ФлексРэй

FlexRay — это протокол связи автомобильной сети, разработанный Консорциумом FlexRay для управления бортовыми автомобильными вычислениями. Он спроектирован так, чтобы быть быстрее и надежнее, чем CAN и TTP , но он также дороже. Консорциум FlexRay распался в 2009 году, но стандарт FlexRay теперь представляет собой набор стандартов ISO, ISO 17458-1. ^{[ 1 ]} до 17458-5. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

FlexRay — это коммуникационная шина, предназначенная для обеспечения высоких скоростей передачи данных, отказоустойчивости, работающая по временному циклу, разделенная на статические и динамические сегменты для связи, инициируемой событием и временем. Используется в основном в авиационной и автомобильной отраслях.

Функции

FlexRay поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с , явно поддерживает физическую топологию «звезда» и «шина» и может иметь два независимых канала данных для обеспечения отказоустойчивости (связь может продолжаться с уменьшенной полосой пропускания, если один канал не работает). Шина работает по временному циклу, разделенному на две части: статический сегмент и динамический сегмент. Статический сегмент предварительно распределяется по срезам для отдельных типов связи, что обеспечивает более сильный детерминизм, чем его предшественник CAN . Динамический сегмент работает больше как CAN: узлы берут на себя управление шиной, если она доступна, что обеспечивает поведение, инициируемое событиями. ^{[ 4 ]}

Консорциум

Консорциум FlexRay состоял из следующих основных членов:

Были также премиум-ассоциированные и ассоциированные члены консорциума FlexRay. К сентябрю 2009 года насчитывалось 28 ассоциированных членов премиум-класса и более 60 ассоциированных членов. В конце 2009 года консорциум распался.

Коммерческое развертывание

Первый серийный автомобиль с системой FlexRay появился в конце 2006 года на BMW X5 (E70) . ^{[ 5 ]} благодаря новой и быстрой адаптивной системе демпфирования. Полное использование FlexRay было представлено в 2008 году в новом BMW 7 серии (F01) .

Транспортные средства

Audi A4 (B9) (2015–) ^{[ 6 ]}
Ауди А5 (F5) (2016–) ^{[ 7 ]}
Ауди А6 (С7) (2011–2018) ^{[ 8 ]}
Audi A7
Ауди А8 (Д4) (2010–2017 гг.) ^{[ 9 ]}
Ауди Q7 (2015–)
Ауди ТТ Мк3 (2014–2023)
Ауди Р8 (2015-2023)
Бентли Флаинг Спур (2013-2019)
Бентли Мулсанн (2010–2020) ^{[ 5 ]}
БМВ Х5 (Е70) (2006–2013 гг.) ^{[ 5 ]}
БМВ Х6 (Е71) (2008–2014 гг.) ^{[ 10 ]}
БМВ 1 серии
БМВ 3 серии
БМВ 5 серии (2009–2017 гг.) ^{[ 5 ]}
БМВ 6 серии (2011–2018 гг.) ^{[ 11 ]}
БМВ 7 серии (2008–2015) ^{[ 5 ]}
Ламборджини Хуракан
Мерседес-Бенц S-Класс (W222) (2013–2020 гг.) ^{[ 12 ]}
Мерседес-Бенц S-Класс (C217) (2014–2020 гг.) ^{[ 13 ]}
Мерседес-Бенц Е-Класс (W213) (2016–2023 гг.)
Мерседес-Бенц С-Класс (W205) (2015-2023 гг.)
Мерседес-Бенц C-Класс (W206) (2021–)
Мерседес-Бенц S-Класс (W223) (2020–)
Роллс-Ройс Призрак (2009–) ^{[ 5 ]}
Ленд Ровер
Вольво ХС90 (2015–) ^{[ 14 ]}

Подробности

Часы

Система FlexRay состоит из шины и ЭБУ ( электронного блока управления ). Каждый ЭБУ имеет независимые часы. Дрейф тактового сигнала должен составлять не более 0,15% от эталонного тактового сигнала, поэтому разница между самым медленным и самым быстрым тактовым сигналом в системе не превышает 0,3%.

Это означает, что если ECU-s является отправителем, а ECU-r — получателем, то на каждые 300 циклов отправителя будет от 299 до 301 цикл получателя. Часы достаточно часто ресинхронизируются, чтобы гарантировать, что это не вызовет проблем. Часы передаются в статическом сегменте. ^{[ 15 ]}

Биты в автобусе

0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0

Правильное усреднение при отсутствии ошибок. Сигнал просто задерживается на 2 цикла.

0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	0	1	1	1	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0

Ошибки в середине 8-тактной области аннулируются.

0	0	0	1	0	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0

Ошибки вблизи границы 8-цикловой области могут повлиять на граничный бит.

Каждый раз в шину пишет только один ЭБУ . Каждый передаваемый бит удерживается на шине в течение 8 тактов выборки. Приемник хранит в буфере последние 5 выборок и использует большую часть последних 5 выборок в качестве входного сигнала.

Ошибки передачи за один цикл могут повлиять на результаты вблизи границы битов, но не повлияют на циклы в середине 8-цикловой области.

Выборочные биты

Значение бита выбирается из середины 8-битной области. Ошибки перемещаются в крайние циклы, а часы синхронизируются достаточно часто, чтобы дрейф был небольшим. (Дрейф меньше 1 цикла на 300 циклов, а во время передачи часы синхронизируются чаще, чем раз в 300 циклов.)

Рамка

Все сообщения передаются в виде кадров. Сообщение состоит из байтов $\{x_{0},x_{1},\dots ,x_{m-1}\}$ , упакованный следующим образом:

Сигнал начала передачи (TSS) – бит 0
Сигнал начала кадра (FSS) – бит 1
м раз:
- Байт стартового сигнала 0 (BSS0) – бит 1
- Байт стартового сигнала 1 (BSS1) – бит 0
- 0-й бит i -го байта
- 1-й бит i -го байта
- 2-й бит i -го байта
- ...
- 7-й бит i -го байта
Сигнал конца кадра (FES) – бит 0
Сигнал окончания передачи (TES) – бит 1

Если ничего не передается, шина удерживается в состоянии 1 (высокое напряжение), поэтому каждый получатель знает, что связь началась, когда напряжение упадет до 0.

Получатель узнает, когда сообщение завершено, проверив, был ли получен BSS0 (1) или FES (0).

Обратите внимание, что 8-цикл на бит не имеет ничего общего с байтами. Передача каждого байта занимает 80 циклов. 16 для BSS0 и BSS1 и 64 для его битов. Также обратите внимание, что BSS0 имеет значение 1, а BSS1 — значение 0.

Синхронизация часов

Часы повторно синхронизируются, когда выбранный сигнал изменяется с 1 на 0, если приемник находился либо в состоянии ожидания, либо в ожидании BSS1.

Поскольку синхронизация осуществляется по голосуемому сигналу, небольшие ошибки передачи во время синхронизации, которые влияют на граничные биты, могут исказить синхронизацию не более чем на 1 цикл. Поскольку между синхронизациями проходит не более 88 тактов (BSS1, 8 бит последнего байта, FES и TES - 11 бит по 8 тактов каждый), а дрейф тактового сигнала не превышает 1 на 300 тактов, дрейф может привести к перекосу тактового сигнала. не более 1 цикла. Небольшие ошибки передачи во время приема могут повлиять только на граничные биты. Таким образом, в худшем случае два средних бита верны, и, следовательно, выбранное значение является правильным.

Вот пример особенно плохого случая — ошибка при синхронизации, потеря цикла из-за дрейфа тактового сигнала и ошибка при передаче.

Ошибки, которые произошли в примере:

Из-за однобитовой ошибки при синхронизации синхронизация задержалась на 1 такт
Тактовый сигнал получателя был медленнее, чем тактовый сигнал отправителя, поэтому получатель пропустил один цикл (отмечен X). Это не повторится до следующей синхронизации из-за ограничений на максимально допустимый сдвиг тактовой частоты.
Из-за однобитовой ошибки во время передачи бит рядом с результатом был проголосован неправильно.

Несмотря на такое количество ошибок, сообщение было получено правильно.

Зеленые клетки — это точки отбора проб. Все, кроме первого, синхронизируются по фронту 1->0 в показанном фрагменте передачи.

Сигнал для отправки	1															1															1
Сигнал отправлен	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	1	1
В автобусе	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	1	0	1	1
Полученный	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	Х	1	0	0	0	0	0	1	0	1	1
5 мая проголосовали		1	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	Х	1	0	0	0	0	0	1	0	1	1

Инструменты разработки

При разработке и/или устранении неисправностей шины FlexRay проверка аппаратных сигналов может быть очень важна. Логические анализаторы и анализаторы шин — это инструменты, которые собирают, анализируют, декодируют и сохраняют сигналы, чтобы люди могли просматривать высокоскоростные сигналы в свободное время.

Будущее FlexRay

Ethernet может заменить FlexRay для приложений с интенсивным использованием полосы пропускания и некритичных с точки зрения безопасности. ^{[ 16 ]}

См. также

Сеть контроллеров (CAN)
Однопарный Ethernet (SPE)
Локальная межсетевая сеть (LIN) (ISO 17987)
МОСТ (ИСО 21806)
ОТПРАВЛЕНО (SAE J2716)

Ссылки

^ ИСО 17458-1
^ ИСО 17458-5
^ Лоренц, Штеффен (2010). «Эволюция электрического физического уровня FlexRay» (PDF) . Автомобильный 2010 . Архивировано из оригинала (PDF) 16 февраля 2015 года . Проверено 16 февраля 2015 г.
^ «Как работает FlexRay» . Свободный полупроводник. Архивировано из оригинала 23 февраля 2015 года . Проверено 21 марта 2014 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Штробель, Отто (28 февраля 2013 г.). Связь в транспортных системах . IGI Global. п. 61. ИСБН 978-1-46662977-6 .
^ «Системы помощи водителю и комплексная безопасность» . Медиацентр Ауди . Проверено 21 февраля 2019 г.
^ «Системы помощи водителю» . Медиацентр Ауди . Проверено 21 февраля 2019 г.
^ Регулятор, Ричард; Шлинхайдер, Йорг; Майер, Маркус; Прехлер, Рейнхард; Бергер, Эдвард; Прёлль, Лео (2011). «Интеллектуальная архитектура электротехники/электроники». ATZextra по всему миру . 15 (11): 246–251. дои : 10.1365/s40111-010-0269-9 . S2CID 107330814 .
^ «Портал Audi Technology — Сеть» . Технологический портал Audi . Проверено 21 февраля 2019 г.
^ «БМВ Х6» . Пресс-портал BMW . Проверено 8 марта 2019 г.
^ «Новый кабриолет BMW 6 серии» . Пресс-портал BMW . п. 32 . Проверено 8 марта 2019 г.
^ "2322446_83_Fahrwerk_S_Klasse_en.doc" . marsMediaSite (на немецком языке) . Проверено 8 марта 2019 г.
^ "2480996_PI_Kurvenneigung_C217_ENG.docx" . marsMediaSite (на немецком языке) . Проверено 8 марта 2019 г.
^ Фляйсс, Майкл; Мюллер, Томас М.; Нильссон, Мартин; Карлссон, Йонас (1 марта 2016 г.). «Интеграция трансмиссии автомобиля Volvo». ATZ - Журнал автомобильных технологий (на немецком языке). 118 (3): 16–21. дои : 10.1007/s35148-015-0202-7 . ISSN 2192-8800 . S2CID 183153508 .
^ «Введение в FlexRay» . www.star-cooperation.com . ЗВЕЗДА ЭЛЕКТРОНИКС. Архивировано из оригинала 20 декабря 2016 года . Проверено 9 декабря 2016 г.
^ Хаммершмидт, Кристоф (18 июня 2010 г.). «Помимо FlexRay: BMW анонсирует планы Ethernet» . ЭЭ Таймс . Проверено 16 февраля 2015 г.

Внешние ссылки

Обзор FlexRay Технический обзор FlexRay от National Instruments
Спецификация FlexRay

[1] ИСО 17458-1

[2] ИСО 17458-5

[3] Лоренц, Штеффен (2010). «Эволюция электрического физического уровня FlexRay» (PDF) . Автомобильный 2010 . Архивировано из оригинала (PDF) 16 февраля 2015 года . Проверено 16 февраля 2015 г.

[4] «Как работает FlexRay» . Свободный полупроводник. Архивировано из оригинала 23 февраля 2015 года . Проверено 21 марта 2014 г.

[:0-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Штробель, Отто (28 февраля 2013 г.). Связь в транспортных системах . IGI Global. п. 61. ИСБН 978-1-46662977-6 .

[6] «Системы помощи водителю и комплексная безопасность» . Медиацентр Ауди . Проверено 21 февраля 2019 г.

[7] «Системы помощи водителю» . Медиацентр Ауди . Проверено 21 февраля 2019 г.

[8] Регулятор, Ричард; Шлинхайдер, Йорг; Майер, Маркус; Прехлер, Рейнхард; Бергер, Эдвард; Прёлль, Лео (2011). «Интеллектуальная архитектура электротехники/электроники». ATZextra по всему миру . 15 (11): 246–251. дои : 10.1365/s40111-010-0269-9 . S2CID 107330814 .

[9] «Портал Audi Technology — Сеть» . Технологический портал Audi . Проверено 21 февраля 2019 г.

[10] «БМВ Х6» . Пресс-портал BMW . Проверено 8 марта 2019 г.

[11] «Новый кабриолет BMW 6 серии» . Пресс-портал BMW . п. 32 . Проверено 8 марта 2019 г.

[12] "2322446_83_Fahrwerk_S_Klasse_en.doc" . marsMediaSite (на немецком языке) . Проверено 8 марта 2019 г.

[13] "2480996_PI_Kurvenneigung_C217_ENG.docx" . marsMediaSite (на немецком языке) . Проверено 8 марта 2019 г.

[14] Фляйсс, Майкл; Мюллер, Томас М.; Нильссон, Мартин; Карлссон, Йонас (1 марта 2016 г.). «Интеграция трансмиссии автомобиля Volvo». ATZ - Журнал автомобильных технологий (на немецком языке). 118 (3): 16–21. дои : 10.1007/s35148-015-0202-7 . ISSN 2192-8800 . S2CID 183153508 .

[15] «Введение в FlexRay» . www.star-cooperation.com . ЗВЕЗДА ЭЛЕКТРОНИКС. Архивировано из оригинала 20 декабря 2016 года . Проверено 9 декабря 2016 г.

[16] Хаммершмидт, Кристоф (18 июня 2010 г.). «Помимо FlexRay: BMW анонсирует планы Ethernet» . ЭЭ Таймс . Проверено 16 февраля 2015 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

v т и Технические и фактические стандарты для проводных компьютерных шин
General	System bus Front-side bus Back-side bus Daisy chain Control bus Address bus Bus contention Bus mastering Network on a chip Plug and play List of bus bandwidths
Standards	SS-50 bus S-100 bus Multibus Unibus VAXBI MBus STD Bus SMBus Q-Bus Europe Card Bus ISA STEbus Zorro II Zorro III CAMAC FASTBUS LPC HP Precision Bus EISA VME VXI VXS VPX NuBus TURBOchannel MCA SBus VLB HP GSC bus InfiniBand Ethernet UPA PCI PCI Extended (PCI-X) PXI PCI Express (PCIe) AGP Compute Express Link (CXL) Direct Media Interface (DMI) RapidIO Intel QuickPath Interconnect NVLink HyperTransport Infinity Fabric Intel Ultra Path Interconnect Coherent Accelerator Processor Interface (CAPI) SpaceWire
Storage	ST-506 ESDI IPI SMD Parallel ATA (PATA) Bus and Tag DSSI HIPPI Serial ATA (SATA) SCSI Parallel SAS ESCON Fibre Channel SSA SATAe PCI Express (via AHCI or NVMe logical device interface)
Peripheral	Apple Desktop Bus Atari SIO DCB Commodore bus HP-IL HIL MIDI RS-232 RS-422 RS-423 RS-485 Lightning DMX512-A IEEE-488 (GPIB) IEEE-1284 (parallel port) IEEE-1394 (FireWire) UNI/O 1-Wire I²C (ACCESS.bus, PMBus, SMBus) I3C SPI D²B Parallel SCSI Profibus USB Camera Link External PCIe Thunderbolt
Audio	ADAT Lightpipe AES3 Intel HD Audio I²S MADI McASP S/PDIF TOSLINK
Portable	PC Card ExpressCard
Embedded	Multidrop bus CoreConnect AMBA (AXI) Wishbone SLIMbus
Interfaces are listed by their speed in the (roughly) ascending order, so the interface at the end of each section should be the fastest. Category

v т и Протоколы автоматизации
Process automation	AS-i BSAP CC-Link Industrial Networks CIP CAN bus CANopen DeviceNet ControlNet DF-1 DirectNET EtherCAT Ethernet Global Data (EGD) Ethernet Powerlink EtherNet/IP Factory Instrumentation Protocol FINS FOUNDATION fieldbus H1 HSE GE SRTP HART Protocol Honeywell SDS HostLink INTERBUS IO-Link MECHATROLINK MelsecNet Modbus Optomux PieP PROFIBUS PROFINET RAPIEnet SERCOS interface SERCOS III Sinec H1 SynqNet TTEthernet
Industrial control system	MTConnect OPC DA OPC HDA OPC UA
Building automation	1-Wire BACnet BatiBUS C-Bus CEBus DALI DSI DyNet EnOcean EHS EIB FIP KNX LonTalk Modbus OpenTherm oBIX VSCP X10 xAP xPL Z-Wave Zigbee
Power-system automation	IEC 60870 IEC 60870-5 IEC 60870-6 DNP3 Factory Instrumentation Protocol IEC 61850 IEC 62351 Modbus PROFIBUS
Automatic meter reading	ANSI C12.18 IEC 61107 DLMS/IEC 62056 M-Bus Modbus Zigbee
Automobile / Vehicle	AFDX ARINC 429 CAN bus ARINC 825 SAE J1939 NMEA 2000 FMS Factory Instrumentation Protocol FlexRay IEBus J1587 J1708 Keyword Protocol 2000 Unified Diagnostic Services LIN MOST SENT (SAE J2716) VAN Cyphal