硅技術(shù)實現(xiàn) - FlexRay在高速汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　作為汽車控制架構(gòu)中日益重要的組成部分，F(xiàn)lexRay技術(shù)為半導(dǎo)體公司開辟了一個嶄新的市場。當(dāng)然，具備性能更優(yōu)、帶寬更高的芯片是必需的，但半導(dǎo)體公司也必須及時作出重要的戰(zhàn)略決策。為爭奪FlexRay市場份額，芯片公司必須做出決定，是擴展現(xiàn)有芯片(大部分可能為支持CAN而設(shè)計)的性能，還是遵循平臺策略，以創(chuàng)建真正專用的FlexRay系列芯片。

　　基本上有兩個硅組件必需要考慮，即收發(fā)器和邏輯電路，前者在總線上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而后者則包括基本的微控制器功能及專門針對FlexRay的通信控制。

　　在過去，收發(fā)器通常相對比較簡單，但是，F(xiàn)lexRay拓撲的靈活性及實現(xiàn)事件觸發(fā)或時間觸發(fā)的操作模式對收發(fā)器意義重大。下面列舉其中一部分：

　　10Mbps的數(shù)據(jù)處理速率;

　　支持FlexRay節(jié)點和有源星型拓撲;

　　提供電源管理功能，提高ECU效率;

　　為時間驅(qū)動和事件驅(qū)動模式集成兩個專用的控制輸入;

　　支持本地和遠程喚醒功能;

　　提供錯誤檢測;

　　符合汽車行業(yè)的嚴格規(guī)范要求(例如ESD和EMC領(lǐng)域，同時涉及上述各個方面)。

　　集成化解決方案

　　在收發(fā)器和微控制器實現(xiàn)的基本控制功能之間，是專門針對通信和FlexRay協(xié)議的控制功能。實現(xiàn)該功能的方法有兩個，其一是單獨在通信控制器IC上實現(xiàn)，另一是將其集成到MCU架構(gòu)中，但這要求采用FlexRay的平臺策略。

　　后者在性能、可靠性和成本方面都有優(yōu)勢。將MCU和通信控制器集成到一塊芯片上，可減少部件數(shù)量，降低組件成本并縮短工程設(shè)計時間，而且還有允許內(nèi)存共享等其他優(yōu)勢。當(dāng)微控制器和通信控制不要求單獨的內(nèi)存時，設(shè)計者甚至可以在降低系統(tǒng)成本的同時，在芯片上實現(xiàn)更多的性能。將FlexRay控制器集成到MCU架構(gòu)的另一個優(yōu)勢是可以在硬件或軟件上實現(xiàn)分區(qū)。這使FlexRay真正實現(xiàn)靈活性和可擴展性。

　　汽車行業(yè)決定起草FlexRay標(biāo)準(zhǔn)時采用一種靈活的方法，這對實現(xiàn)FlexRay MCU硅片具有重要意義。

　　首先，要求具有相當(dāng)大的計算能力。當(dāng)今汽車應(yīng)用中常用的大多數(shù)8位或16位MCU最終都將被淘汰，32位MCU架構(gòu)會比較合適。

　　如上所述，車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)在可預(yù)見的將來并不統(tǒng)一。因此，除了支持FlexRay v2.1規(guī)范以外，最適合網(wǎng)關(guān)應(yīng)用的MCU必須集成多個LIN 2.0和CAN 2.0B控制器，并為媒體定向系統(tǒng)傳輸(MOST)總線和以太網(wǎng)做好準(zhǔn)備。

　　隨著汽車越來越多地使用電子設(shè)備和軟件來體現(xiàn)產(chǎn)品差異，省電也相當(dāng)重要?？梢酝ㄟ^提供各種電源模式或選擇性地開關(guān)外圍設(shè)備，將能耗調(diào)整到實際需要的MCU成為首選，因為將來內(nèi)存需求還會增加，從組件成本及性能角度考慮，統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)更為重要。

　　飛利浦SJA2510 FlexRay微控制器擁用32位ARM968E核心，最高頻率可達80MHz;一個完整集成FlexRay v2.1的雙通道控制器，六個CAN控制器，八個LIN主控制器和多種高級電源模式。

　　此外，該公司的TJA1080 FlexRay收發(fā)器也與上述收發(fā)器特征相當(dāng)匹配。TJA1080是唯一可以同時以無源總線模式和星型模式操作的收發(fā)器。

　　嚴格的規(guī)范已準(zhǔn)備就緒，一些基于FlexRay的系統(tǒng)也即將部署，因此，汽車和半導(dǎo)體公司都在考慮線控技術(shù)。安全性是部署線控時的首要考慮因素，F(xiàn)lexRay的規(guī)范將包括一個監(jiān)控總線訪問的總線監(jiān)控器，這樣在傳輸過程中就不會丟失或損壞數(shù)據(jù)。

　　FlexRay聯(lián)盟仍在定義總線監(jiān)控器的概念。中央總線監(jiān)控器和分布式總線監(jiān)控器概念也在考慮中。規(guī)范完成后，會在硅上實現(xiàn)該概念，但預(yù)期于2006年實施的FlexRay應(yīng)用將不需要總線監(jiān)控器。同時，我們將會看到，由FlexRay實現(xiàn)的便利性、控制和安全功能會越來越多。當(dāng)線控時代到來時，F(xiàn)lexRay將是一項經(jīng)過充分測試及實際驗證的較為成熟的技術(shù)。