FlexRay的特點詳解及其應用

FlexRay的技術相對也較為成熟，網上資料甚多，簡單做了個總結，供大家參考。文末點擊閱讀原文可下載FlexRay標準文檔。

FlexRay背景

FlexRay聯盟成立於2000年，於2009年年底解散，核心成員為：

BMW

Volkswagen

Daimler AG

General Motors

Robert Bosch GmbH

NXP Semiconductors

Freescale

FlexRay是由該聯盟專為車內區域網設計的一種具備故障容錯的高速車載匯流排系統。

FlexRay可拆字為：

Flex = Flaxibility 意為靈活的

Ray FlexRay聯盟的標誌 鰩魚

由於該匯流排系統設計時採用了基於「時間觸發」的機制（會在下面具體介紹），且具有高帶寬、容錯性能好等特點，在實時性、可靠性以及靈活性等方面越來越凸顯其優勢。

FlexRay主要特點

高數據速率

傳統CAN線分高低速兩種，高速CAN最高速率為1Mbps，低速CAN為250kbps，比較之下，FlexRay有兩個信道，其最高速率都可達到10Mbps，總的數據速率可達20Mbps。而正也是因為是兩條線路，能更好地實現冗餘，使得消息具有容錯能力。但當這兩條信道傳遞不同的信息時，使得數據吞吐量加倍。

確定性

由於FalexRay是一種時間觸髮式的匯流排系統，符合TDMA(Time Division Multiple Access)的原則，因此在時間控制區域內，時隙會分配給確定的消息，即會將規定好的時間段分配給特定的消息，時隙是經固定周期重複，也就是說信息在匯流排上的時間可以被預測出來，因此保證了其確定性。

看到其他地方有用景點纜車來比喻，非常形象：

匯流排上的數據收發用戶比作纜車的兩個站點，即信息發送和接收器(控制單元)，索道的吊車就像是數據幀，車上的乘客認為是有效數據信息。

用戶按照精準的時間節點，通過FlexRay發出消息；接收器也會按照精準的時間收到消息，與纜車的時刻表一致。

就算匯流排空閑時，用戶不發送任何消息，匯流排也會預留出一定帶寬，就像及時沒有乘客，纜車依然會不斷運行一樣。

靈活性

上面提到了FlexRay是時間觸發的匯流排系統，事實上，它仍可通過事件觸發方式來進行部分的數據傳輸，尤其對於時間要求不高的其他消息，就可以在事件控制區域內傳輸。因此形成了以時間觸發為主，兼顧「事件觸發」的靈活特性。

其次FlexRay的拓撲結構多樣，既能像CAN線一樣使用線型結構，也可使用星型結構，並且由中心節點來負責消息的轉發，當除中心節點外的節點出現故障時，由中心節點斷開與該損壞節點的通信，但若中心節點損壞了，整個匯流排系統就無法工作。

容錯性

在高速特性中提到了FlexRay是雙信道的系統，在真實的傳輸環境中，兩個信道傳輸的信息是相同的，稱之為通過冗餘備份來實現容錯。簡單理解就是當其中某一條信道出現故障或者信息出現損壞時，另一條信道仍可以繼續正常傳輸，並不會互相影響對方的數據傳輸。

另外，在靈活性中提到的星型結構也通用具有故障隔離功能，當某控制器出現故障時，主節點可以自動斷開故障節點，以防止對其他正常節點功能的影響。

FlexRay的應用

FlexRay最常見的應用場景是汽車的車內線控操作（X-by-wire），這個概念引申自飛機控制系統，飛機上所說的Fly-By-Wire指的是用電線代替機械的控制系統。

X-by-wire引入到其他行業中後特指「去掉機械以及液力後備系統並與安全相關的、具有容錯能力的線控系統。」

其中X對應車內可以包括Brake，Steer，Shitt，Accelerate，Suspension等，如在剎車控制系統中，在取消掉原本的機械傳動結構基礎上，集成為制動-轉向-懸架的電控結構，但正因為取消了傳統的液壓結構，就會要求現有電子控制線路有足夠強的可靠性，能滿足嚴格容錯以及確定性的操作。

X-by-wire若使用傳統CAN匯流排，就會出現

事件觸發——報文不確定

匯流排負載率——接近極限

沒有帶寬儲備及對應容錯設計

顯然，FlexRay匯流排系統能滿足這樣條件。寶馬5系07款SUV的電子控制減震系統首次搭載了15個FlexRay節點，當時採用的策略是單通道，10Mbps，星型及匯流排拓撲結構，由此成為了首款FlexRay通信系統車型。

後來寶馬新七繫上，使用了跨系統方式實現行駛動態管理系統和發動機管理系統的聯網，其中用了一個網關來實現CAN/FLEXRAY/MOST/LIN等匯流排之間的通信。

另一個應用就是由於FlexRay的高速率性，可以利用其成為車載通信骨架，FlexRay的兩條信道最高都能達到10Mbps的速率，可以用於連接動力總成、底盤、車身、安全以及多媒體系統等獨立系統。

歡迎關注個人公眾號與我交流：末離說（iov_dennischen）

http://weixin.qq.com/r/4kNmfnzEGCFnrTgd9xbw (二維碼自動識別)

推薦閱讀：