汽車電子行業的FlexRay解碼實測分析

　　FlexRay通訊協議是一種具備故障容錯的高速汽車總線系統，已經成熟運用在BMW X5的電控減震和主控懸吊系統中。這里將喝大家一起來了解FlexRay協議及對應的解碼方案。

　　一、FlexRay總線介紹

　　FlexRay是一種高速可確定性的，具備故障容錯的汽車總線系統。如今大多數汽車中主要是通過CAN總線進行數據交換，新的x-by-wire系統設計思想的出現，也導致了車輛系統對信息傳送速度尤其是故障容錯與時間確定性的需求不斷增加。而FlexRay通過在確定的時間槽中傳遞信息，以及在兩個通道上的故障容錯和冗余信息的傳送，滿足了這些新增加的要求。

　　FlexRay的拓撲結構可分為單信道和雙信道，包括單信道總線型、單信道星型、單信道混合型和雙信道可獨立選擇拓撲形式。如圖1所示為單信道總線型，圖2為雙信道拓撲形式。

　　圖1 單通道總線拓撲

　　圖2 雙通道總線拓撲

　　·FlexRay 在物理上通過兩條分開的總線通信，總數據速率可高達到20Mbit/秒;

　　·FlexRay具有可靠性特點，尤其其冗余通信能力可實現通過硬件完全復制網絡配置，并進行進度監測;

　　·FlexRay可支持各種拓撲，如總線、星型和混合拓撲。

　　圖3 各個協議數據速率的比較

　　雖然FlexRay本身不能確保系統安全，但它可以支持以安全為導向的系統(如線控系統X-by-Wire)的設計。

　　圖4 FlexRay應用系統

　　二、FlexRay數據幀結構

　　一個數據幀由幀頭、有效數據段和幀尾三部分組成。如圖5所示：

　　圖5 FlexRay 數據幀

　　l幀頭

　　1、保留位(1 位)，為日后的擴展做準備;

　　2、負載段前言指示(1 位)，指明幀的負載段的向量信息;

　　3、空幀指示(1 位)，指明負載段的數據幀是否為零;

　　4、同步幀指示(1 位)，指明這是一個同步幀;

　　5、起始幀指示(1 位)，指明發送幀的節點是否為啟始幀;

　　6、幀 ID(11 位)，指明在系統設計過程中分配到每個節點的 ID;

　　7、有效數據長度(7 位)，指示有效數據的的長度;

　　8、頭部 CRC(11 位)，表明同步幀指示器和起始幀指示器的CRC計算值;

　　9、周期(6 位)。指明在幀傳輸時間內傳輸幀的節點的周期計數。

　　有效數據部分

　　1、數據部分，在圖中分別以 data0、data1…表示;

　　2、信息ID;

　　3、網絡管理向量。

　　幀尾部分

　　只含有單個的數據域，即CRC部分，包括幀頭CRC和數據幀的CRC。

　　四、ZLG致遠電子示波器FlexRay解碼方案

　　依托于ZDS4054 Plus示波器強大的運算平臺，免費標配FlexRay協議的解碼功能。既可以對512M全內存的FlexRay數據進行解碼，又可以對車輛通訊信號監測，每一幀數據的信息均可在事件表中進行查看，如下圖6所示：

　　圖6 Flexray總線解碼

　　對長時間監測的數據進行異常分析，可在示波器的縮放模式下使用雙ZOOM多窗口顯示的功能，對信號進行多窗口異常監測和分析，可就某一個數據幀進行分析，也可對某一個上升沿的上升時間進行分析測量等，同時還可以實時觀測事件表中的數據變化，如下圖7所示。

　　圖7 Flexray細節分析