基于flexray网络飞行控制计算机总线通信系统

《基于flexray网络飞行控制计算机总线通信系统》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、2013年3月机械设计与制造工程Mar．2013第42卷第3期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．42No．3DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2013．03．012基于FlexRay网络的飞行控制计算机总线通信系统章勇，陈欣，吕迅岛幺(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)摘要：现代无人机对飞行控制计算机的性能与安全性要求越来越高，使得基于CAN总线技术的一类飞行控制计算机内部总线负载情况越来越严重，因此有必要研究

2、一种高数据传输率和高安全性的总线FlexRay代替CAN。基于CAN总线的分布式飞行控制计算机的网络结构和内部通信机制，设计了基于FlexRay网络的飞行控制计算机总线通信系统，并进行了通信测试验证，结果验证了FlexRay相对CAN在实时性、通信速率和效率上的优越性，为日后在新型飞行控制计算机上用FlexRay总线替代CAN总线打下了坚实的理论基础。关键词：FlexRay；飞行控制计算机；通信；总线中图分类号：TN919；TP399文献标识码：A文章编号：2095—509X(2013)03—0053—

3、04目前在一类无人机分布式结构的飞行控制计a．支持双通信通道，每个通道的速度均达到算机当中广泛使用控制器局域网(CAN)作为内部10Mbps。与CAN总线相比，可用的带宽提高了通信总线，它采用基于事件触发的通信机制，其速1O一20倍。率为1Mbit／s¨J。随着新型高性能无人机的不断发b．确定性。FlexRay静态段严格采用基于时展，CAN总线在带宽和实时性等方面已经逐渐不间的总线访问方式，而动态段可采用有限确定性的能满足要求，因此需要寻求一种新总线通信技术来灵活时间触发的总线访问方式。解决制约分布式结

4、构飞行控制计算发展的瓶颈问c．FlexRay总线在重负载下可以关闭部分节题，其中基于时间触发、容错、传输延迟小且固定，点，使其仅接收数据而不发送数据，减少数据重发并且具有10Mbit／s通信速率的FlexRay总线被业次数，使得总线负载很快下降。界所看好。因此笔者设计了基于FlexRay网络的由此可见，FlexRay总线系统在实时性和可靠飞行控制计算机总线通信系统，并进行了通信验性方面具有独特的优势，并有很大可能取代CAN证，对于FlexRay总线在航空航天领域的研究与推而成为未来汽车及工业测控领域的主

5、流技术。广具有实用价值。2FlexRay总线网络的设计与实现1FlexRay总线实现FlexRay总线网络首先应设计网络节点FlexRay是由FlexRay共同体(FlexRayConsor．的硬件节点和软件驱动，然后设计网络拓扑结构，tium)制定的协议，到2005年该共同体共有7个核再根据设计好的节点和拓扑结构搭建网络测试平心成员：BMWGROUP、BOSCH、DaimlerChrysler、台，利用该平台可以实现对总线节点的检测和控GM、Motorola／Freescale、PHILIPS、VWA

6、G。从2002制，以评测网络系统性能J。年发布的VO．4．3协议规范到2010年最新发布的2．1节点硬件结构设计V3．0．1协议规范，共发布10多个版本，可见基于已经实现的架构和应用成熟程度等考虑，FlexRay总线发展更新速度之迅速。该FlexRay总线网络节点主要采用MCU(微处理FlexRay作为新一代总线技术，其主要特点器)+cc(通信控制器)+BD(总线收发器)结构模有：式H(如图1所示)，具体由以下部分构成：收稿日期：2012—10—29基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助(KFJJ

7、20110104)作者简介：章勇(1986～)，男，安徽黄山人，南京航空航天大学硕士研究生，主要研究方向为飞行控制计算机设计与研究。·53·2013年第42卷机械设计与制造工程微处理器。在该种架构模式下，MCU为整个定义FlexRay总线上各个节点系统的各个时间片节点的核心单元，主要实现数据分析处理等功能。的发送数据帧结构和内容等。在网络系统中，MCU主要有飞思卡尔半导体公司2．3FlexRay总线网络结构方案推出的32位高档微处理器MPC565IS]以及目前一类基于CAN总线的分布式结构飞行控C805

8、1F120单片机两种类型。制计算机由CPU单元、串口量接口单元、模拟量接通信控制器。主要实现通信控制功能。通信口单元和开关量接口单元等4个功能单元组成。控制器采用飞思卡尔半导体公司推出支持FlexRay节点之间通过总线相连，如图2所示，图中CPU单协议2．1A的MFR4310芯片。元的MCU为MPC565，其他3个接口单元的MCU总线收发器。用于实现FlexRay信号的转换。均为C805IF120。为了方便对CAN总线与总线收发器主要采用恩