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射頻/無線  

完全電控的下一代網路化汽車系統

上網時間: 2001年08月12日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:FlexRay  CAN  LIN  MOST  J1850,Motorola 

在未來的5至10年內,傳統的汽車機械系統(如剎車和駕駛系統)將變成通過高速容錯通訊匯流排與高性能CPU相連的電氣系統。在一輛裝備了綜合駕駛輔助系統的汽車上,諸如電控(control by-wire)剎車、電控駕駛和電子閥門控制等特性,將為駕駛員帶來終極的駕駛體驗。為了提供這些系統之間的安全通訊,就需要一個高速、容錯和時間觸發的通訊協議。

Franz Fink


32位元產品部總經理


摩托羅拉傳輸和標準產品集團

FlexRay是一種新的特別適合下一代汽車應用的網路通訊系統。目前已經成立了FlexRay協會,以促使業界在這些電控系統上採用同一個標準。BMW、DaimlerChrysler、摩托羅拉和飛利浦半導體聯合開發和建立了這個FlexRay標準,該標準不僅提高了一致性、可靠性、競爭力和效率,而且還簡化了開發和使用,並降低了成本。

FlexRay將使汽車發展成百分之百的電控系統,完全不需要後備機械系統的支援。電控應用需要既具有確定性和容錯性又支援分佈式控制系統的高速匯流排系統。此外,該技術可以滿足關鍵的汽車應用要求,如可靠性、可用性、靈活性和高數據速率,以彌補目前汽車內主要的網路標準(如CAN、LIN和MOST等)的不足之處。

該通訊系統遠比一個通訊協議更複雜,它還包含一個專門設計的高速數據收發器,並且定義了FlexRay節點內各組件間的硬體和軟體介面。FlexRay協議定義了網路化汽車系統內通訊處理的格式和功能。

不同於現有的汽車協議MOST、CAN、LIN和J1850,FlexRay可滿足至關重要的可靠性要求,並在汽車各電子系統之間的通訊中扮演重要角色。

對速度的需求

在今天的汽車中,車體和舒適性控制模組都連接到控制器區域網路(CAN)匯流排上,並借助區域互連網路(LIN)進行周邊設備控制。遠端資訊處理和多媒體連接需要高速互連,視頻傳輸又需要同步數據流格式,這些都可藉由MOST協議來實現。在很多情況下,高速汽車控制系統如動力系統和傳送控制,如今都使用專用CAN和J1850網路連接在一起。

隨著電子控制單元之間數據通訊數量的增加,獲得高速數據傳輸速率變得很重要。FlexRay最初設計目標大約是10Mbps數據率,不過,該協議允許達到更高的速率。

FlexRay是一種具擴充性的通訊系統,支援同步或非同步數據傳輸。同步數據傳輸可實現時間觸發通訊,以滿足系統可靠性要求;基於Byteflight協議基本原理的非同步數據傳輸,在事件驅動的通訊中允許每個節點利用全部頻寬。

FlexRay的同步數據傳輸是確定性的,同時保証提供最小的訊息傳輸時延和訊息抖動。與CAN的方法相比,該性能更優越。CAN方法可使低優先級訊息延遲發送,而讓高優先級訊息先行發送,因此除了最高優先級訊息,其它任何訊息的時延都無法事先確定。FlexRay保証為同步傳輸部份中的每個訊息預先設定傳輸時間,而不影響其它訊息。

FlexRay支援全球標準時間基礎上的備援和容錯分佈式時鐘同步,從而保証所有網路節點都能在一個緊湊的預先設定的精確時間窗中有秩序地工作。在同步通訊部份,每個電子控制單元都分配到一個固定時隙號,這可確保每個訊息都能得到所需的頻寬和時隙。這種分配保証了全部訊息無須競爭頻寬或藉由判斷優先等級就可進行傳輸。

一個獨立的匯流排監控電路用於發現實體層錯誤,以確保在通訊控制器出現故障的情況下也不會產生數據傳輸衝突。在電控應用中,分佈式系統中的所有應用資訊都通過通訊協議連接在一起,這一點非常重要,它使得應用功能可在一個已知的時間範圍內執行完畢。

FlexRay通訊系統同時支援光纖和電氣實體層,這使得用戶可根據最適合自己的需要採用何種佈線方案。光纖數據傳輸具有不受電磁干擾影響的優點,而電磁干擾可對電氣線路上的通訊造成很大破壞性影響。

令人遺憾的是,至今仍沒有一個通訊網路可以滿足未來汽車的所有成本和性能要求。因此,汽車OEM商仍將繼續採用多種網路協議(包括CAN、LIN和MOST)。未來的汽車將佈滿網路。




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