汽車電子行業(yè)的FlexRay解碼實(shí)測分析

FlexRay通訊協(xié)議是一種具備故障容錯的高速汽車總線系統(tǒng)，已經(jīng)成熟運(yùn)用在BMW X5的電控減震和主控懸吊系統(tǒng)中。這里將喝大家一起來了解FlexRay協(xié)議及對應(yīng)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(tǒng)。如今大多數(shù)汽車中主要是通過CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，新的x-by-wire系統(tǒng)設(shè)計思想的出現(xiàn)，也導(dǎo)致了車輛系統(tǒng)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?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)?/p>

圖2 雙通道總線拓?fù)?/p>

· FlexRay 在物理上通過兩條分開的總線通信，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)通過硬件完全復(fù)制網(wǎng)絡(luò)配置，并進(jìn)行進(jìn)度監(jiān)測；

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

圖3 各個協(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。

圖4 FlexRay應(yīng)用系統(tǒng)

二、FlexRay數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

一個數(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)計過程中分配到每個節(jié)點(diǎn)的 ID；

7、有效數(shù)據(jù)長度（7 位），指示有效數(shù)據(jù)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(nèi)傳輸幀的節(jié)點(diǎn)的周期計數(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

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

三、ZLG致遠(yuǎn)電子示波器FlexRay解碼方案

依托于ZDS4054 Plus示波器強(qiáng)大的運(yùn)算平臺，免費(fèi)標(biāo)配FlexRay協(xié)議的解碼功能。既可以對512M全內(nèi)存的FlexRay數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，又可以對車輛通訊信號監(jiān)測，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

對長時間監(jiān)測的數(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，對信號進(jìn)行多窗口異常監(jiān)測和分析，可就某一個數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分析，也可對某一個上升沿的上升時間進(jìn)行分析測量等，同時還可以實(shí)時觀測事件表中的數(shù)據(jù)變化，如下圖7所示。

圖7 Flexray細(xì)節(jié)分析