2024/4/21汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全國交通運(yùn)輸職業(yè)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會組織編寫黃鵬主編悅中原景忠玉副主編全國交通運(yùn)輸職業(yè)教育高職汽車運(yùn)用與維修技術(shù)專業(yè)規(guī)劃教材2024/4/21高速CAN總線的檢測與修復(fù)低速CAN總線的檢測與修復(fù)LIN總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)MOST總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)模塊二模塊三模塊四模塊五模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)車載網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知模塊一模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)學(xué)習(xí)目標(biāo)

1．掌握FlexRay總線的應(yīng)用領(lǐng)域及其組成、結(jié)構(gòu)；

2．掌握FlexRay總線工作原理；

3．掌握FlexRay數(shù)據(jù)總線電壓和波形的檢測方法；

4．掌握FlexRay總線的故障處理與檢測的方法；

5．能夠繪制FlexRay總線拓?fù)鋱D；

6．能夠識別并描述寶馬、奧迪車系FlexRay總線部件的安裝位置及作用；

7．能用萬用表對FlexRay數(shù)據(jù)總線進(jìn)行測量并進(jìn)行分析；

8．能用示波器測量FlexRay總線數(shù)據(jù)波形并進(jìn)行分析；

9．能用診斷儀對FlexRay總線進(jìn)行診斷。建議課時10課時。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

一、FlexRay總線的認(rèn)知

（一）FlexRay總線系統(tǒng)組成及架構(gòu)

隨著汽車控制技術(shù)向智能化方向發(fā)展，智能網(wǎng)聯(lián)汽車、無人駕駛汽車的興起，汽車電子控制元件不斷增加，通過CAN總線、LIN總線實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的方式接收、發(fā)送并處理大量的數(shù)據(jù)已經(jīng)難以滿足要求，特別不能滿足分布式控制系統(tǒng)對通信時間離散性及延遲的要求。在這種背景下，傳輸速率更高、容錯功能更強(qiáng)、基于時間觸發(fā)、傳輸延遲小且固定的新型數(shù)據(jù)總線———FlexRay總線應(yīng)運(yùn)而生。

FlexRay總線采用快速以太網(wǎng)（100Mb/s，IEEE803.3u標(biāo)準(zhǔn)）作為編程接口，應(yīng)用雙芯雙絞電纜線進(jìn)行傳輸，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為每通道10Mb/s，主要用于汽車安全及行駛動態(tài)管理系統(tǒng)控制單元的聯(lián)網(wǎng)。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

1．FlexRay總線應(yīng)用領(lǐng)域

現(xiàn)階段，F(xiàn)lexRay總線主要用于行駛動態(tài)管理系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，是行駛管理系統(tǒng)的綜合性主總線系統(tǒng)。比如，動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（DSC）、垂直動態(tài)管理系統(tǒng)（VDM）、轉(zhuǎn)向柱開關(guān)控制（SZL）、后橋側(cè)偏角控制（HSR）、主動轉(zhuǎn)向（AL）、變換車道警告（SWW）、電子減震器控制系統(tǒng)衛(wèi)星控制單元、集成式底盤管理系統(tǒng)（ICM0）等。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

FlexRay總線的重要目標(biāo)應(yīng)用之一是線控操作（有線鏈路控制系統(tǒng)的操作，SystemsControlledbyWireLinks，如線控油門、線控轉(zhuǎn)向、線控制動、線控懸架等），即利用容錯的電氣/電子系統(tǒng)取代機(jī)械/液壓部分。汽車線控系統(tǒng)是從飛機(jī)控制系統(tǒng)引申而來的，飛機(jī)控制系統(tǒng)中提到的Fly-by-Wire是一種電線代替機(jī)械的控制系統(tǒng)，它將飛機(jī)駕駛員的操縱控制和操作命令轉(zhuǎn)換成電信號，利用機(jī)載計算機(jī)控制飛機(jī)的飛行。這種控制方式引入到汽車駕駛上，就稱為Drive-by-Wire（電控駕駛），相應(yīng)還有：Brake-by-Wire（線控制動）、Steering-by-Wire（線控轉(zhuǎn)向）、Throttle-by-Wire（線控油門）、Suspension-by-Wire（線控懸架），統(tǒng)稱為X-by-Wire（線控），如圖6-1所示。這些創(chuàng)新功能的基礎(chǔ)是一種能夠滿足嚴(yán)格容錯要求的寬帶總線結(jié)構(gòu)，而FlexRay總線的高傳輸速率和良好的容錯性使其具有該方面的應(yīng)用潛力。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖6-2所示。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-1線控技術(shù)（X-by-Wire）在車上的應(yīng)用圖6-2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

FlexRay總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常靈活，包括單/多通道總線結(jié)構(gòu)，單/多通道星形結(jié)構(gòu)以及多種不同總線、星形混合結(jié)構(gòu)等，網(wǎng)絡(luò)可與現(xiàn)有其他各種總線（如LIN、CAN等）系統(tǒng)兼容，故具有成為聯(lián)系大量元件主干網(wǎng)的先天優(yōu)勢。同時，其靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，也可使設(shè)計者針對不同的應(yīng)用背景選擇不同的可靠等級以控制成本。

FlexRay的訪問方法基于同步時基，該時基通過協(xié)議自動建立和同步。因此用戶可提前知道消息到達(dá)時間，消息周期偏差非常小，這使得FlexRay成為具有嚴(yán)格實時要求的分布式控制系統(tǒng)的首選技術(shù)。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

FlexRay總線支持靜態(tài)通信和動態(tài)事件驅(qū)動的通信，具有高的數(shù)據(jù)傳輸速率和頻帶寬度效率。靈活的容錯能力支持單通道和雙通道操作，使用循環(huán)冗余校驗CRC來檢驗通信中的差錯，還可以通過雙通道通信提供冗余功能，并且使用星形拓?fù)淇赏耆鉀Q容錯問題，如果出現(xiàn)意外情況，星形的支路可以有選擇地切斷。在初始化過程和運(yùn)行過程中，具有硬件和配置數(shù)據(jù)的檢測錯誤機(jī)制，當(dāng)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重故障時，終止控制器和發(fā)送接收器的正常操作并立即向主機(jī)發(fā)送錯誤信令。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

2．FlexRay節(jié)點(diǎn)架構(gòu)

車載總線節(jié)點(diǎn)（NodeorNodus）是指汽車總線中能完成數(shù)據(jù)信號發(fā)送、接收及轉(zhuǎn)發(fā)的電子控制單元（控制模塊），是車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的通信端點(diǎn)或終端設(shè)備?？偩€節(jié)點(diǎn)的核心是ECU（ElectronicControlUnit），也就是節(jié)點(diǎn)在汽車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中屬于有源電子設(shè)備，線路連接點(diǎn)、配線架、插接板、線路結(jié)點(diǎn)不屬于總線節(jié)點(diǎn)。

如圖6-3所示，F(xiàn)lexRay總線節(jié)點(diǎn)由供電（PowerSupply）、控制部分和驅(qū)動部分組成。圖6-3FlexRay總線節(jié)點(diǎn)組成模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

如圖6-4所示，F(xiàn)lexRay總線節(jié)點(diǎn)控制部分包括一個主處理器Host（Microcontroller）和一個通信控制器CC（CommunicationController）。節(jié)點(diǎn)主機(jī)（Host）是一個節(jié)點(diǎn)中執(zhí)行應(yīng)用程序的微控制器。CC提供與數(shù)據(jù)電路和與Host的電氣接口，將數(shù)據(jù)電路上的字符拆卸為串行比特流，或者將數(shù)據(jù)電路上的串行比特流裝配成字符。通信控制器是在一個FlexRay的節(jié)點(diǎn)中完成通信協(xié)議功能的部件。圖6-4FlexRay總線節(jié)點(diǎn)示意圖模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

驅(qū)動部分包括總線驅(qū)動器BD（BusDriver）和總線監(jiān)控器BG（BusGuardian），總線驅(qū)動器BD將通信控制器CC與總線（FlexRay-BUS，CH-A，CH-B）相連?？偩€監(jiān)控器BG用以監(jiān)視接入總線的連接，BG能識別通信錯誤和同步錯誤，并通過對報文傳輸施加直接影響的方式來達(dá)到減少錯誤的目的，如不激活含錯的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)?？偩€監(jiān)控邏輯可用于避免通道定時錯誤的一個獨(dú)立部分，它與一個通信控制器和一個微控制器相連，總線監(jiān)控邏輯必須獨(dú)立于其他的通信控制器。

節(jié)點(diǎn)基本功能。節(jié)點(diǎn)中，一個通信控制器連接到1個或2個總線驅(qū)動器，即一個節(jié)點(diǎn)可以連接到一個或兩個總線通道上，節(jié)點(diǎn)與電源常連接。節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)入休眠態(tài)，處于休眠態(tài)的節(jié)點(diǎn)可以由總線事件喚醒。節(jié)點(diǎn)的總線活動可以由主控制器關(guān)閉。

節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用功能。網(wǎng)絡(luò)星節(jié)點(diǎn)是一個只有網(wǎng)絡(luò)功能的節(jié)點(diǎn)，沒有主控制器和通信控制器，一個星節(jié)點(diǎn)有1個以上總線驅(qū)動器，它可以由總線喚醒和由總線關(guān)閉。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

FlexRay總線節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)如圖6-5所示。圖6-5FlexRay總線節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

FlexRay總線節(jié)點(diǎn)中的主處理器HOST負(fù)責(zé)提供和產(chǎn)生數(shù)據(jù)，把FlexRay總線控制器分配的時間槽通知給總線監(jiān)視器BG，同時激活總線驅(qū)動器BD，總線監(jiān)視器則允許FlexRay總線控制器在這些時間槽中實現(xiàn)介質(zhì)共享，并通過FlexRay總線的通信控制器CC進(jìn)行數(shù)據(jù)信號的傳送。發(fā)送數(shù)據(jù)可定義為在CC中進(jìn)行編碼，接收數(shù)據(jù)可定義為在CC中進(jìn)行解碼。一旦總線監(jiān)控器BG監(jiān)測到時間時序存在間隔，則會斷開通信信道的連接。

FlexRay網(wǎng)絡(luò)通信過程的完成，是協(xié)議規(guī)定的各個通信操作的核心機(jī)制的有序執(zhí)行。媒體訪問控制、編碼解碼、幀和符號處理以及時鐘同步構(gòu)成了FlexRay網(wǎng)絡(luò)的核心機(jī)制，如圖6-6所示。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-6協(xié)議操作控制信息接口關(guān)系示意圖模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

節(jié)點(diǎn)的兩個通信過程如下：

①發(fā)送數(shù)據(jù)：HOST將有效的數(shù)據(jù)送給CC，在CC中進(jìn)行編碼，形成數(shù)據(jù)位流（BitStream），通過BD發(fā)送到相應(yīng)的通道上。

②接收數(shù)據(jù)：在某一時刻，由BD訪問，將數(shù)據(jù)位流送到CC進(jìn)行解碼，將數(shù)據(jù)部分由CC傳送給HOST。

如圖6-7所示，F(xiàn)lexRay的節(jié)點(diǎn)有幾個基本的運(yùn)行狀態(tài)。圖6-7FlexRay總線節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

①配置狀態(tài)（默認(rèn)配置/配置）：用于各種初始化設(shè)置，包括通信周期和數(shù)據(jù)速率。

②就緒狀態(tài)：用于進(jìn)行內(nèi)部的通信設(shè)置。

③喚醒狀態(tài)：用于喚醒沒有在通信的節(jié)點(diǎn)。在該狀態(tài)下，節(jié)點(diǎn)向另一節(jié)點(diǎn)發(fā)送喚醒信號，喚醒并激活通信控制器、總線驅(qū)動器和總線監(jiān)控器。

④啟動狀態(tài)：用于啟動時鐘同步，并為通信做準(zhǔn)備。

⑤正常狀態(tài)（主動/被動）：可以進(jìn)行通信的狀態(tài)。

⑥中斷狀態(tài)：表明通信中斷。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

3．FlexRay傳輸介質(zhì)

FlexRay總線系統(tǒng)支持電氣和光纖物理接口。FlexRay系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)傳輸一般采用雙芯雙絞電纜線，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為每通道10Mb/s，與LIN、CAN總線相比較，F(xiàn)lexRay總線在傳輸速率、實時、確定性傳輸、冗余具有明顯優(yōu)勢，如圖6-8所示。圖6-8車載網(wǎng)絡(luò)總線數(shù)據(jù)傳輸速率1-實時、確定性（嚴(yán)格規(guī)定）和冗余（重復(fù)出現(xiàn)）；2-有條件實時（對于控制系統(tǒng)來說已足夠）；3-非實時模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

4．FlexRay總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1）總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖6-9、圖6-10所示。圖6-9所示所有節(jié)點(diǎn)（NodeA、NodeB、NodeC、NodeD、NodeE、NodeF、NodeG）都通過一個雙線與總線連接。圖6-10所示為所有控制單元（SG1…SG3）都通過一個雙線與總線連接。該總線采用銅芯雙絞線，在CAN總線中也使用這種連接方式。相同的信息在兩根導(dǎo)線上傳輸，但是其電壓電平不同，所傳輸?shù)牟顒有盘枌Ω蓴_不敏感。線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)僅適用于電氣數(shù)據(jù)傳輸。圖6-9總線形拓?fù)洌蛇x擇冗余信道；可延用當(dāng)前的物理層）模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-10總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

2）星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在星形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖6-11、圖6-12所示。圖6-11所示是一個雙通道單星的結(jié)構(gòu)，每個通道由一個星節(jié)點(diǎn)連接，一個節(jié)點(diǎn)可以連接到一個或兩個通道上（星節(jié)點(diǎn)上）。網(wǎng)絡(luò)星節(jié)點(diǎn)（ActiveStar）是指只具有網(wǎng)絡(luò)功能的通道連接節(jié)點(diǎn)。圖6-11星形雙通道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（可選擇冗余信道；點(diǎn)對點(diǎn)形式的物理連接）模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-12FlexRay總線星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

圖6-12所示為衛(wèi)星式控制單元（控制單元SG2…SG5）分別通過一個獨(dú)立的導(dǎo)線與中央主控控制單元（SG1）連接。星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)既適合于電氣數(shù)據(jù)傳輸，也適合于光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸。

使用星形拓?fù)淇山鉀Q容錯問題，因為如果出現(xiàn)意外情況，星形的支路可以有選擇的切斷。如果無源總線線纜長度超過規(guī)定限制，星形拓?fù)溥€可以用作復(fù)制器。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

3）混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

混合總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖6-13、圖6-14所示。一個總線系統(tǒng)內(nèi)使用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，總線系統(tǒng)的一部分采用總線型結(jié)構(gòu)，另一部分為星形結(jié)構(gòu)，只要級聯(lián)的每一個子網(wǎng)不超過節(jié)點(diǎn)數(shù)等限制，可以使用兩種結(jié)構(gòu)混合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖6-13FlexRay總線混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-14星形與總線形構(gòu)成的雙通道混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

圖6-13所示是一個星節(jié)點(diǎn)（2A）直接連接節(jié)點(diǎn)（NodeC、NodeD）并連接到一個總線上，總線上又連接了一些其他節(jié)點(diǎn)（NodeE、NodeF、NodeG）；然后又與另外一個星節(jié)點(diǎn)（1A）相連，星節(jié)點(diǎn)（1A）也直接連接了一些節(jié)點(diǎn)（NodeA、NodeB），也可以再連接總線。

圖6-14所示是一個星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與總線構(gòu)成的雙通道結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)（NodeA、NodeB、NodeC、NodeD、NodeE）與通道A（CHA）、通道B分別通過線形和星形連接。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

圖6-15所示為寶馬F01/F02汽車FlexRay總線混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。根據(jù)車輛配置情況，中央網(wǎng)關(guān)模塊ZGM帶有一個或兩個星形連接器，每個星形連接器都有四個總線驅(qū)動器，總線驅(qū)動器將控制單元數(shù)據(jù)通過控制器傳輸給ZGM。根據(jù)FlexRay總線控制單元的終端形式，總線驅(qū)動器通過兩種方式與這些控制單元相連。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-15寶馬F01/F02FlexRay總線混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)AL-主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；DME-數(shù)字式發(fā)動機(jī)電子系統(tǒng)；DSC-動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)；ZGM-中央網(wǎng)關(guān)模塊；EDCSHL-左后電子減振器控制系統(tǒng)衛(wèi)星式控制單元；EDCSHR-右后電子減振器控制系統(tǒng)衛(wèi)星式控制單元；EDCSVL-左前電子減振器控制系統(tǒng)衛(wèi)星式控制單元；EDCSVR-右前電子減振器控制系統(tǒng)衛(wèi)星式控制單元；HSR-后橋側(cè)偏角控制系統(tǒng)；ICM-集成式底盤管理系統(tǒng)；SZL-轉(zhuǎn)向柱開關(guān)中心；VDM-垂直動態(tài)管理系統(tǒng)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

（二）FlexRay總線通信機(jī)制

1．FlexRay總線通信周期

FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)按周期循環(huán)組織信息的傳送，通信周期（CommunicationCycle）是FlexRay一個信息傳送的周期（Cycle）。在傳送信息時，一個通信周期有靜態(tài)和動態(tài)兩個部分。動態(tài)段和靜態(tài)段又由一些時間片構(gòu)成，每個時間片傳輸一個FlexRay幀，F(xiàn)lexRay幀是一個有格式的位流。

所謂時間片（Slot），是FlexRay對通信過程劃分的時間段，在這些時間段上控制器按一定要求或條件訪問通信媒體。時間片編號（SlotNumber）是指在一個通信周期中各個時間片的編號，用于識別時間片。關(guān)鍵時間片（KeySolt）是用于傳輸同步幀和啟動幀的時間片。微時間片（Minislot）是指一個通信周期的動態(tài)段中的一個時間片，用于同步傳輸部分媒體訪問優(yōu)先級仲裁。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

周期數(shù)（CycleNumber）：用于識別一個通信周期的正整數(shù)，系統(tǒng)啟動后的第一個周期的周期數(shù)設(shè)為零，以后隨著通信周期遞增，到最大數(shù)后回零，以此往復(fù)。

周期時間（CycleTime）：一個通信周期持續(xù)的時間，單位為宏時鐘節(jié)拍（Macroticks）。

由于FlexRay是基于時間觸發(fā)的總線，F(xiàn)lexRay通信周期的靜態(tài)和動態(tài)兩個部分任何一個都可以是空的。類似于上山下山的纜車，不論每個纜車是否坐人，所有纜車都處于運(yùn)行狀態(tài)，都按預(yù)先固定好的位置按順序有序運(yùn)行。FlexRay一個通信周期可以有三種形式：純靜態(tài)的（動態(tài)部分為空）、靜態(tài)動態(tài)混合（既有靜態(tài)部分又有動態(tài)部分）和純動態(tài)（靜態(tài)部分為空）。通信控制器配置數(shù)據(jù)決定了通信周期的長度，可以由應(yīng)用程序設(shè)置，只有總線處于允許狀態(tài)下，通信控制器才可以啟動一個通信周期。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

1）通信周期的時間層次

在FlexRay協(xié)議中，通信周期是FlexRay進(jìn)行媒介訪問的基本單位。它是通過時間等級層次來定義的，具體的時間等級層次從最高層到最低層依次為由通信周期層（通信循環(huán)層）、仲裁層、宏節(jié)拍層（最大事件節(jié)拍層）、微節(jié)拍層（最小時間節(jié)拍層）組成，如圖6-16所示。圖6-16FlexRay通信周期的時間層次模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

通信周期層定義了通信周期（Cycle）。FlexRay總線一個通信周期包含靜態(tài)段（StaticSegment）、動態(tài)段（DynamicSegment）、符號窗（SymbolWindow）及總線空閑時間（NetworkIdleTime）。靜態(tài)基于時分多址（TimeDivisionMultipleAccess，TDMA）的訪問方式，動態(tài)基于微型時槽（Minislots）訪問方式，采用柔性時分多址（FlexibleTimeDivisionMultipleAccess），即FTDMA。符號窗是一段通信時間段，在這段時間內(nèi)可以傳輸一個符號?？偩€空閑時間是一段總線通信空閑時間，一個通信周期在此后結(jié)束。

仲裁層包含有仲裁網(wǎng)絡(luò)，它構(gòu)成了FlexRay媒介仲裁的主干部分。在靜態(tài)段中，仲裁網(wǎng)絡(luò)由靜態(tài)時槽（StaticSlots）的連續(xù)時間間隔組成，在動態(tài)段中，由微型時槽（Minslots）的連續(xù)時間間隔組成。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

仲裁網(wǎng)絡(luò)層是建立在由宏節(jié)拍（Marcotick）組成的宏節(jié)拍層之上的。宏時鐘節(jié)拍是由簇時鐘同步算法確定的一個時間段，用單位為微時鐘節(jié)拍的一個整數(shù)表示。時鐘同步算法會動態(tài)調(diào)節(jié)這個值，全局時鐘以宏時鐘節(jié)拍為單位。

宏節(jié)拍在簇寬度的基準(zhǔn)內(nèi)是同步的。簇（Cluster）是指由至少一條通信通道直接連接的多個節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的通信系統(tǒng)或子系統(tǒng)。宏節(jié)拍遍及所有簇中的同步節(jié)點(diǎn)，宏節(jié)拍的時間是完全相同的。每個本地宏節(jié)拍的時間都是一個整數(shù)倍的微節(jié)拍的時間。已分配的宏節(jié)拍邊緣叫作行動點(diǎn)（ActionPoints）。行動點(diǎn)是一些特定的時刻，在這些時刻上，將會發(fā)生傳輸?shù)拈_始（在動態(tài)段，靜態(tài)段和符號窗）和結(jié)束（只發(fā)生在動態(tài)段）。

宏時鐘節(jié)拍的邊界點(diǎn)稱為工作點(diǎn)（ActionPoint），信息在這些點(diǎn)啟動或停止發(fā)送。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

微節(jié)拍層是由微節(jié)拍組成的。微時鐘節(jié)拍是一個節(jié)點(diǎn)的通信控制器外部振蕩器的時鐘刻度，選擇性地使用分頻器導(dǎo)出的基本時間單位。微節(jié)拍是控制器中的特殊單元，它在不同的控制器中可能有不同的時間。節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的本地時間間隔尺寸就是微節(jié)拍。

除了在啟動期間，系統(tǒng)將周期性地執(zhí)行一個通信周期，一個周期是由數(shù)量不變的宏節(jié)拍組成的。一個通信周期總是包含有一個靜態(tài)段與一個總線空閑時間，而動態(tài)段與符號窗則可能包含，也可能不包含。

靜態(tài)段和動態(tài)段中的仲裁，基于分配給每個通道的節(jié)點(diǎn)簇中節(jié)點(diǎn)的獨(dú)特幀標(biāo)識符及能計算出傳輸時槽的數(shù)目的計數(shù)方法進(jìn)行。幀標(biāo)識符能夠決定該幀由哪個段中的傳輸時槽在什么時候開始發(fā)送。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

2）靜態(tài)段

在通信周期靜態(tài)部分（StaticPart），信息按著固定的事先定義的TDMA方式傳送。一個FlexRay通信周期的靜態(tài)段，按照配置值設(shè)置其時間片數(shù)。所有靜態(tài)段中的時間片大小相同，由一個以宏時鐘為單位的數(shù)給出。每個時間片有一個序號，在靜態(tài)段中將固定的時間片分配給各個節(jié)點(diǎn)，在一個通信周期的靜態(tài)段中，每個節(jié)點(diǎn)在一個通道上只能在分配給它的時間片內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，而在自己的時間片之外的時間只能接收數(shù)據(jù)。在FlexRay網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的時候，這個時間片的分配情況是不允許動態(tài)發(fā)生改變的。靜態(tài)段結(jié)構(gòu)見圖6-17，時序關(guān)系見圖6-18。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-17FlexRay通信周期靜態(tài)段結(jié)構(gòu)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-18FlexRay通信周期靜態(tài)段時序關(guān)系模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

3）動態(tài)段

在通信周期動態(tài)部分（DynamicPart），信息按最小時間片算法（Mini－slottingAlgorithm）發(fā)送，按信息標(biāo)識符的優(yōu)先級確定發(fā)送的順序。一個FlexRay通信周期的動態(tài)段，可以配置一個FlexRay通信周期動態(tài)段的微時間片數(shù)量，并且從1開始依次編號。所有微時間片的大小相同，也由一個以宏時鐘為單位的數(shù)給出，不用動態(tài)段的時候可以設(shè)置微時間片數(shù)為0。在一個通信周期的動態(tài)段中，節(jié)點(diǎn)如果要發(fā)送消息，要通過競爭獲得總線使用權(quán)。在動態(tài)段部分，是按照發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀優(yōu)先級分配帶寬，優(yōu)先級由幀的標(biāo)識ID確定。動態(tài)段結(jié)構(gòu)見圖6-19、時序關(guān)系見圖6-20。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-19FlexRay通信周期動態(tài)段結(jié)構(gòu)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-20FlexRay通信周期動態(tài)段時序關(guān)系模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

4）符號窗

一個FlexRay通信周期可以有一個符號窗。符號窗通過配置設(shè)定一定數(shù)量宏時鐘的時間寬度，這個配置值為零表示不用符號窗。在符號窗內(nèi)的內(nèi)容及功能由高層協(xié)議規(guī)定，F(xiàn)lexRay節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個符號表示某種自定義的特殊用途。

5）網(wǎng)絡(luò)空閑向量

一個FlexRay通信周期的網(wǎng)絡(luò)空閑向量用來對FlexRay網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，是不可缺少的部分。一個周期除去前面幾個段使用的時間，余下的就是空閑段的長度。一個通信周期可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)的實際需要，動態(tài)配置動態(tài)段和網(wǎng)絡(luò)空閑向量各部分的帶寬。在網(wǎng)絡(luò)空閑向量時間范圍內(nèi)，F(xiàn)lexRay網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)不進(jìn)行任何通信。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

2．FlexRay總線通信幀

幀（Frame），通信過程中交換信息的一個時間窗結(jié)構(gòu)。FlexRay總線通信幀分為靜態(tài)通信幀（簡稱靜態(tài)幀）和動態(tài)通信幀（簡稱動態(tài)幀），靜態(tài)幀在靜態(tài)時隙中傳輸，占用靜態(tài)段的時隙；動態(tài)幀在動態(tài)時隙中傳輸，占用動態(tài)段的微時隙。

幀標(biāo)識符（FrameIdentifier），是標(biāo)識一個幀的值，在通信周期的靜態(tài)段，定義了這個幀的時間片位置；在動態(tài)段定義了這個幀的優(yōu)先級，數(shù)值越小優(yōu)先級越高。

作為實時型總線系統(tǒng)，F(xiàn)lexRay可以實現(xiàn)為報文定義持續(xù)時間和所處位置固定的時間段，這些時間段就是通信循環(huán)靜態(tài)段部分的“時隙時間”，簡稱“時隙”，如圖6-21所示。在汽車信息系統(tǒng)中，自發(fā)事件可能發(fā)生在任意時刻，如此這樣，便有了動態(tài)幀的微時隙概念。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-21總線通信幀時隙及微時隙模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

1）幀格式

靜態(tài)幀和動態(tài)幀的幀格式包括幀頭段（HeaderSegment）、有效載荷段（PayloadSegment）及幀尾段（TrailerSegment），如圖6-22所示。節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)時，首先傳輸?shù)膸^段，其次是有效載荷段（數(shù)據(jù)），最后傳輸?shù)氖菐捕?。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-22FlexRay幀的格式模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

（1）幀頭段。FlexRay幀頭段由5B（40b）組成。包括保留位（1b）、凈荷指示位（1b）、空幀指示位（1b）、同步幀指示位（1b）、啟動幀指示位（1b）、幀ID位（11）、有效數(shù)據(jù)長度（7b）、頭部CRC（11b）、周期（6b）。

①保留位（Reservedbit，1b）。保留位不能被應(yīng)用功能使用，為日后的擴(kuò)展做準(zhǔn)備。發(fā)送時這一位置定義為邏輯“0”，接收時忽略這一位。

②凈荷指示位（有效載荷前導(dǎo)指示位）（PayloadPreambleIndicator，1b）。指明幀的負(fù)載段的向量信息，用于描述數(shù)據(jù)部分的一些特征。在靜態(tài)幀中，該位指明的是網(wǎng)絡(luò)管理矢量NetworkManagementVector，其值為1；在動態(tài)幀中，該位指明的是信息ID，其值為0，表示數(shù)據(jù)部分沒有這些特殊信息。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

③空幀指示位（Nullframeindicator，1b）。指明負(fù)載段的數(shù)據(jù)幀是否為零，空幀指示位為1時，表示本幀有效數(shù)據(jù)部分有數(shù)據(jù)；空幀指示位為0時，表示本幀為空幀，有效數(shù)據(jù)部分沒有數(shù)據(jù)。換而言之，沒有傳輸有效數(shù)據(jù)的幀，其數(shù)據(jù)部分都置為0。

④同步幀指示位（SycFrameIndicator，1b）。指明這是一個同步幀，幀頭含有一個標(biāo)識部分，其中有幀實際到達(dá)時間和預(yù)計到達(dá)時間的偏差，其可用于時鐘同步算法。

⑤啟動幀指示位（StartupFrameIndicator，1b）。指明發(fā)送幀的節(jié)點(diǎn)是否為啟始幀，幀頭含有一個標(biāo)識部分，幀中的時間信息可以在啟動過程用來初始化系統(tǒng)。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

⑥幀ID（FrameID，11b）。指明在系統(tǒng)設(shè)計過程中分配到每個節(jié)點(diǎn)的ID（有效范圍：1～2047）；長度：說明負(fù)載段的數(shù)據(jù)長度。

⑦有效載荷段長度（有效數(shù)據(jù)長度PayloadLength，7b）。指示有效數(shù)據(jù)的的長度，以字節(jié)為單位。

⑧頭部CRC（幀頭CRC，HeaderCRC，11b）。表明同步幀指示器和起始幀指示器的CRC計算值，以及由主機(jī)計算的幀ID和幀長度。

⑨周期計數(shù)（CycleCount，6b）。指明在幀傳輸時間內(nèi)傳輸幀的節(jié)點(diǎn)的周期計數(shù)。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

（2）有效載荷段。FlexRay有效載荷段有0～254B，在圖中分別以Data0、Data1…Datan表示。該信息ID使用負(fù)載段的前兩個字節(jié)進(jìn)行定義，可以在接收方作為可過濾數(shù)據(jù)使用。

①數(shù)據(jù)?？梢允?～254B或者說0～127個字，在圖中分別以Data0、Data1…表示。

②信息ID。使用負(fù)載段的前兩個字節(jié)進(jìn)行定義，可以在接收方作為可過濾數(shù)據(jù)使用。

③網(wǎng)絡(luò)管理向量（NMVEctor）。該向量長度必須為0～10B，并和所有節(jié)點(diǎn)相同。該幀的尾段包括硬件規(guī)定的CRC值。這些CRC值會在連接的信道上面改變種子值，以防不正確的校正。網(wǎng)絡(luò)管理向量僅用于靜態(tài)幀，發(fā)送節(jié)點(diǎn)的主機(jī)將網(wǎng)絡(luò)管理向量作為應(yīng)用數(shù)據(jù)寫入通信控制器。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

（3）幀尾段。FlexRay幀尾只含有3B（24b）的校驗域，這個域包含了由幀頭段與有效載荷段計算得出的CRC校驗碼。只含有單個的數(shù)據(jù)域，即CRC部分，包括幀頭CRC和數(shù)據(jù)幀的CRC。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

2）幀編碼與解碼

一個信息幀在物理層傳輸要進(jìn)行編碼。把一幀本身要傳輸?shù)男畔⒓由衔恢脴?biāo)識以及同步等需要的信息編碼成一個二進(jìn)制位流，每一幀以一組位流在物理層由發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)出；接收端接收到這些位流進(jìn)行解碼，分解出一幀的信息，提供給鏈路層。

在物理層，F(xiàn)lexRay總線采用NRZ（非歸零）編碼，如圖6-23所示。節(jié)點(diǎn)處理來自物理層的位流，分離出幀和符號信息，并將這些信息傳遞給相關(guān)的FlexRay處理機(jī)制。在節(jié)點(diǎn)的兩個通信信道中，各有一套獨(dú)立的編碼和解碼處理程序，一個給通信信道A，一個給通信信道B。圖6-23FlexRay總線編碼模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

NRZ編碼能確保報文緊湊，從而相同帶寬下信息量更大。NRZ編碼不能保證有足夠的跳變沿用于同步，容易帶來節(jié)點(diǎn)間計時器誤差的累計。

編碼的過程實際上就是對要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理“打包”的過程，如加上各種校驗位、ID符等。解碼的過程就是對收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行“解包”的過程。編碼與解碼主要發(fā)生在通信控制器與總線驅(qū)動器之間，如圖6-24所示。編碼插入序列是對一幀進(jìn)行編碼時加到幀中的二進(jìn)制序列。圖6-24FlexRay幀編碼與解碼模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

其中，RxD為接收信號、TxD為發(fā)送信號、TxEN為通信控制器請求數(shù)據(jù)信號。對于雙通道的節(jié)點(diǎn)，每個通道上的編碼與解碼的過程是同時完成的。編碼與解碼的過程主要由3個過程組成：主編碼與解碼過程（CODEC）、位過濾（BitStrobing）過程和喚醒模式解碼過程（WUPDEC），以主編碼與解碼過程為主要過程。

（1）幀編碼。傳輸一個幀的時候，節(jié)點(diǎn)按照一定的要求把要發(fā)送的信息和插入序列組成一個位流，依次發(fā)送到物理層上。這個裝配過程就是所謂的編碼，基本步驟如下：

①把一幀的所有信息分成字節(jié)。

②在位流的最前面加入一個傳輸起始序列TSS（TransmissionStartSequence）。發(fā)送節(jié)點(diǎn)在開始發(fā)送時，首先輸出一個連續(xù)低位序列，長度可以通過配置設(shè)置，表示一個傳輸開始并建立發(fā)送與接收端的路徑，接收端節(jié)點(diǎn)檢測到這個狀態(tài)，就判定總線由空閑進(jìn)入忙狀態(tài)，一個幀的傳輸過程開始。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

③在TSS后面加入幀起始序列FSS（FrameStartSequence），在TSS之后加入的一個高位，以補(bǔ)償TSS部分同步的量化誤差。

④在幀數(shù)據(jù)的每一個字節(jié)前面插入BSS得到擴(kuò)展字節(jié)。字節(jié)起始序列BSS（ByteStartSequence）包含連續(xù)的一個高位和一個低位。發(fā)送節(jié)點(diǎn)在一幀每一個字節(jié)信息（每8位數(shù)據(jù)）前面都加上BSS，為接收端提供時間同步信息。

⑤按照原來幀信息的數(shù)據(jù)順序排列所有擴(kuò)展字節(jié)。

⑥計算幀的CRC校驗碼，并把校驗碼各個字節(jié)加BSS進(jìn)行字節(jié)擴(kuò)展。

⑦在如上形成的位流后面加上一個幀結(jié)束序列FES（FrameEndSequence）。一幀所有的信息發(fā)出之后，發(fā)送節(jié)點(diǎn)緊接著發(fā)送的連續(xù)一個低位一個高位，表示一幀結(jié)束。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

⑧如果是動態(tài)段的幀，再在后面加上一個DTS。動態(tài)段幀尾序列DTS（DynamicTrailingSequence），用于動態(tài)段的幀尾，指示發(fā)送端微時間片工作點(diǎn)的準(zhǔn)確時間。DTS包括先低后高兩部分，低的部分可變長，至少保持一個位時間，在下一個微時間片的工作點(diǎn)變高，高的部分固定為一個位時間。發(fā)送節(jié)點(diǎn)在發(fā)送動態(tài)段的幀時，緊接FES之后發(fā)送DTS。

靜態(tài)段幀和動態(tài)段幀的編碼如圖6-25和圖6-26所示。圖6-25FlexRay靜態(tài)段幀編碼模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-26FlexRay動態(tài)段幀編碼模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

（2）幀解碼。對于接收端，在總線空閑時監(jiān)測到總線上傳輸起始序列TSS，表示有幀將要啟動傳輸，這時啟動幀接受過程，按照同步機(jī)制定時，開始接收后續(xù)位流，并按照編碼規(guī)則進(jìn)行解碼處理。當(dāng)接收端節(jié)點(diǎn)檢測到錯誤的時候，終止通信位流的解碼過程，并一直等待總線回到空閑狀態(tài)。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

3．時鐘同步

為了能夠在聯(lián)網(wǎng)控制單元內(nèi)同步執(zhí)行各項功能，需要一個共同的時基。因為所有控制單元利用其自身的時鐘脈沖發(fā)生器工作，所以必須通過總線進(jìn)行時間匹配。

控制單元測量某些同步位的持續(xù)時間，據(jù)此計算平均值并根據(jù)這個數(shù)值調(diào)整總線時鐘脈沖。同步位在總線信息的靜態(tài)部分中發(fā)送。

系統(tǒng)啟動后，只要CAS控制單元發(fā)送一個喚醒脈沖，F(xiàn)lexRay上的兩個授權(quán)喚醒控制單元之間就會開始進(jìn)行同步化。該過程結(jié)束時，其余控制單元相繼自動在FlexRay上注冊，計算出各自的差值并進(jìn)行校正。此外，在運(yùn)行期間還會對同步化進(jìn)行計算校正。這樣可以確保最小的時間差，從而在較長時間內(nèi)不會導(dǎo)致傳輸錯誤。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

1）時鐘同步測量過程

每個通信周期計算相位偏差；每兩個通信周期計算頻率偏差，如圖6-27、圖6-28所示。圖6-27時鐘同步測量過程模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-28時鐘同步流程模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

2）時鐘同步機(jī)制

FlexRay時鐘同步機(jī)制。時鐘偏差分為相位（Offset）偏差和頻率偏差，通過單次增加或減少每個周期中網(wǎng)絡(luò)空閑時間（NetwrokIdleTime，NIT）內(nèi)的微節(jié)拍個數(shù)來修正相位偏差，奇數(shù)周期的NIT內(nèi)修正，必須在下一周期開始前完成。通過長期調(diào)整NIT微節(jié)拍數(shù)量來修正頻率偏差，如圖6-29所示。圖6-29時鐘同步修正過程模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

3）時鐘的層次結(jié)構(gòu)

在FlexRay簇和節(jié)點(diǎn)中，時間單位的層次有周期、宏時鐘節(jié)拍、微時鐘節(jié)拍，其關(guān)系見圖6-30。微時鐘直接由通信控制器的振蕩器產(chǎn)生，是面向通信控制器的時間單位，也是一個節(jié)點(diǎn)里面最小時間單位。圖6-30時間單位的層次模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

4）時鐘的同步過程

FlexRay的時鐘同步過程。時鐘同步包含兩個主要的過程：一個是宏時鐘產(chǎn)生過程（MTG），其控制宏時鐘計數(shù)器和周期計數(shù)器，并進(jìn)行頻率和相位偏移的校正；另一個是時鐘同步過程（CSP），其完成周期開始時的初始化、檢測并存儲偏差值以及計算速率和偏移的校正值。這兩個過程的定時關(guān)系以及與媒體訪問的關(guān)系如圖6-31。圖6-31MTG、CSP與MAC的時間關(guān)系表模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

FlexRay的通信是在周期循環(huán)中進(jìn)行的，如圖6-32所示。一個通信循環(huán)始終包括靜態(tài)段（ST）和網(wǎng)絡(luò)閑置時間（NIT），還可能包括動態(tài)段（DYN）、符號窗口（SW）。ST和DYN由時槽Slot構(gòu)成，通過時槽傳輸幀信息，時槽經(jīng)固定的周期而重復(fù)。協(xié)議內(nèi)部流程需要網(wǎng)絡(luò)閑置時間，并且在這個時段內(nèi)，集群的節(jié)點(diǎn)之間不進(jìn)行任何通信。所謂集群（Clique）是指一組具有一定相同系統(tǒng)屬性的通信控制器。圖6-32帶靜態(tài)和動態(tài)段的通信循環(huán)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

在靜態(tài)段中，采用時分多址TDMA技術(shù)實現(xiàn)時間觸發(fā)。將多個時槽固定分配給每個節(jié)點(diǎn)，這些時槽內(nèi)，只允許該節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。所有時槽的大小相同，并且是從1開始向上編號，在運(yùn)行期間，該時槽的分配不能修改，靜態(tài)部分傳送的信息在通信開始時就應(yīng)該組合好，傳輸數(shù)據(jù)的最大量不能超過固定長度。這種訪問方法，可保證在靜態(tài)段中傳輸?shù)奶囟ㄏ?，在周期循環(huán)中擁有固定的位置，接收器可提前知曉消息到達(dá)的時間，并且到達(dá)時間的臨時偏差幅度會非常小。因此，即便行車環(huán)境惡劣多變，干擾了系統(tǒng)傳輸，F(xiàn)lexRay協(xié)議也可確保將信息延遲和抖動降至最低，從而盡可能保持傳輸?shù)耐脚c可測試。這對需要持續(xù)的高速性能的應(yīng)用（如線控制動、線控轉(zhuǎn)向等）來說非常重要（圖6-32）。

動態(tài)段采用更靈活的時分多址技術(shù)FTDMA，使用小時槽Mini-Slot作為訪問動態(tài)部分的通信媒介。各個節(jié)點(diǎn)利用信息ID（報文ID）中定義好的優(yōu)先級競爭帶寬。如果在小時槽中出現(xiàn)了總線訪問，時槽就會按照需要的時間來擴(kuò)展，因而總線的帶寬是動態(tài)可變動。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

4．FlexRay總線數(shù)據(jù)傳輸

1）冗余數(shù)據(jù)傳輸

FlexRay總線節(jié)點(diǎn)能夠同時支持兩個完全獨(dú)立的物理通道：通道A和通道B，兩個通道傳輸?shù)男畔⑹窍嗤模赏ㄟ^冗余備份來實現(xiàn)容錯。雙通道保證了網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行期間通信速度更快，同時確保某個傳輸通道出現(xiàn)故障時提供數(shù)據(jù)傳輸冗余，增強(qiáng)系統(tǒng)容錯能力。在FlexRay容錯性系統(tǒng)中，為確保數(shù)據(jù)能持續(xù)可靠傳輸，即使總線系統(tǒng)某一傳輸通道發(fā)生故障，另一通道支持冗余數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸，并且知道進(jìn)行故障處理的位置，如圖6-33所示。圖6-33冗余數(shù)據(jù)傳輸模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

例如，線控制動（Brake-by-Wire）通過與制動卡鉗安裝在一起的精密電機(jī)和電子設(shè)備來控制蝸桿，不再使用任意泄露的主缸、分泵、各類管道和專用液體等。為了確保制動操作的可靠運(yùn)行，采用一定的冗余是十分必要的。

具有冗余數(shù)據(jù)傳輸能力的總線系統(tǒng)使用兩個彼此無關(guān)的通道。每個通道都由一個雙絞線連接組成。一個通道失靈時，故障通道應(yīng)傳輸?shù)男畔⒎诺椒枪收贤ǖ郎弦黄饌鬏敗＜词箮в腥哂鄶?shù)據(jù)傳輸，也可以利用FlexRay使用混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

2）確定性數(shù)據(jù)傳輸（時間控制型）

FlexRay總線系統(tǒng)是一種時間控制型總線系統(tǒng)，該系統(tǒng)也可以用于以事件控制方式傳輸據(jù)傳輸?shù)牟糠謪^(qū)域，如圖6-34所示。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

CAN總線系統(tǒng)是一種事件觸發(fā)（控制）型總線系統(tǒng)，存在一個事件時就會傳輸數(shù)據(jù)，事件觸發(fā)不可避免地會產(chǎn)生報文不確定、總線負(fù)載率接近極限、沒有帶寬儲備及對應(yīng)容錯設(shè)計。如果許多事件匯集在一起，則可能在另一條信息能夠發(fā)送前出現(xiàn)延遲現(xiàn)象。如果無法成功且無錯誤地傳輸一條信息，則該信息將一直發(fā)送到通信設(shè)備作出確認(rèn)。如果總線系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)故障，則可能導(dǎo)致這些事件控制的信息匯集在一起并造成這些系統(tǒng)過載，就是說各信號的傳輸要延遲很長時間，這種情況可能導(dǎo)致各系統(tǒng)的控制特性變差。

FlexRay總線系統(tǒng)在時間控制的區(qū)域內(nèi)時隙分配給確定信息。一個時隙是指一個規(guī)定的時間段，該時間段對某一信息開放。這樣，在FlexRay總線系統(tǒng)內(nèi)重要的周期性信息以固定的時間間隔傳輸，因此不會造成FlexRay總線過載。對時間要求不高的其他信息則在事件控制的區(qū)域內(nèi)傳輸。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

FlexRay為時間控制型總線，確定性數(shù)據(jù)傳輸用于確保時間控制區(qū)域內(nèi)的每條信息都實時傳輸，即每條信息都在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行傳輸。因此不會由于總線系統(tǒng)過載而導(dǎo)致重要總線信息發(fā)送過遲。如果由于暫時性故障（例如EMC故障）而造成一條信息丟失，則這條信息不會再次發(fā)送。

由于FlexRay總線通信是基于時間觸發(fā)的總線系統(tǒng)，因此在時間控制區(qū)域內(nèi)，時隙會分配給確定的消息，即會將規(guī)定好的時間段分配給特定的消息，時隙是經(jīng)固定周期重復(fù)，也就是說信息在總線上的時間可以被預(yù)測出來，因此保證了確定性數(shù)據(jù)傳輸。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

3）FlexRay數(shù)據(jù)通信過程

（1）初始化流程。由于FlexRay通信主要是基于時間觸發(fā)的周期性通信循環(huán)，時間同步是FlexRay網(wǎng)絡(luò)的通信基礎(chǔ)；FlexRay網(wǎng)絡(luò)將啟動節(jié)點(diǎn)的時鐘作為參考，通過啟動，建立整個網(wǎng)絡(luò)的同步時間，且在通信的過程中，其他節(jié)點(diǎn)不斷地以此為基準(zhǔn)進(jìn)行自我校正。FlexRay的初始化，主要是實現(xiàn)FlexRay網(wǎng)絡(luò)通信之間的喚醒、啟動、時間同步，是現(xiàn)實FlexRay網(wǎng)絡(luò)正常通信的基礎(chǔ)，F(xiàn)lexRay網(wǎng)絡(luò)的具體啟動配置流程圖如圖6-35所示。圖6-35FlexRay初始化流程模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

（2）數(shù)據(jù)發(fā)送流程。當(dāng)FlexRay網(wǎng)絡(luò)正常啟動后，才可以進(jìn)行FlexRay數(shù)據(jù)通信。在靜態(tài)段中，它是基于TDMA（時分多址）技術(shù)的時間觸發(fā)，是通過事先安排好的時刻表贏得總線。所謂時分多址（TimeDivisionMultipleAccess，TDMA）是指把時間分割成周期性的幀（Frame），每一個幀再分割成若干個時隙向基站發(fā)送信號，在滿足定時和同步的條件下，基站可以分別在各時隙中接收到各終端的信號而不混擾。同時，基站發(fā)向各終端的信號都按順序安排在預(yù)定的時隙中傳輸，各終端只要在指定的時隙內(nèi)接收。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

FlexRay消息發(fā)送的中斷產(chǎn)生過程：TDMA時分表中的每個時槽都會對應(yīng)一個中斷，且這些中斷按時分表在時間軸上分布開來，只有在其對應(yīng)的時槽時刻，才會由FlexRay模塊自動置位中斷，且每個時槽的發(fā)送中斷產(chǎn)生與標(biāo)志置位都是在該時槽數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后，由FlexRay模塊自動產(chǎn)生相應(yīng)的置位與中斷；當(dāng)進(jìn)入FlexRay對應(yīng)時槽的中斷服務(wù)程序后，調(diào)用發(fā)送函數(shù)，鎖定發(fā)送時槽對應(yīng)的發(fā)送緩存，對發(fā)送緩存賦值并置位發(fā)送，最后解鎖發(fā)送緩存，等待下一個周期該時槽的發(fā)送刻到來發(fā)送。FlexRay總線數(shù)據(jù)發(fā)送中斷流程如圖6-36所示。圖6-36FlexRay數(shù)據(jù)發(fā)送流程模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

（3）數(shù)據(jù)接收流程。FlexRay通信接收流程，如圖6-37所示。FlexRay數(shù)據(jù)接收也是采用中斷方式，F(xiàn)lexRay協(xié)議控制器采用“提前搜索算法”來保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)時接收。在FlexRay中，每一個接收時槽的接收中斷產(chǎn)生都是在時槽接收數(shù)據(jù)完畢并確認(rèn)有效后，由FlexRay模塊自動產(chǎn)生相應(yīng)的接收中斷。當(dāng)進(jìn)入FlexRay對應(yīng)時槽中斷服務(wù)程序后，程序調(diào)用接收函數(shù)，鎖定接收時槽對應(yīng)的接收緩存，確認(rèn)為數(shù)據(jù)幀后，讀取接收緩存中的數(shù)據(jù)與幀長度，最后解鎖接收緩存，等待下一個周期該時槽的接收時刻到來。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-37FlexRay數(shù)據(jù)接收流程模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

5．FlexRay總線喚醒與啟動

1）FlexRay總線喚醒與啟動

當(dāng)FlexRay總線節(jié)點(diǎn)處于睡眠模式時，除了驅(qū)動器一直與電壓源相連外，其他元件的供電電源都被切斷，而驅(qū)動器能夠喚醒或激活這種模式的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)接收到喚醒特征符（WakeupSymbol）后，主機(jī)處理器和通信控制器才進(jìn)行上電。喚醒特征符如圖6-38所示，一個節(jié)點(diǎn)只能喚醒一條總線，多個節(jié)點(diǎn)可以同時喚醒同一總線。圖6-38FlexRay喚醒特征符模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

在喚醒階段，簇中的每個節(jié)點(diǎn)有兩個方面的操作：①從“斷電（PowerOff）狀態(tài)”進(jìn)入“上電（PowerOn）狀態(tài)”；②進(jìn)入“就緒（Ready）狀態(tài)”。

在通信啟動執(zhí)行之前，整個簇需要被喚醒。啟動節(jié)點(diǎn)工作時，需要在所有通道上同步執(zhí)行。初始一個啟動過程的行為被稱為冷啟動（Coldstart），能啟動一個起始幀的節(jié)點(diǎn)是有限的，它們稱作冷啟動節(jié)點(diǎn)（ColdstartNode）。在至少由三個節(jié)點(diǎn)組成的簇中，至少要有三個節(jié)點(diǎn)被配置為冷啟動節(jié)點(diǎn)。組成簇的節(jié)點(diǎn)少于三個時，每個節(jié)點(diǎn)都應(yīng)配置為冷啟動節(jié)點(diǎn)。每個起始幀同樣應(yīng)為同步幀，因此每個冷啟動節(jié)點(diǎn)同樣應(yīng)為同步節(jié)點(diǎn)。冷啟動節(jié)點(diǎn)中，主動啟動簇中消息的節(jié)點(diǎn)稱為主冷啟動節(jié)點(diǎn)（LeadingColdstartNode），其余的冷啟動節(jié)點(diǎn)則稱為從冷啟動節(jié)點(diǎn)（FollowingColdstartNode）。被配置傳輸同步幀的節(jié)點(diǎn)稱為同步節(jié)點(diǎn)（Syncnode）。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

當(dāng)節(jié)點(diǎn)被喚醒并完成初始化后，它就可以在相應(yīng)的主機(jī)控制命令發(fā)出之后進(jìn)入啟動程序。在非冷啟動節(jié)點(diǎn)接收并識別至少兩個相互通信的冷啟動節(jié)點(diǎn)前，非冷啟動節(jié)點(diǎn)一直等待。同時，冷啟動節(jié)點(diǎn)監(jiān)控兩個通信通道，確定是否有其他的節(jié)點(diǎn)正在進(jìn)行傳輸。當(dāng)檢測到通信信道沒有進(jìn)行傳輸時，該節(jié)點(diǎn)就成為主冷啟動節(jié)點(diǎn)。如圖6-39所示為啟動的過程。其中，A是主冷啟動節(jié)點(diǎn)、B是從冷啟動節(jié)點(diǎn)、C是非冷啟動節(jié)點(diǎn)。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-39FlexRay啟動過程模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

FlexRay具有在沒有外部同步時鐘信號的情況下同步網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)的獨(dú)特能力。為此，它使用兩種特殊類型的幀：啟動框架和同步框架。要啟動FlexRay集群，至少需要兩個不同的節(jié)點(diǎn)來發(fā)送啟動幀。啟動FlexRay總線的動作稱為冷啟動，發(fā)送啟動幀的節(jié)點(diǎn)通常稱為冷啟動節(jié)點(diǎn)。啟動幀類似于啟動觸發(fā)器，它告訴網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)啟動。

一旦網(wǎng)絡(luò)啟動，所有節(jié)點(diǎn)必須將其內(nèi)部振蕩器與網(wǎng)絡(luò)的宏標(biāo)記同步。這可以使用另外兩個同步節(jié)點(diǎn)來完成。這些可以是網(wǎng)絡(luò)上預(yù)先指定在第一次打開時廣播特殊同步幀的任何兩個獨(dú)立節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)等待同步幀被廣播，并測量連續(xù)廣播之間的時間，以便將其內(nèi)部時鐘校準(zhǔn)到FlexRay時間。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

一旦網(wǎng)絡(luò)被同步和在線，就測量網(wǎng)絡(luò)空閑時間，并用于從一個周期到另一個周期調(diào)整時鐘，以保持緊密的同步，如圖6-40所示。圖6-40FlexRay總線啟動模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

2）寶馬FlexRay總線喚醒及休眠

在寶馬F01/F02車型中，盡管可以通過總線信號喚醒FlexRay總線控制單元，但大部分FlexRay控制單元由CAS（便捷登車及起動系統(tǒng)）通過一個附加喚醒導(dǎo)線啟用，該喚醒導(dǎo)線的功能與以前PT-CAN內(nèi)的喚醒導(dǎo)線（15WUP）相同，其信號曲線與PT-CAN的信號曲線一樣。

主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AL）和垂直動態(tài)管理系統(tǒng)（VDM）不通過喚醒導(dǎo)線，而是通過總線信號喚醒。隨后通過接通供電直接由VDM啟用四個減振器衛(wèi)星式控制單元。FlexRay的喚醒信號曲線如圖6-41所示，從中可以清楚地看出車輛開鎖（打開車門鎖）和起動時的典型的電壓曲線。圖6-41F01/F02車型FlexRay的喚醒信號曲線模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

階段1：駕駛員將車輛開鎖。便捷登車及起動系統(tǒng)CAS控制單元啟用喚醒脈沖并通過喚醒導(dǎo)線將駕駛員開鎖信號傳輸給所連接的FlexRay控制單元。

階段2：駕駛員進(jìn)入車內(nèi)，在車鑰匙插入點(diǎn)火開關(guān)之前，打開車輛，總線端R仍處于關(guān)閉狀態(tài)，總線系統(tǒng)內(nèi)的電壓電平再次下降?？偩€端R如圖6-42所示。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-42F01/F02車型FlexRay總線端控制模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

階段3：起動車輛，總線端15接通，電壓電平保持在設(shè)定值，直至再次關(guān)閉總線端15?？偩€端15如圖6-42所示。

階段4：駕駛員關(guān)閉發(fā)動機(jī)，鎖好車門，總線端R再次關(guān)閉，此時整個車輛網(wǎng)絡(luò)必須進(jìn)入休眠模式，以免耗電過多。為確保所有控制單元都“休眠”，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每個控制單元都自動注銷。

供電總線端包括：總線端30、總線端30B、總線端30F、總線端15N，通過不同總線端為車載網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備供電。喚醒車輛時，便捷登車及起動系統(tǒng)控制繼電器顯示狀態(tài)信息，并通過K-CAN發(fā)送總線端狀態(tài)信號。邏輯總線端（包括總線端R、總線端15、總線端50，寶馬新車型總線端名稱有變化）不能作為供電總線端使用，只能表示一種狀態(tài)。通過按壓START-STOP按鈕啟用或停用。例如，總線端15用于發(fā)出“點(diǎn)火開關(guān)打開/點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉”狀態(tài)信號，不用于供電。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

電源模塊通過總線端0～60min后進(jìn)入休眠電流監(jiān)控功能，如果在60min以內(nèi)對車輛進(jìn)行操作（例如，打開中控鎖、行李艙蓋），就會開始執(zhí)行休眠電流監(jiān)控功能。如果3周內(nèi)沒有任何操作請求，就會斷開蓄電池與車載網(wǎng)絡(luò)的連接，從而避免蓄電池過度放電。

為了防止用電器持續(xù)啟用期間蓄電池放電，總線端R關(guān)閉16min后將執(zhí)行中央用電器關(guān)閉功能。這些用電器包括：IB（車內(nèi)照明裝置）、VAK（車身區(qū)域的用電器關(guān)閉）、VAD（車頂區(qū)域的用電器關(guān)閉）。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

F01/F02車型FlexRay總線端控制過程（圖6-42）：

（1）操作START-STOP按鈕和制動踏板→啟用總線端50且起動發(fā)動機(jī)。

（2）發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)（總線端50>線端15）。

（3）操作START-STOP按鈕和制動踏板→起動發(fā)動機(jī)。

（4）將換擋桿掛入N擋且通過START-STOP按鈕使發(fā)動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，總線端15接通15min。

（5）車輛上鎖或達(dá)到起動能力限值時，總線端15關(guān)閉。

模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)（6）通過操作START-STOP按鈕在總線端15和總線端0之間切換總線端狀態(tài)。

（7）通過操作START-STOP按鈕使總線端狀態(tài)從總線端R切換至總線端0。

（8）超過8min或車輛上鎖或達(dá)到起動能力限值時，從總線端R切換至總線端0。

（9）短促按壓START-STOP按鈕→發(fā)動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

（10）操作START-STOP按鈕和制動踏板→起動發(fā)動機(jī)。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

二、FlexRay總線的檢測

（一）FlexRay總線終端電阻檢測

1．FlexRay總線終端電阻的設(shè)置

與大多數(shù)總線系統(tǒng)一樣，為了避免在總線上產(chǎn)生信號反射，F(xiàn)lexRay總線的數(shù)據(jù)導(dǎo)線兩端也使用了終端電阻，這些終端電阻的阻值由數(shù)據(jù)傳輸速率和導(dǎo)線長度決定，終端電阻位于控制單元內(nèi)部。只有個別情況下才會直接安裝在導(dǎo)線束內(nèi)，例如D-CAN。如果一個總線驅(qū)動器上僅連接一個控制單元（例如，SZL與總線驅(qū)動器BD0相連），則總線驅(qū)動器和控制單元的接口各有一個終端電阻。中央網(wǎng)關(guān)模塊的這種連接方式稱為“終止節(jié)點(diǎn)終端”（圖6-43、圖6-44）。圖6-43終止節(jié)點(diǎn)終端內(nèi)部的終端電阻模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-44形成環(huán)路的FlexRay終端電阻的設(shè)置模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

如果控制單元上的接口不是物理終止節(jié)點(diǎn)（例如，總線驅(qū)動器BD2上的DSC、ICM和DME），則稱為FlexRay傳輸和繼續(xù)傳輸導(dǎo)線。在這種情況下，每個總線路徑兩端的組件都必須以終端電阻終止。這種連接方式既用于中央網(wǎng)關(guān)模塊，也用于一些控制單元。但帶有傳輸和繼續(xù)傳輸導(dǎo)線的控制單元使用一個“非終止節(jié)點(diǎn)終端”獲取數(shù)據(jù)。

為了有效防止網(wǎng)絡(luò)中的電磁干擾，可按如圖6-45所示，在BP和BM之間使用共模抑制線圈。對共模抑制線圈的要求，如引線電阻功率（<1W）、電感（>50mH）以及雜散電感（<1mH）。圖6-45具有共模抑制線圈和終端電阻的節(jié)點(diǎn)ECU模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

為避免信號的反射和回波，在FlexRay通信網(wǎng)絡(luò)中物理上最遠(yuǎn)的兩個節(jié)點(diǎn)間分別加上終端電阻。為了獲得更好的EMC性能，將在BP和BM兩根線之間的終端電阻分成RTA和RTB，總線上的共模信號通過RC電路連接到搭鐵，如圖6-45所示。終端電阻各參數(shù)推薦值見表6-1。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

寶馬E70車型FlexRay總線所有衛(wèi)星式控制單元EDC都分別通過插接連接件連接在VDM控制單元上。終端電阻位于EDC衛(wèi)星式控制單元內(nèi)。每個衛(wèi)星式控制單元都帶有一個終端電阻。由于導(dǎo)線的波涌阻抗（高頻導(dǎo)線阻抗）取決于外部影響因素，所以針對所要求的電阻值精確匹配了終端電阻，如圖6-46所示。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-46E70車型FlexRay總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

在內(nèi)部左側(cè)和右側(cè)EDC衛(wèi)星式控制單元則連接為一個線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。兩個線形結(jié)構(gòu)通過一個由兩個總線驅(qū)動器組成的雙星形結(jié)構(gòu)連接在一起。由某一個EDC衛(wèi)星式控制單元或由中央VDM控制單元發(fā)出的每一條信息都會到達(dá)所連接的所有控制單元處。

如圖6-47所示為奧迪A6LFlexRay總線終端電阻網(wǎng)絡(luò)圖，中間控制單元有四個總線接口，有兩個1.3kΩ的串聯(lián)電阻，末端控制單元有兩個總線接口，有兩個47Ω的串聯(lián)電阻，中間控制單元不會阻礙信號的傳送。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)圖6-47奧迪A6LFlexRay總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及終端電阻模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

奧迪FlexRay總線終端電阻，如圖6-48所示。圖6-48奧迪FlexRay總線終端電阻模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

如圖6-49所示為路虎發(fā)現(xiàn)轎車FlexRay網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，網(wǎng)絡(luò)包含三個分支，每個分支均使用一對扭結(jié)電線構(gòu)建，每個分支的末端均配有終端電阻器，這些電阻器按串聯(lián)方式連接。圖6-49路虎發(fā)現(xiàn)FlexRay網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D1-BCM/GWM；2-ECM；3-ABS；4-TCCM（分動器模塊）；5-TCM；6-FlexRayTM終端電阻器電路；7-電阻器模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

FlexRay總線在E70車型垂直動態(tài)管理系統(tǒng)上的應(yīng)用，如圖6-50所示。圖6-50FlexRay總線在E70車型垂直動態(tài)管理系統(tǒng)上的應(yīng)用1-接線盒控制單元；2-垂直動態(tài)管理系統(tǒng)VDM；3-診斷插座；4-前部車輛高度傳感器；5-帶有垂直加速度傳感器和電磁閥的EDC衛(wèi)星式控制單元；6-后部車輛高度傳感器；D-CAN-診斷CAN；F-CAN-底盤CAN；PT-CAN-動力傳動系CAN模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

2．FlexRay總線終端電阻的檢測

一般可通過測量終端電阻來初步判斷總線故障。對于寶馬E70而言，借助電阻測量儀（歐姆表、萬用表）可以相對簡單地檢測到衛(wèi)星式控制單元的四部分導(dǎo)線。從VDM控制單元處進(jìn)行測量終端電阻，可得出如下結(jié)論：

RBP－BM＝10Ω，這部分導(dǎo)線短路。

RBP－BM＝10～90Ω，這部分導(dǎo)線損壞，如插頭潮濕、導(dǎo)線擠壓變形。

RBP－BM＝90～110Ω，這部分導(dǎo)線正常且衛(wèi)星控制單元EDC已連接。

RBP－BM>110Ω，這部分導(dǎo)線斷路、衛(wèi)星控制單元EDC未連接或者至衛(wèi)星控制單元EDC的連接斷開。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

（二）FlexRay總線電壓

1）信號的創(chuàng)建

FlexRay總線傳輸?shù)碾娦盘柺嵌M(jìn)制碼元，如位、幀等，它們是由CC創(chuàng)建的。CC可以是位于微控制器之外的專用集成電路，也可以直接集成到微控制器中。在傳輸速率為10Mb/s時，它的作用是產(chǎn)生標(biāo)稱持續(xù)時間為100ms的一系列二進(jìn)制位。傳輸媒體所攜帶的信號是符合二進(jìn)制邏輯的電氣信號，這類信號應(yīng)具有三個特征：編碼、速度和物理表示。

FlexRay總線被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是由“0”和“1”組成的，位編碼方法使用了不歸零（NRZ）編碼，它用正電壓表示一種二進(jìn)制值，負(fù)電壓表示另一種二進(jìn)制值，物理信號一旦確定下來，在整個二進(jìn)制位持續(xù)時間內(nèi)不會改變。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

當(dāng)位編碼確定后，就要定義位編碼的物理表示。位的物理表示形式多種多樣?，F(xiàn)有的FlexRay物理層規(guī)范只針對差分對型有線媒體給出了物理表示形式。在這種情況下，電氣信號以“差分模式”進(jìn)行傳輸。如圖6-51所示，BP和BM表示FlexRay總線的兩條總線電纜，兩條線纜之間的差分電壓定義為：uBus＝uBP－uBM，BP（BusPlus）為正線、BM（BusMinus）為負(fù)線。根據(jù)uBP和uBM的不同電壓，使用不同的信號BP（BusPlus）和BM（BusMinus）進(jìn)行通信。圖6-51FlexRay總線信號狀態(tài)模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

四個信號代表了FlexRay總線的四種狀態(tài)：低功耗、空閑、數(shù)值1、數(shù)值0，各個總線狀態(tài)的意義如下（注意在Data＿1和Data＿0之間不允許有沖突）：

Idle＿L狀態(tài)：低功耗模式，如休眠（Sleep）、安息（GotoSleep）、待機(jī)（Standby）等。導(dǎo)線BP和BM都通過下拉電阻搭鐵，差分電壓信號為0V。

Idle狀態(tài)：無通信狀態(tài)（總線空閑模式），網(wǎng)絡(luò)上沒有數(shù)據(jù)，但簇內(nèi)至少有一個節(jié)點(diǎn)不處于低功耗模式。BP和BM都處于空閑電壓電平（IdleVoltageLevel），兩個總線導(dǎo)線的電平為2.5V，差分電壓信號為0V。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

Data＿1：邏輯高，uBus＝uBP－uBM為正?？偩€正極導(dǎo)線具有高電平，總線負(fù)極導(dǎo)線具有低電平。總線驅(qū)動器BD在BP和BM之間建立正差分電壓，差分電壓信號為+600～2000mV。

Data＿0：邏輯低，uBus＝uBP－uBM為負(fù)?？偩€正極導(dǎo)線具有低電平，總線負(fù)極導(dǎo)線具有高電平?？偩€驅(qū)動器BD在BP和BM之間建立負(fù)差分電壓，差分電壓信號為-600～2000mV。

需要說明的是，uBP－uBM這個差值的數(shù)量級為700mV，因此，F(xiàn)lexRay網(wǎng)絡(luò)信號產(chǎn)生的電磁輻射很小。模塊六FlexRay總線系統(tǒng)的檢測與修復(fù)

FlexRay總線三種狀態(tài)下的電平如圖6-52所示。圖6-52Fl