詳解奧迪A8 FlexRay總線系統技術

1 FlexRay總線的特征和基本原理
2010年款奧迪A8由奧迪公司位於巴登符騰堡州的內卡蘇姆工廠生產_於2010年10月上市_其采用了一個新的總線系統_即FlexRay總線.FlexRay代表的含義： Flex的德語意義為Flexibilit覿t（靈活）_Ray的德文意義為Rochen （FlexRay聯盟標志中的鳐魚）_其標志如圖1所示.采用FlexRay總線是為了滿足將來對汽車控制單元聯網結構更高的要求_特別是為了實現更快的數據傳輸率、更強的實時控制和更高的容錯運算.使用FlexRay總線之後才可以實現駕駛動態控制、車距控制ACC （AdaptiveCruise Control_自適應雷達巡航控制系統）和圖像處理功能.

1.1 FlexRay總線特征
2010年款奧迪A8的FlexRay總線具有如下特征：①雙絞線總線；②數據傳輸率： 最快10 Mb／s；③傳輸3種信號狀態： 空閒、Data0、Data1；④主動星型拓撲結構；⑤實時控制；⑥實現分布式控制和與安全相關系統的使用.

1.2 FlexRay總線的基本原理
FlexRay總線的基本工作方式與使用至今的數據總線系統 （CAN總線、LIN總線和MOST總線） 不同.FlexRay總線的基本工作方式用索道做比喻就很恰當： 索道的站點就像總線用戶_即信息發送和接收器 （控制單元）；索道的吊車就像數據幀_而乘客就是信息.

總線用戶通過FlexRay總線發送信息的時間點可以精准地確定_發出信息到達接收器的時間也可以精確地識別_這就與索道既定不變的時刻表相同.即使總線用戶不發送任何信息_也為它預留一定的帶寬_就像索道上_無論是否有乘客_索道都在運行.所以_不需要像在CAN總線上那樣設定信息的優先級.奧迪將空吊車情況視作信息發送器發生故障_也就是說_控制單元總是發送信息_但用Update Bit標記新內容.如果沒有可以使用的新數據_則再次發送舊數據.CAN總線與FlexRay總線的異同如表1所示.

2 FlexRay總線協議
在 FlexRay總線上_信息通過通信周期（Communication Cycles）傳輸.通信周期不斷循環_也就是說_接連不斷.一個通信周期持續5 ms_由靜態段、動態段、網絡空閒時間（空載）3部分組成.
1） 靜態段 靜態段在總線用戶之間傳遞信息.為了傳輸數據_靜態段被分為62個時隙_即時間槽_如圖2所示.一個靜態時隙只能發送到一個特定的總線用戶中_但是_所有總線用戶可以接收所有靜態時隙_也包括那些與它沒有確定關系的時隙.所有靜態時隙的長度都相等_都是42字節_時隙的順序固定不變.在接連不斷的通信周期中_各個靜態段傳輸不同內容的信息.一般無論所有時隙是否都承載信息_整個時隙結構都會被傳輸.在奧迪車上_總線用戶還會持續發送 “Update Bit”.

2） 動 態段 動態段被分成若干最小時隙 （Minislot）_所有總線用戶都會接收動態段.動態段是通信周期中為了能夠傳輸事件觸發的數據而預留的位置_FlexRay總線的動態段如圖3所示.

3） 網絡空閒時間 網絡空閒時間就是網絡靜止時間_如圖4所示.在這段時間內_FlexRay總線上沒有信息在傳輸.數據總線診斷接口J533需要這段時間同步FlexRay總線上數據傳輸的過程.所有總線用戶利用網絡空閒時間使內部時鐘與全球時基同步.

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