FlexRay - FlexRay

FlexRay je automobilový síťový komunikační protokol vyvinutý společností Konsorcium FlexRay řídit palubní automobilové výpočty. Je navržen tak, aby byl rychlejší a spolehlivější než UMĚT a TTP, ale je také dražší. Konsorcium FlexRay se rozpadlo v roce 2009, ale standard FlexRay je nyní souborem norem ISO, ISO 17458-1 na 17458-5.[1]

FlexRay je komunikační sběrnice navržená k zajištění vysokých datových rychlostí, odolnosti proti chybám, provozu v časovém cyklu, rozdělení na statické a dynamické segmenty pro komunikaci spouštěnou událostmi a časem.[2]

Funkce

FlexRay podporuje datové rychlosti až 10 Mbit / s, výslovně podporuje topologie sběrnice typu „hvězda“ i „party line“ a může mít dva nezávislé datové kanály pro odolnost proti chybám (komunikace může pokračovat se sníženou šířkou pásma, pokud jeden kanál nefunguje). Sběrnice pracuje na časovém cyklu, který je rozdělen na dvě části: statický segment a dynamický segment. Statický segment je předem přidělen do segmentů pro jednotlivé typy komunikace, což poskytuje silnější determinismus než jeho předchůdce UMĚT. Dynamický segment funguje podobně UMĚT, přičemž uzly přebírají kontrolu nad sběrnicí, jak je k dispozici, což umožňuje chování spouštěné událostmi.[3]

Konsorcium

Konsorcium FlexRay bylo složeno z následujících hlavních členů:


Byli zde také Premium Associate a Associate členové konsorcia FlexRay. Do září 2009 bylo 28 prémiových přidružených členů a více než 60 přidružených členů. Na konci roku 2009 se konsorcium rozpadlo.

Kde se používá

První sériově vyráběný vůz s FlexRay byl na konci roku 2006 v BMW X5 (E70),[4] umožňující nový a rychlý systém adaptivního tlumení. Plné využití FlexRay bylo představeno v roce 2008 v novém BMW řady 7 (F01).

Vozidla

Detaily

Hodiny

Systém FlexRay se skládá ze sběrnice a ECU (Elektronická řídicí jednotka ) .Každá ECU má nezávislé hodiny. The drift hodin nesmí být větší než 0,15% od referenčních hodin, takže rozdíl mezi nejpomalejšími a nejrychlejšími hodinami v systému není větší než 0,3%.

To znamená, že pokud ECU-s je odesílatel a ECU-r je přijímač, pak na každých 300 cyklů odesílatele bude mezi 299 a 301 cykly přijímače. Hodiny jsou dostatečně synchronizovány, aby bylo zajištěno, že to nezpůsobí žádné problémy. Hodiny jsou odesílány ve statickém segmentu.[15]

Bity v autobuse

000000111111110000
000000001111111100

Opravte průměrování v případě, že nedojde k chybám. Signál je pouze zpožděn o 2 cykly.

000000111101110000
000000001111111100

Chyby blízko středu oblasti 8 cyklů jsou zrušeny.

00010111111110000
00000011111111100

Chyby poblíž hranice oblasti 8 cyklů mohou ovlivnit hraniční bit.

Pokaždé pouze jedna ECU zapisuje do autobus. Každý bit, který má být odeslán, je držen na sběrnici po dobu 8 cyklů vzorkovacích hodin. Přijímač uchovává vyrovnávací paměť posledních 5 vzorků a jako vstupní signál používá většinu z posledních 5 vzorků.

Chyby přenosu v jednom cyklu mohou ovlivnit výsledky poblíž hranice bitů, ale neovlivní cykly uprostřed oblasti 8 cyklů.

Vzorky bitů

Hodnota bitu je vzorkována uprostřed 8bitové oblasti. Chyby jsou přesunuty do extrémních cyklů a hodiny jsou synchronizovány dostatečně často, aby drift byl malý. (Drift je menší než 1 cyklus na 300 cyklů a během přenosu jsou hodiny synchronizovány více než jednou za 300 cyklů).

Rám

Veškerá komunikace je odesílána ve formě rámců. Zpráva se skládá z bajtů , zabaleno následujícím způsobem:

  • Startovní signál přenosu (TSS) - bit 0
  • Počáteční signál rámce (FSS) - bit 1
  • m časy:
    • Byte Start Signal 0 (BSS0) - bit 1
    • Byte Start Signal 1 (BSS1) - bit 0.
    • 0. bit i-tý bajt
    • První kousek i-tý bajt
    • 2. bit i-tý bajt
    • ...
    • 7. bit i-tý bajt
  • Koncový signál rámce (FES) - bit 0
  • Koncový signál přenosu (TES) - bit 1

Pokud se nic nekomunikuje, sběrnice je udržována ve stavu 1 (vysoké napětí), takže každý přijímač ví, že komunikace začala, když napětí kleslo na 0.

Přijímač ví, kdy je zpráva úplná, kontrolou, zda byl přijat BSS0 (1) nebo FES (0).

Všimněte si, že 8 cyklů na bit nemá nic společného s bajty. Přenos každého bajtu trvá 80 cyklů. 16 pro BSS0 a BSS1 a 64 pro jeho bity. Všimněte si také, že BSS0 má hodnotu 1 a BSS1 má hodnotu 0.

Synchronizace hodin

Hodiny se znovu synchronizují, když se hlasovaný signál změní z 1 na 0, pokud byl přijímač v klidovém stavu nebo očekával BSS1.

Protože se synchronizace provádí na voleném signálu, malé chyby přenosu během synchronizace, které ovlivňují hraniční bity, mohou synchronizaci zkosit nejvýše o 1 cyklus. Protože mezi synchronizací je maximálně 88 cyklů (BSS1, 8 bitů posledního bajtu, FES a TES - 11 bitů po 8 cyklech) a drift hodin není větší než 1 na 300 cyklů, drift může zkosit hodiny ne více než 1 cyklus. Malé chyby přenosu během příjmu mohou ovlivnit pouze hraniční bity. V nejhorším případě jsou tedy dva střední bity správné, a tedy i vzorkovaná hodnota je správná.

Zde je příklad zvlášť špatného případu - chyba během synchronizace, ztracený cyklus v důsledku driftu hodin a chyba v přenosu.

Chyby, ke kterým došlo v příkladu:

  • Kvůli jednobitové chybě během synchronizace byla synchronizace zpožděna o 1 cyklus
  • Hodiny přijímače byly pomalejší než hodiny odesílatele, takže přijímač vynechal jeden cyklus (označený X). To se nestane znovu před další synchronizací kvůli omezením maximálního povoleného driftu hodin.
  • Kvůli jednobitové chybě během přenosu byl bit poblíž výsledku zvolen nesprávně.

Navzdory tolika chybám byla komunikace přijata správně.

Zelené buňky jsou body vzorkování. Všechny kromě prvního jsou synchronizovány hranou 1-> 0 v zobrazeném fragmentu přenosu.

Signál k odeslání10101
Signál odeslán1111111100000000111111110000000011
V autobuse1111111101000000111111110000001011
Přijato1111111101000000111111X10000001011
5-maj hlasoval111111101000000111111X10000001011

Vývojové nástroje

Při vývoji a / nebo odstraňování problémů sběrnice FlexRay může být velmi důležité zkoumání hardwarových signálů. Logické analyzátory a analyzátory sběrnice jsou nástroje, které shromažďují, analyzují, dekódují a ukládají signály, aby lidé mohli sledovat vysokorychlostní průběhy ve svém volném čase.

Budoucnost FlexRay

Sběrnice má určité nevýhody, jako jsou nižší úrovně provozního napětí a asymetrie okrajů, což vede k problémům při prodlužování délky sítě.[podle koho? ]

Ethernet může nahradit FlexRay pro aplikace náročné na šířku pásma a aplikace, které nejsou důležité z hlediska bezpečnosti.[16]

Viz také

Reference

  1. ^ Lorenz, Steffen (2010). „Vývoj elektrické fyzické vrstvy FlexRay“ (PDF). Automobilový průmysl 2010. Archivovány od originál (PDF) dne 16. února 2015. Citováno 16. února 2015.
  2. ^ Vaz, R. M .; Hodel, K. N .; Santos, M. M. D .; Arruda, B. A .; Netto, M. L .; Justo, J. F. (2020). "Efektivní formulace pro optimalizaci plánování rámců FlexRay". Vozidla. Commun. 24: 100234. doi:10.1016 / j.vehcom.2020.100234.
  3. ^ „Jak FlexRay funguje“. Freescale Semiconductor. Citováno 21. března 2014.
  4. ^ A b C d E F Otto, Strobel (2013-02-28). Komunikace v dopravních systémech. IGI Global. str. 61. ISBN  9781466629776.
  5. ^ „Asistenční systémy řidiče a integrovaná bezpečnost“. Audi MediaCenter. Citováno 2019-02-21.
  6. ^ „Asistenční systémy pro řidiče“. Audi MediaCenter. Citováno 2019-02-21.
  7. ^ Regler, Richard; Schlinkheider, Jörg; Maier, Markus; Prechler, Reinhard; Berger, Eduard; Pröll, Leo (2011). "Inteligentní architektura elektroniky / elektroniky". ATZextra po celém světě. 15 (11): 246–251. doi:10,1365 / s40111-010-0269-9. S2CID  107330814.
  8. ^ „Audi Technology Portal - Networking“. Technologický portál Audi. Citováno 2019-02-21.
  9. ^ „BMW X6“. BMW Press Portal. Citováno 2019-03-08.
  10. ^ „Nové BMW řady 6 Cabrio“. BMW Press Portal. str. 32. Citováno 2019-03-08.
  11. ^ „2322446_83_Fahrwerk_S_Klasse_en.doc“. marsMediaSite (v němčině). Citováno 2019-03-08.
  12. ^ „2480996_PI_Kurvenneigung_C217_ENG.docx“. marsMediaSite (v němčině). Citováno 2019-03-08.
  13. ^ Scoltock, James (16. dubna 2013). „Mercedes-Benz třídy E“. Automobilový inženýr. Citováno 16. února 2015.
  14. ^ Fleiss, Michael; Müller, Thomas M .; Nilsson, Martin; Carlsson, Jonas (01.03.2016). „Fahrzeugintegration des Antriebsstrangs bei Volvo“. ATZ - Automobiltechnische Zeitschrift (v němčině). 118 (3): 16–21. doi:10.1007 / s35148-015-0202-7. ISSN  2192-8800.
  15. ^ "Úvod do FlexRay". www.star-cooperation.com. HVĚZDNÁ ELEKTRONIKA. Archivovány od originál dne 2016-12-20. Citováno 2016-12-09.
  16. ^ Hammerschmidt, Christoph (18. června 2010). „Beyond FlexRay: BMW vysílá ethernetové plány“. EE Times. Citováno 16. února 2015.

externí odkazy