FlexRay

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

FlexRay (ФлексРэй) — высокоскоростной сетевой протокол для автомобилей, разработанный мировым консорциумом FlexRay, основоположником которого является компания NXP совместно с BMW, DaimlerChrysler, Bosch, GM и Volkswagen. Пропускная способность этого протокола достигает 10 Мбит/с. Первые спецификации были опубликованы в 2004 году[1]. Консорциум FlexRay распался в 2009, но стандарты были приняты как ISO с номерами от 17458-1 до 17458-5.

Поддерживаются топологии звезда (активная звезда, двойная звезда[1]) и шина, возможно использование 2 независимых физических каналов передачи данных для повышения надежности. Шина FlexRay работает в временном цикле из двух сегментов: статического и динамического. Статический сегмент разделен на участки для отдельных типов обменов, предоставляя гарантии реального времени. Динамический сегмент работает по аналогии с шиной CAN, где участники обмена могут захватывать контроль над шиной при её доступности.

Применение[править | править вики-текст]

Шина позиционируется для систем электромеханического управления (Drive-by-wire, Steer-by-wire - электронное рулевое управление, Brake-by-wire -электронное управление тормозами)[2].

Первые автомобили с FlexRay появились в конце 2006 года (BMW X5). Среди автомобилей с FlexRay:

  • Audi A4 (2017), A6 C7, A7, A8 D4, Q7 (2015-), TT Mk3 (2014-), R8 (2015-)
  • Bentley Flying Spur (2013), Mulsanne
  • BMW X5 (начиная с 2007[3][4]), 1-Series, 3-Series, 5 Series (F10), 5 Series Gran Turismo, 7-Series
  • Lamborghini Huracán
  • Mercedes-Benz S-Class (W222, C217), E-Class (W212) с 2013, C-Class (W205)
  • Rolls-Royce Ghost
  • Land Rover
  • Volvo XC90 (2015-)

К 2010 году NXP поставила 2 миллиона микросхем FlexRay[1].


Принцип работы[править | править вики-текст]

Система FlexRay состоит из шины и ECU (процессоров, Electronic control unit). Каждый процессор имеет независимую схему генерации синхросигнала, но дрейф частоты не может превышать 0.15% от референсного значения. При такой точности возможна отправка приблизительно 300 бит без пересинхронизации. Синхронизация генераторов происходит периодически, в статическом сегменте.

В каждый момент времени лишь один ECU отправляет сигнал в шину, используя дифференциальный NRZI код. Каждый отправляемый бит транслируется на протяжении 8 тактов, приемник получает 8 отсчетов, но определяет значения бита по последним 5 из них (через функцию мажоритарной системы).

Обмены производятся в составе фреймов. Фрейм состоит из байтов {\displaystyle \{x_{0},x_{1},\dots ,x_{m-1}\}} \{x_{0},x_{1},\dots, x_Шаблон:M-1\}, обрамленными служебными битами по схеме[1]:

  • Сигнал начала передачи — Transmission Start Signal (TSS) — бит 0
  • Сигнал начала фрейма — Frame Start Signal (FSS) — бит 1
  • затем m раз повторяется:
    • Сигнал начала байта 0 — Byte Start Signal 0 (BSS0) — бит 1
    • Сигнал начала байта 1 — Byte Start Signal 1 (BSS1) — бит 0
    • 0-й бит i-го байта
    • 1-й бит i-го байта
    • 2-й бит i-го байта
    • 3-й бит i-го байта
    • 4-й бит i-го байта
    • 5-й бит i-го байта
    • 6-й бит i-го байта
    • 7-й бит i-го байта
  • Сигнал завершения фрейма — Frame End Signal (FES) — бит 0
  • Сигнал завершения передачи — Transmission End Signal (TES) — бит 1

Шина удерживается в состоянии 1 (высокого напряжения), когда не используется. Переход шины в состояние 0 сигнализирует участникам о начале передачи. Признаком полного сообщения является получение BSS0 (1) или FES (0). Для передачи 1 байта используется 80 тактов шины: 16 для BSS0/1 и 64 для самих данных. Формат фрейма позволяет передавать до 254 байтов и предусматривает использование раздельных CRC-сумм для загловка (11 бит) и данных (24 бита)[1].

FlexRay предоставляет большие скорости, чем традиционная шина CAN; также он защищает поле длины фрейма в отличие от CAN[1]. Шина FlexRay имеет некоторые недостатки: низкие уровни напряжений и асимметрия, что ограничивает длину шины. Для задач, требующих большей пропускной способности и не относящихся к функциям безопасности, более вероятно использование шин группы Ethernet[5], при условии использования расширений «time triggered» и коммутаторов для исключения коллизий[1].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 4 5 6 7 The FlexRay Protocol, Philip Koopman, 2015, CarnegieMellon (англ.)
  2. Олег Татарников, Умные автомобили / КомпьютерПресс 11'2007
  3. https://3dnews.ru/577247
  4. https://3dnews.ru/news/set_flexray_na_bmw_x5_modifikatsii_2007_g/
  5. Beyond FlexRay: BMW airs Ethernet plans. EEtimes, 2010 (англ.)

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]