FlexRay总线技术在航天领域的应用.pdf

《FlexRay总线技术在航天领域的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、学术探讨∙应用技术与研究FlexRay总线技术在航天领域的应用李帆吴毅杰张蓓蕾（上海航天电子技术研究所，上海201109）[摘要]针对航天领域的CAN总线技术，本文提出一种新的FlexRay总线通信方式，并介绍了一种基于FPGA+FlexRay架构的处理模式，同时描述了FlexRay总线的特点和工作原理，从协议上分析了FlexRay总线在航天领域应用的可行性，从芯片选用、原理设计、接口实现以及软件设计等方面阐述了FlexRay总线在我国航天领域的应用。[关键词]FPGA；FlexRay总线；航天领域；通信中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：

2、1008-6609(2016)05-0068-03trigger）的方法来传输信息；而动态通信段则有助于满足在系1引言统运行时间内出现的不同带宽需求，使用灵活的时间触发的FlexRay总线是为了满足汽车网络发展支持容错和安全方法来传输信息。相关应用的汽车协议，具有网络的确定性、同步性、可靠性、FlexRay总线网络不仅可以和CAN网络一样进行单信高带宽以及容错性等特点，能够满足高速控制的通信需要。道系统运行，而且还能够以一个双信道系统来运行。双信道随着航天系统应用的数据量越来越大，对处理速度、传系统可以通过冗余网络传输数据，这也是提高系统可靠性的输速

3、率及实时响应的要求越来越高。而传统的CAN网络传一项重要性能。输带宽低和速率的不足已经无法满足现在日益复杂的数据3工程应用实例及实现网络，CAN总线技术也将逐渐被FlexRay总线取代。本文主本文以Freescale公司的MC9S12XF512作为Flexray总要对FlexRay总线在航天军工领域中的应用进行详细论述。线的通信控制器，NXP公司的TJA1080为总线驱动器，并结2FlexRay总线特点合Xilinx的FPGA构建以FPGA+FlexRay的方式为主干网，FlexRay总线和CAN总线一样，是一种串行数据通讯协运用FPGA灵活性设计的

4、特点以及MC9S12XF512的灵活性议。其主要通信介质为双绞线、同轴电缆等。FlexRay总线编程，实现了Flexray总线在军工领域的应用。FPGA与每个通信信道上的数据速率最大可达到10Mbps，总数据传MC9S12XF512之间采用SPI总线方式通信，速率可达20Mb-输速率可达到20Mbps，而CAN网络最高速率极限为1Mbps，ps，能够满足航天大数据量的需求，系统之间的接口如下：可以看出FlexRay总线提供比CAN总线更大的网络带宽。Flexray总线较CAN总线具有很多CAN总线所达不到的特点，Flexray在冗余通信中可以通过硬件

5、复制网络配置并进行进度监测，同时，flexray可以通过内部寄存器来对总线进行灵活的配置，并和CAN总线一样，支持各种拓扑结构，图1系统结构框图如总线型、星型和混合拓扑等。开发人员可以根据不同的需求对总线进行配置。其中RxD、TxD、RxEN、TxEN为通信控制器与总线驱动在数据传输过程中，FlexRay具备同步数据传输和异步器之间的接收发送及请求数据总线信号。数据传输，能满足不同系统的通信需求。在通信过程中，3.1FlexRay节点的设计与实现FlexRay为每个通信周期提供静态通信段和动态通信段。其MC9S12XF512是MC9S12XF系列的一

6、款32位性能和中，静态通信段提供有界延迟，用固定时间触发（fixed-time-效率都很出色的16位微控制器，它基于高性能S12X内核，——————————————作者简介：李帆，男，湖北宜城人，工程师，研究方向：嵌入式系统。-68-学术探讨∙应用技术与研究以16位寻址范围零等待的速率访问外设和外部存储器。具有高速串行通信的FLexRay模块，速率达到10Mbit/s。FlexRay网络节点结构如下图所示，包含总线控制器、总线收发器以及两个收发通道。如图2所示。图3FlexRay总线原理图BDM为在线调试和下载程序提供了一个接口。信号线上的BKGD信

7、号连接至单片机MC9S12XF512的同名管脚，该引脚用来向单片机下载应用程序和在线调试。接口原理图如图4所示。其中BKGD引脚默认设置为3脚，可以根据不同厂家的BDM下载器来设置图4中J6上的跳线将BKGD设置在引脚1上。图2FlexRay节点结构图其中，FlexRay总线通信节点的通信过程如下：发送数据：由FPGA提供通过SPI总线接口提供数据帧，图4BDM接口电路原理图通过FlexRay通信控制器向总线驱动器发送数据帧，再由总线驱动器下传到数据收发通道上。4软件设计接收数据：数据由收发通道送达总线驱动器TJA1080，基于MC9S12XF512

8、单片机应用程序，主要完成Flexray总线驱动器向通信控制器以中断的方式发出接收数据请求总线功能，包括系统时