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[導(dǎo)讀]FlexRay已開始在單通道高速動力傳動、駕駛輔助和提高舒適程度的汽車電子應(yīng)用中大展身手。在新款BMW X5汽車中,F(xiàn)lexRay用于懸架控制之中,這樣就可以在利用雙通信信道和總線監(jiān)控把這種具有容錯功能的確定性協(xié)議運用在

FlexRay已開始在單通道高速動力傳動、駕駛輔助和提高舒適程度的汽車電子應(yīng)用中大展身手。在新款BMW X5汽車中,F(xiàn)lexRay用于懸架控制之中,這樣就可以在利用雙通信信道和總線監(jiān)控把這種具有容錯功能的確定性協(xié)議運用在安全駕駛功能中之前,讓工程師和開發(fā)人員有一個逐漸適應(yīng)的學(xué)習(xí)過程,降低了相關(guān)風(fēng)險。

在FlexRay應(yīng)用的開發(fā)過程中,設(shè)計工程師可以通過五個基本步驟來構(gòu)建一個穩(wěn)健的網(wǎng)絡(luò)拓樸。

步驟1:首先必須定義車輛底盤上節(jié)點的數(shù)量及其假定位置,然后才能確定實現(xiàn)無stub(一種被稱為“菊花鏈”的拓樸結(jié)構(gòu))無源總線所需的線纜長度,該總線終端即是線纜終端處,如圖1所示。如果線纜長度小于10米,則拓樸完成,其被認為可用于系列生產(chǎn)。

步驟2:一旦發(fā)現(xiàn)線纜長度大于10米,就應(yīng)該考慮采用“主動星型”拓樸(參見圖2)。如果線纜長度超過20米,則必須引入主動星型了。最簡單的主動星型只有兩個分支,把線束??為兩個電氣去耦部件。因為可通過NXP的TJA1080收發(fā)器(用于BMW X5的首批同類器件)來增強主動星型,故所需收發(fā)器總數(shù)只增加了一個。

步驟3:若應(yīng)用在車輛發(fā)生碰撞事故之后還能夠繼續(xù)工作,系統(tǒng)的碰撞靈敏節(jié)點應(yīng)分布在不同的分支上(見圖3)。這樣一來,一旦線纜被擠壓或被鉗位在一個差分電壓上,只有受影響的分支的數(shù)據(jù)傳輸被中斷,但主動星型將保證網(wǎng)絡(luò)中其它分支的通訊不受影響。

圖1

圖2

圖3

步驟4:鑒于共振的出現(xiàn),暴露在非常惡劣的RF場中的節(jié)點或布線也應(yīng)該分布到不同的分支上(見圖4)。在線纜兩端各利用一個??終端(FlexRay電氣物理層規(guī)范v2.1修訂版B),把RF感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移到接地位。這就使得線纜上的共模電壓幅度更低,同時不影響與其它分支相連接的節(jié)點。因此,接收到的數(shù)據(jù)流中的抖動可以控制在合理的范圍內(nèi)。

圖4

步驟5:為了確保在線纜兩端始終有合適的(??的)終端(見圖5),中繼電纜的末端節(jié)點不應(yīng)是可選節(jié)點。節(jié)點的電氣位置沿線纜的移動不得致使線纜長度超過10米過多。在非可選節(jié)點上,可引入短的stub(《1米)。即使有更大的靈活性,主動星型也不必在線纜度終端處。

圖5

驗證與優(yōu)化

遵照這五個步驟,有助于構(gòu)建在電子特性方面穩(wěn)健的FlexRay拓樸結(jié)果。建議進行仿真以對定義后的拓樸做進一步驗證和優(yōu)化。開采用蒙特卡羅(Monte-Carlo)仿真法來估算線束、產(chǎn)量范圍以及依賴于收發(fā)器和主動星型的溫度等各項制造公差。

此外,F(xiàn)lexRay聯(lián)盟已推出了一種涵蓋線束趨膚效應(yīng)在內(nèi)的復(fù)雜完善的線纜模型。在支持汽車制造商引入FlexRay的同時,NXP也在不斷提高自己在FlexRay拓樸仿真領(lǐng)域的專業(yè)能力。

關(guān)于FlexRay應(yīng)用的??終端、線纜和連接器的更多信息可參見FlexRay電氣物理層規(guī)范v2.1修訂版B。電氣物理層應(yīng)用說明v2.1修訂版B給出了一些有關(guān)拓樸設(shè)計的建議。這兩份規(guī)范都可通過FlexRay聯(lián)盟網(wǎng)站獲得。至于TJA1080 FlexRay收發(fā)器的技術(shù)細節(jié),可查詢NXP網(wǎng)站。

只要遵循這些建議,就有助于降低利用FPGA進行系統(tǒng)設(shè)計的功耗。

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