这一部分，信息按最小时隙算法发送，按信息标识符的优先级确定发送的顺序。

7、总线监控器BG用于避免通道定时和同步错误的一个独立部分，它与一个通信控制器和一个微控制器相连，必须独立于其他的通信控制器。

8、相位偏差时间偏差可以分为相位（offset）和频率(rate)偏差。

相位偏差是两个时钟在某一特定时间的绝对差别。

9、频率偏差频率偏差是相位偏差随着时间推移的变化，它反映了相位偏差在特定时间的变化。

知识点：1、FlexRay数据帧结构数据帧组成：☐起始段（Header segment）☐净荷段(Payload segment)➢静态帧➢动态帧☐结束段（Trailer Segment）2、FlexRay技术特点◆高通信速率☐单通道最高10Mbps☐双通道非冗余可达20Mbps◆确定性基于TDMA媒体访问方式的时间触发通信机制。

通信协议标准FlexRay总线的功能安全性详解在汽车中采用电子系统已经有几十年的历史，它们使汽车安全、节能与环保方面的性能有大幅度的提高。

随着研究的深入，许多系统需要共享和交换信息，为了节省线缆，就形成了依赖于通信的分布式嵌入系统。

目前，世界上90%的都采用基于CAN总线的系统。

FlexRay是下一代通信协议事实上的标准，它的功能安全性如何是至关重要的。

1 IEC61508功能安全的要求目前车控系统正在向线控技术（xbywire）过渡，例如线控转向与线控刹车。

线控系统最终目标是取消机械后备，因为取消这些后备可以降低成本，增强设计的灵活性，扩大适用范围，为以后新添功能创造条件。

但是取消机械后备就对电子系统的可信赖性（dependability）要求大为提高。

车是一个运动的物体，处于运动的环境之中，它因故障可能伤及自身及别人。

取消机械后备，就将电子系统由今天的故障静默（failsilent）要求提升到故障仍工作（failoperational）的要求。

国际上对工业应用的功能安全要求已制定了标准IEC61508，它主要关心被控设备及其控制系统的安全。

虽然它也适用于汽车，但汽车不仅有上述功能安全问题，而且要关心由于功能变化造成的整车系统安全，所以汽车业内正在制定相应的标准ISO26262。

汽车的功能安全等级分为4级，要求最高的是 ASILD，相应的失效概率＜10-8/h，它相当于IEC61508的SIL3。

根据实践经验，分配给通信的失效概率＜10-10/h。

有关这方面的介绍可参见参考文献。

现在安全攸关的应用系统的范围有所扩大，以前不算在内的一些系统现在都要算了。

例如安全预先动作系统（presafe）中座椅调整子系统、刹车辅助系统中的灯光控制子系统、碰撞后telematic自动呼叫求援的子系统，都将视为安全攸关系统。

1.1 引起系统安全风险的通信故障通信故障有5种表现形式，第1种是造成值域的错误。

第2种是造成时域的错误，这是工业不同于民用的部分。

车联网技术基础Internetof Vehicle课程编号：学分：2学时：30（其中：讲课学时：30实验学时：0上机学时：0课外: 0）先修课程：电工电子技术微机原理及应用适用专业：车辆工程教材：暂无开课学院：汽车学院一、课程性质《车联网技术》是指车与车、车与路、车与人、车与传感设备等交互，实现车辆与公众网络通信的动态移动通信系统。

它可以通过车与车、车与人、车与路互联互通实现信息共享，收集车辆、道路和环境的信息，并在信息网络平台上对多源采集的信息进行加工、计算、共享和安全发布，根据不同的功能需求对车辆进行有效的引导与监管，以及提供专业的多媒体与移动互联网应用服务。

二、课程任务1.知识方面1.1了解车联网基本概念1.2掌握车载几种有线网络的基本结构1.3掌握支持车联网的几种无线网络架构1.4了解车联网的应用2.能力与素质方面2.1具有从事工程工作所需的相关数学、自然科学知识。

2.2掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识；了解本专业前沿发展现状和趋势。

2.3具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力。

2.4掌握文献减缩、资料查询获取相关信息的基本方法。

三、课程内容及要求第一章绪论（一）教学内容（1）物联网的概念（2）智能交通（3）车联网及其在智能交通中的应用（二）教学要求知识要求（1）了解车联网的概念。

（2）了解智能交通的基本组成能力和素质要求（1）掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识，了解本专业前沿发展现状和趋势。

(2)掌握文献减缩、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法（三）重点与难点1.重点（1）智能交通的几个相关概念；2.难点（1）智能交通的几个相关概念；第二章车载现场总线技术（一）教学内容（1）车载总线概述（2）CAN总线基础1、CAN总线协议基础2、CAN总线数据帧构成（3）FLEXRAY总线1、FLEXRAY总线拓扑结构2、FLEXRAY数据帧（4）LIN总线基础1、LIN网络的结构2、LIN总线数据传输（5）车载通讯协议1、常用通讯协议2、SAEJ1939协议概述（5）常用总线接口器件（二）教学要求知识要求（1）掌握车载总线的基本构成和各类总线数据帧的组成；（2）了解常用通讯协议的应用能力和素质要求（1）具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力（2）掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识（三）重点与难点（1）难点：总线数据帧结构和解析。

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。

第３５卷第４期２００８年８月拖拉机与农用运输车Ｔｒａｃｔｏｒ＆ＦａｒｍＴｒａｎｓｐｏｒｔｅｒＶ０１．３５Ｎｏ．４Ａｕｇ．，２００８新一代车内网络总线——ＦｌｅｘＲａｙ陈松１，王红燕２（１．洛阳拖拉机研究所有限公司，河南洛阳４７１０３９；２．中国一拖集团有限公司，河南洛阳４７１００４）摘要：ＦｌｅｘＲａｙ通信网络是一种新的具有确定性、容错、高速，并能支持分布式控制的总线系统，介绍其背景、技术特点及应用。

关键词：ＦｌｅｘＲａｙ；线控；通信总线；车辆中图分类号：ＴＮ９１５．０４文献标识码：Ａ文章编号：１００６—０００６（２００８）０４—００５５—０２ＮｅｗＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＶｅｈｉｃｌｅＮｅｔｗｏｒｋＢｕｓ－－ＦｌｅｘＲａｙＣＨＥＮＳｏｎ９１，ＷＡＮＧＨｏｎｇ．ｙａｎ２（１．ＬｕｏｙａｎｇＴｒａｃｔｏｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１０３９，Ｃｈｉｎａ；２．ＹＴＯＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＦｌｅｘＲａｙｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｎｅｔｗｏｒｋｉｓａｎｅｗｆａｕｌｔ．ｔｏｌｅｒａｎｔ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ，ａｎｄｃａｐａｂｌｅｏｆｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｂｕｓｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｇｉｖｅｓａｇｅｎｅｒａｌｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｓｏｍｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｌｅｘＲａｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦｌｅｘＲａｙ；Ｘ—ｂｙ—ｗｉｒｅ；Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｂｕｓ：ＶｅｈｉｃｌｅＦｌｅｘＲａｙ是国外许多公司正在评估的一种通信协议，由于具有支援高吞吐量、确定性、容错特性等特点，使整个行业对它产生了浓厚的兴趣。

１背景随着“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，如线控制动（Ｂｒａｋｅ－Ｂｙ—Ｗｉｒｅ），电机执行器将电能转换成机械能，通过减速器传输到制动片上，然后制动片将制动压力施加到制动毂上。