揭秘高速汽車(chē)總線系統(tǒng)FlexRay：CAN總線已OUT？！看看寶馬X5協(xié)議解碼分析之道

FlexRay是一種高速可確定性的，具備故障容錯(cuò)的汽車(chē)總線系統(tǒng)。如今大多數(shù)汽車(chē)中主要是通過(guò)CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，新的x-by-wire系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的出現(xiàn)，也導(dǎo)致了車(chē)輛系統(tǒng)對(duì)信息傳送速度尤其是故障容錯(cuò)與時(shí)間確定性的需求不斷增加。而FlexRay通過(guò)在確定的時(shí)間槽中傳遞信息，以及在兩個(gè)通道上的故障容錯(cuò)和冗余信息的傳送，滿(mǎn)足了這些新增加的要求。

FlexRay的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(dú)立選擇拓?fù)湫问?。如圖1所示為單信道總線型，圖2為雙信道拓?fù)湫问健?/p>

圖1 單通道總線拓?fù)?/span>

圖2 雙通道總線拓?fù)?/span>

• FlexRay 在物理上通過(guò)兩條分開(kāi)的總線通信，總數(shù)據(jù)速率可高達(dá)到20Mbit/秒；

• FlexRay具有可靠性特點(diǎn)，尤其其冗余通信能力可實(shí)現(xiàn)通過(guò)硬件完全復(fù)制網(wǎng)絡(luò)配置，并進(jìn)行進(jìn)度監(jiān)測(cè)；

• FlexRay可支持各種拓?fù)?，如總線、星型和混合拓?fù)洹?/p>

圖3 各個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)速率的比較

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

圖4 FlexRay應(yīng)用系統(tǒng)

一個(gè)數(shù)據(jù)幀由幀頭、有效數(shù)據(jù)段和幀尾三部分組成。如圖5所示：

圖5 FlexRay數(shù)據(jù)幀

• 幀頭

1. 保留位(1位)，為日后的擴(kuò)展做準(zhǔn)備；

2. 負(fù)載段前言指示（1位），指明幀的負(fù)載段的向量信息；

3. 空幀指示（1位），指明負(fù)載段的數(shù)據(jù)幀是否為零；

4. 同步幀指示（1位），指明這是一個(gè)同步幀；

5. 起始幀指示（1位），指明發(fā)送幀的節(jié)點(diǎn)是否為啟始幀；

6. 幀ID（11位），指明在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中分配到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的ID；

7. 有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（7位），指示有效數(shù)據(jù)的的長(zhǎng)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(jì)算值；

9. 周期（6位）。指明在幀傳輸時(shí)間內(nèi)傳輸幀的節(jié)點(diǎn)的周期計(jì)數(shù)。

• 有效數(shù)據(jù)部分

1. 數(shù)據(jù)部分，在圖中分別以data0、data1…表示；

2. 信息ID；

3. 網(wǎng)絡(luò)管理向量。

• 幀尾部分

只含有單個(gè)的數(shù)據(jù)域，即CRC部分，包括幀頭CRC和數(shù)據(jù)幀的CRC。

依托于ZDS4054 Plus示波器強(qiáng)大的運(yùn)算平臺(tái)，我們免費(fèi)標(biāo)配FlexRay協(xié)議的解碼功能。既可以對(duì)512M全內(nèi)存的FlexRay數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，又可以對(duì)車(chē)輛通訊信號(hào)監(jiān)測(cè)，每一幀數(shù)據(jù)的信息均可在事件表中進(jìn)行查看，如下圖6所示：

圖6 FlexRay總線解碼

對(duì)長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)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(duì)信號(hào)進(jìn)行多窗口異常監(jiān)測(cè)和分析，可就某一個(gè)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分析，也可對(duì)某一個(gè)上升沿的上升時(shí)間進(jìn)行分析測(cè)量等，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)觀測(cè)事件表中的數(shù)據(jù)變化，如下圖7所示。

圖7 FlexRay細(xì)節(jié)分析