flexray总线的实现与其在汽车上的应用分析

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1、同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：陴粕两叫年5月汕Et第1章引言1．1概述车载网络技术的发展，大大促进了现在汽车电子技术的发展。一辆典型的新型汽车有将近一百个电子控制模块，所有的电控模块通过车载网络总线连接起来。但是对于不同的功能模块

2、，在通信速度和可靠性等方面对总线的要求都不一致。从标准化的角度出发，在20世纪90年代中期SAE(SodetyAutomotiveEngineering，汽车工程学会)把车用网络分为A，B，C三类【11。随着车上导航系统和多媒体系统的发展，对总线的通信速度提出了更高的要求，从而从更广的角度将车载网络分成四类121，如表1所示。表1车载网络分类类别位速-3晕／kbps应用范围L烈CANFlex_RayMoSTA10．125(面向传感电动门窗、座椅调节、灯光照器、执行器的低速明等控制l网络)B125．1000(面向独电子车辆信息中心、故障诊断、l立

3、模块间数据共仪表显示、安全气囊等系统享的中速网络)C1000．10000(面向悬架控制、牵引控制、发动机l高速、实时闭环控控制、ABS等系统制的多路传输网)D10000或更高(面汽车导航系统、车载娱乐系统l向多媒体系统)等近年来，随着车内主动安全系统(如Anti．skidBrakeSystem，ElectronicStabiltyProgram等)的增加，统计数字显示意外交通事故在不断的减少【3】o智能辅助驾驶功能的实现(如车道变换辅助和车道跟随辅助)，将划时代的改进驾驶的安全性，但同时对电控单元和通信系统的复杂性提出了新的要求，比如对消息确定

4、性的要求。传统车上的控制器局域网CAN(ControllerAreaNetwork)，其速率、可靠性第1章引言和成本指标在汽车的现有动力系统总成中应用是适宜的，但基于事件触发的CAN总线已不能满足进一步的需求了。在事件触发的通信过程中，当有几个信息在同一时间发送时，会出现网络交通拥挤现象。这时，CAN协议基于位竞争的非破坏性仲裁机制能够保证这些信息以优先级的顺序发送，但会使一些信息的传送出现较大的延时，并且很难在设计时估计一个信息的延时特性【4】【5】。在实时应用系统中，如线控系统，整个网络的通信调度必须保证信息在任何网络流量状态下都能在一个已

5、知的时间内传送，标准CAN很难满足这个要求。于是产生了一批时间触发、能够容错、传输延迟小且固定、并且具有高的通信速率的总线，比如：珊／C(TimeTriggeredProtoc01)，Byteflight,TrCAN(TimeTriggcr伽lCAN)和Flex]L良ay[41。在如此众多的时间触发的通信协议里，FIexRay可以获胜的原因不仅是站在它背后的FlexRay联盟(该联盟的七家核心成员集汽车、半导体和电子系统制造商于一体)，还在于这个通信协议能严格满足可靠性、有效性和一致性(Reliability,Availability,Conf

6、ormance)的要求，满足了线控系统对安全性和动态控制功能的苛刻要求f6】。1．2线控系统介绍目前，业界对没有机械和液力后备系统的线控系统(X．By-Wire)的呼声越来越高。X．By-Wire是指“去除了机械和液力后备系统，并与安全相关的、具有容错功能的系统’’。这种系统以其高速性、容错性及支持分布式控制系统等优势已展开了研究，以期被应用于汽车上任何与安全相关的操作中，如对制动装置、转向机构、油I、1、换档及离合器等的控制中。主要由控制系统、执行系统和通讯系统三部分组成。X是指Brake，Steer,Shitt，Accelerate，Sus

7、pension等。By-Wire表示在此系统中所有元件的控制和通讯都通过电子来实现[71。在Steer-By-Wire系统中，取消了机械式转向装置，转向器与转向柱间无机械连接。在Brake-By-Wire系统中，用电线取代部分或全部制动管路，可省去制动系统中的很多阀类元件。此外，在电控单元中设计相应程序，控制制动力的大小及各轴制动力的分配，可完全实现并优化传统阀类控制元件所能达到的ABS及ASR等功能。仍以Brake．By．Wire系统为例，去除了整个液压系统，且没有机械及液压后备系统，对系统的可靠性要求就更高。这就要求用于该系统2第1章引言的

8、通信系统必须严格的满足容错和确定性的操作，并且还要有高的总线带宽。容错性和确定性对于确保线控系统的绝对可靠性非常重要，高的带宽功能可以快速传输大量极为