基于FlexRay總線的通訊單元設計

摘要：FlexRay是符合下一代車載網絡要求的通訊協議。文章針對FlexRay汽車總線，給出一種通訊單元的設計方案。Freescale公司的16位汽車微控制器MC9S12XF512集成了雙通道FlexRay協議v2．1，通過FlexRay通訊控制器TJA1080實現節點和FlexRay總線的通信，并且通過GSM／GPRS模塊實現通訊功能。
關鍵詞：FlexRay；通訊單元；汽車微控制器；TJA1080A

0 引言
隨著汽車電子技術的發展，汽車電子化程度的與日俱增，車體內應用的ECU模塊數量的增加使得線束也隨之增加。另一方面，以網絡通訊為基礎的線控技術(X-by-wire)將在汽車上普遍應用。早期的CAN總線已經不能很好地解決眾多電子設備之間的通信，通信速度更高和通信更安全的車內總線成為汽車電子的迫切需求。由FlexRay聯盟制定的FlexRay協議標準成為一種理想的解決方案。它不僅是一個通信協議，它還包括特殊定義的高速發送和接收驅動器，以及各種元件的硬件和軟件接口標準。
汽車通訊系統的普及是汽車電子發展的一大方向。車載通訊系統是指裝載在汽車上的移動通訊系統。其特點是以車為載體，同時能夠隨車移動進行無線信號的傳輸。它不僅包括車載電話，還包括汽車狀態遠程監控、報警、娛樂等功能。根據汽車本身具有移動、分布、數量大的特點，數字蜂窩移動通訊系統是較為理想的選擇。隨著“三網融合”技術的發展，內嵌TCP／IP協議的GSM／GPRS模塊就可以實現基本的汽車通訊功能。

1 系統結構和原理
本系統作為FlexRay總線上的一個節點，接收總線上傳輸來的信號，完成相關的通訊任務。FlexRay節點有兩種結構，一種由微控制器、通訊控制器、總線控制器組成；一種由集成通訊控制器的微控制器、總線控制器組成。本系統采用后一種結構，系統結構圖如圖1所示。

總線上的數據幀都將到達總線上所有的總線收發器。每一個總線收發器在收到總線數據幀后，將不屬于自己地址的數據幀濾除，只將屬于自己的數據幀和廣播幀存儲到接收FIFO中。在工作狀態下，微控制器可以訪問總線收發器的接收模塊和發送器，通過對其操作實現對物理層數據的收發。微控制器接收到相關總線信號后將其分成若干種任務，按照優先級對這些任務進行處理，喚醒GSM／GPRS模塊來執行相應的通訊任務或者通過總線收發器將處理后的結果發送到其他節點。GSM／GPRS模塊具有語音通話、短信(SMS)／彩信(MMS)收發和數據業務功能。 GSM／GPRS模塊與微控制器、總線收發器的電源電壓不同，所以對電源進行單獨設計。