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車載FlexRay總線通信機制優(yōu)化研究

發(fā)布時間:2020-11-14 21:33
   人們生活水平在不斷提高的同時,對汽車的舒適性、安全性以及可靠性寄予了更高的期望。越來越多的車載電子控制單元被配置到車體上以提高車輛性能,滿足使用需求。當(dāng)前車輛數(shù)據(jù)通信總量較大,其中的安全關(guān)鍵數(shù)據(jù)幀所占比例不斷增加;同時線控系統(tǒng)(X-by-Wire)在車輛上應(yīng)用的呼聲也越來越高,這些都對車載網(wǎng)絡(luò)的帶寬、數(shù)據(jù)傳輸實時性和通信可靠性提出了更加嚴(yán)苛的要求。被稱為“下一代車載網(wǎng)絡(luò)”的FlexRay總線以其高帶寬、消息傳輸?shù)拇_定性、靈活性和高可靠性等優(yōu)勢較好地迎合了當(dāng)前車載總線的發(fā)展需求。當(dāng)前FlexRay總線已經(jīng)應(yīng)用在一些較高級車型的輔助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,但是尚未在車輛主干網(wǎng)絡(luò)和線控系統(tǒng)中得到量產(chǎn)化應(yīng)用。究其原因,除了通信協(xié)議較為復(fù)雜以外,FlexRay總線的通信機制在應(yīng)用推廣和部分細(xì)節(jié)方面還需要作出進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計:1)FlexRay總線現(xiàn)有的通信機制對于發(fā)生傳輸錯誤的數(shù)據(jù)幀采用拒絕接收的處理方式,從而避免數(shù)據(jù)幀傳輸錯誤引發(fā)的控制故障,提高容錯性;這種處理方式等同于有條件的主動丟幀,無法對傳輸錯誤的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行及時修復(fù),會造成信息缺失,不能滿足對容錯性和可靠性要求苛刻的線控系統(tǒng)的通信需求;2)當(dāng)前的FlexRay總線缺少完全適用的網(wǎng)絡(luò)管理方案,按照AUTOSAR規(guī)范針對FlexRay總線提出的網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)框架,節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)或者因故障退出網(wǎng)絡(luò)會影響其他節(jié)點的協(xié)同運行。本文主要針對上述FlexRay總線通信機制在進(jìn)一步應(yīng)用推廣過程中的適用性不足之處進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計:1)提出一種基于動態(tài)段傳輸?shù)目焖僦貍鳈C制(Prompt ReTransmission Mechanism,PRTM),以改善FlexRay機制對于錯誤靜態(tài)幀的處理方式,使其在盡可能短的時間內(nèi)得到重傳;2)結(jié)合:FlexRay通信協(xié)議特點,優(yōu)化了基于汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)(Automotive Open System Architecture,AUTOSAR)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)管理機制,完善節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)和因故障退出網(wǎng)絡(luò)的處理方案,進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的可靠性。上述兩方面優(yōu)化設(shè)計方案的可行性均在自行搭建的實驗系統(tǒng)中得到驗證,優(yōu)化效果較明顯,為FlexRay網(wǎng)絡(luò)面向車載主干網(wǎng)絡(luò)及線控系統(tǒng)的應(yīng)用起到了促進(jìn)作用。
【學(xué)位單位】:北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位年份】:2018
【中圖分類】:U463.67
【部分圖文】:

分布情況,專利申請量,總線,歷年


車的輔助網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)被采用。??專利申請量在時間和地域上的分布情況在一定程度上反映了?FlexRay總線的??研究情況。其中,歷年FlexRay總線相關(guān)專利申請量情況如圖1-1所示??:I———————.......—???—————....—......———??量??/?\??§?z?-入?/?\??10?T?————————.....廣———??5?i?X??〇?-—_______??:?:?:?:?^??:?r-?'?!??1998?1999?2000?2001?2002?2004?2005?2006?2007?2008?2009?2010?2011?2012?2013?2014??年份??圖1-1車載FlexRay總線領(lǐng)域歷年專利申請量[15】??Figurel-1?Patent?applications?in?the?field?of?In-Vehicle?FlexRay?over?the?years[151??2002年以前,由于汽車行業(yè)主要對CAN總線進(jìn)行研究,FlexRay相關(guān)專利幾??乎為零;在2002年至2011年期間,HexRay相關(guān)專利申請量整體上以一個較快的??速度持續(xù)增長,FlexRay總線技術(shù)在社會各界的研宄中不斷發(fā)展;從2011年往后,??年度專利申請量開始下降是因為FlexRay總線技術(shù)規(guī)范己經(jīng)相繼制定,技術(shù)漸趨成??熟

格式,指示位,數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)幀


2.2編碼與解碼分析??2.2.1數(shù)據(jù)幀格式分析??FlexRay數(shù)據(jù)巾貞分成三個部分:頭部段、負(fù)載段和尾部段,圖2-1所;iF為FlexRay??數(shù)據(jù)幀格式。??保留位_??凈荷指示位??「空幀指示位??同步幀指示位??啟動幀指示位??I^??幀頭CRC計算范圍??1?1?1?|TTl?11?7?11?6?8?8?8?8?8?8?8??|?hi? ̄ ̄ ̄^[?T^l??R?^iS?S?FI:e?PLetahd?HCRCr?T?〇T?T????????〇7?CRC?CRC?CRC??卜?頭部段?5bytes???負(fù)載段?〇-254bytes?尾部段?3bytes?—???圖2-1?FlexRay數(shù)據(jù)巾貞格式??Figure2-1?FlexRay?frame?format??數(shù)據(jù)幀頭部段主要包括一些指示位和屬性位,用于對數(shù)據(jù)幀功能進(jìn)行配置,??其中:??1)

序列,編碼格式,總線,起始序列


FlexRay總線米用NRZ?(Non-RetumtoZero,非歸零)編碼方法。將數(shù)據(jù)帕各??部分?jǐn)?shù)據(jù)按字節(jié)進(jìn)行劃分后,添加特定功能的電平單元,最終在物理層形成一系??列非高即低的電平信號進(jìn)行傳輸,圖2-2所示為FlexRay總線幀編碼格式。??n:Ijfni1'1?p-::::tirn1^rii^?r????????-??????,???????????1???*??^?????—?—??*?M???f?M? ̄ ̄—???^??TSS?FSS?BSS^?BSS:?^?.?FES;?^DTS??圖2-2?FlexRay總線巾貞編碼格式??Figure2-2?Frame?encoding?format?in?flexray?中貞編碼格式??其中,傳輸起始序列(Transmission?Start?Sequence,TSS)由數(shù)個連續(xù)低電平信??號構(gòu)成,表示數(shù)據(jù)巾貞傳輸?shù)拈_始;巾貞起始序列(Frame?Start?Sequence,FSS)是由一??個高電平構(gòu)成,主要是對TSS階段可能出現(xiàn)的量化偏差進(jìn)行補償;字節(jié)起始序列??(Byte?Start?Sequence,BSS)包括一個高電平和一個低電平,用于向接收節(jié)點提供??時序信息,數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)信號按照字節(jié)進(jìn)行拆分,每個字節(jié)在發(fā)送時都需要配??置一個BSS位于字節(jié)開頭部分;巾貞結(jié)束序列(FrameEndSequence,FES)包括一個??低電平和一個高電平
【相似文獻(xiàn)】

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本文編號:2883973

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