基于flexray总线的汽车网关

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1、基于FlexRay总线的汽车网关设计与研究申报人：陈新湖南人文科技学院1、概述汽车电子化程度与日俱增，应用在车上的ECU模块数量也随之增加，从而使线束也增加。汽车电子系统的成本已经超过总成本的20%，并且还将继续增加。由于汽车生产商对制造成本的严格控制，加上对车身质量的控制，减少线束已经成为一个必须要解决的问题。另一方面，以网络通讯为基础的线控技术（X-by-wire）将在汽车上普遍应用。汽车网络通常可以分为三类：车身控制：要求具有高带宽、高可靠性和数据完整性；信息娱乐：要求高带宽及对音视频的实时处理能力；安全：传统的液压和传感器正在被线控驾驶和刹车方法所取代。LIN

2、的目标应用是不需要CAN的性能、带宽及复杂性的低端系统，如车门控制模块、座椅调节、车灯控制和空调系统中传感器和执行器之间的通信。通常LIN子总线是现有的CAN网络的扩充，与CAN网络一起形成汽车的控制网络。当然，由于其成本较低，也可以独立用于不是特别复杂的车身控制网络中。LIN总线的主要特性为：*单主站以及多从站概念；*基于常用的UART/SCI硬件接口，以及相应的软件，或作为纯粹的状态机，从而保证较低的成本；*从节点中无须石英或陶瓷振荡器就可以实现自同步；*信号传输实体确定，在增强系统中可以计算信号的传播(propagation)时间；*信号基于应用交互层。

3、LIN网络由一个主节点以及一个或多个从节点组成，媒体访问由主节点控制--从节点中不必有仲裁或冲突管理。可以保证最差状态下的信号传输延迟时间。CAN(控制区域网)由于成本低、传输可靠性高而特别适用于车身控制。典型的汽车包含若干CAN网络功能，例如引擎管理、仪表控制和车身控制。其最大数据率为1Mbps，所以其带宽不支持视音频数据的传输。然而，CAN非常便宜、容错能力强，因而是重要的网络协议。根据ABIResearch的“车载网络研究报告”(2004年第四季度)预测，到2010年大约将安装5.28亿个汽车CAN节点。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位

4、速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10Km时，CAN仍可提供高达50Kbit/s的数据传输速率。CAN总线利用CSMA访问总线，可对总线上信号进行检测，只有当总线处于空闲状态时，才允许发送。利用这种方法，可以允许多个节点挂接到同一网络上。当检测到一个冲突位时，所有节点重新回到‘监听’总线状态，直到该冲突时间过后，才开始发送。在总线超载的情况下，这种技术可能会造成发送信号经过许多延迟。为了避免发送时延，可利用CSMA/CD方式访问总线。当总线上有两个节点同时进行发送时，必须通过“无损的逐位仲裁”方法来使有最高优先权的的报文优先发送。Fl

5、exRay是BWM、DaimlerChrysler、Motorola和Philips等公司制定的功能强大的通信网络协议,基于FTDMA(flexibletimedivisionmultipleaccess)的确定性访问方式,具有容错功能及确定的通信消息传输时间,同时支持事件触发与时间触发通信,具备高速率通信能力。该协议不仅提高了一致性、可靠性、竞争力和效率,而且还简化了开发周期和降低了使用成本,符合未来汽车应用需求。FlexRay可以为下一代的车内控制系统提供所需的速度和可靠性。CAN网络最高性能极限为1Mbps。而FlexRay两个信道上的数据速率最大可达到10Mbp

6、s,总数据速率可达到20Mbit/秒，因此，应用在车载网络，FlexRay的网络带宽可能是CAN的20倍之多。网关模块与企业网络内的路由器类似，是整个汽车内最先进、计算最密集的应用之一。大多数电子控制单元（ECU），无论是位于底盘、动力传动系统，还是位于车身电子领域，都必须通过中央网关向其他汽车子系统传递信息。除了为不同通信协议提供一个焦点外，该网关还作为集中诊断和其他模块的再编程路由器使用。网关的作用可以总结如下：第一：它可以把各种总线的数据转变成可以识别的OBDII诊断数据语言，方便诊断。第二：各种总线之间信息共享，就必须在车上加装一个网关。第三：与电脑中的网关作用

7、是一样的，负责接收和发送信息。第四：激活和监控LIN、CAN和FlexRay网络工作状态。第五：实现车辆数据的同步性。2、国内外研究现状分析目前汽车网关已经开始在国外的一些高级轿车上得到实际的应用，如奔驰S320车上的网关是点火开关电脑（N73），宝马745车上的网关是ZGM中央电脑，奥迪A6车上的网关是仪表电脑。对于我国来说，由于国内汽车制造和零部件的发展水平不平衡。虽然合资品牌和自主品牌的量产车大都采用了CAN/LIN，但由于国内零部件配套体系在电器零部件，特别是在智能零部件上的弱势，国内真正自主研发的具有总线接口的零部件在量产车中(