FlexRay总线的星载应用

星载数据总线是卫星综合电子的重要组成部分.随着空间探测任务的复杂化,载荷对卫星综合电子数据传输的速率和实时性需求不断增加,以1553B和CAN为代表的现有星载总线不能满足日益增长的星载数据传输需求,需要开展地面应用成熟的高可靠高速FlexRay总线的星载应用研究.分析FlexRay总线应用于卫星综合电子的技术优势,开展FlexRay星载通信节点的软硬件设计;考虑到FlexRay总线在轨应用时作为传统CAN总线的扩展或补充的应用场景,采用轮转映射算法设计实现了CAN与FlexRay总线网关.星载FlexRay总线系统经误码率测试,连续地进行数据发送、接收,组网中不同总线报文数据均交换正常,未出现帧丢失或错误,误码率低于10^(–8),验证了其有效性与可靠性,为后续以嫦娥、探火为代表的深空探测和空间科学探测卫星提供技术支撑.

基于FlexRay总线的车载安全驱动采集板设计

为了解决现有列车车载驱动采集板的安全性低、可靠性低、传输速率较慢等问题,设计了一种基于FlexRay总线的车载安全驱动采集板。该板卡采用二乘二取二架构,控制核心由两颗独立CPU组成,主要包括通信模块、驱动模块、采集模块以及双核控制模块,利用光耦和继电器实现驱动和采集功能。经测试表明,该板卡能够稳定采集外部继电器状态信息以及驱动外部继电器工作,并通过FlexRay总线来进行安全数据的收发。与传统的驱动采集板相比,该板卡的安全性、可靠性以及传输速率得到有效提高。

基于FlexRay的车载网络系统开发

分析了使用于车内安全性和实时性相关系统的FlexRay通信协议规范,并以线控转向模型的通信系统为例介绍在开发FlexRay总线通信集群过程中的三个步骤:通信模型仿真,节点ECU软硬件设计和系统整合。最后在系统整合的过程中,将开发的FlexRay节点替换掉通信模型中的仿真节点,利用CANoe.FlexRay和具有FlexRay协议分析功能示波器对通信的时序和波形物理特性进行测试和分析,以此验证本文所设计的FlexRay通信集群满足设计需求并符合FlexRay通信协议规范。

FlexRay总线在电池储能系统中的应用

当前大规模储能电池管理系统内部通信总线普遍采用CAN总线,使用Flex Ray总线作为其内部总线替代传统的CAN总线,能较好地满足大规模电池储能系统(BESS)内部通信的要求。分析CAN总线用于大规模储能电池管理系统存在的不足以及Flex Ray总线的优势。在BESS通信架构的基础上,介绍储能电池管理系统的通信架构,讨论Flex Ray总线在大规模储能电池管理系统中的应用及主要方案。运用Network Designer与CANoe.Flex Ray仿真验证Flex Ray通信系统在大规模储能电池管理系统中应用的可行性,结果表明,与CAN总线相比,Flex Ray总线用于储能电池管理系统中可以取得更好的效果。

基于FlexRay总线的故障测试系统设计（英文）

FlexRay总线是一种新型的汽车总线,由于汽车中的线控系统要求FlexRay总线具有较高的可靠性,因此设计能够测试该总线可靠性和鲁棒性的测试系统非常重要。设计的测试系统包含六个FlexRay节点,每个节点配备了微处理器、FlexRay控制器以及各种接口电路,能够与各种传感器连接完成相应数据通讯。该系统的故障产生器能够生成预定义的各种故障的故障帧,通过测试其它节点的反应来评估FlexRay总线的可靠性。实验结果表明:该测试系统能够产生各种模拟故障的故障帧,具备迄今为止任何FlexRay分析器所不具备的优势。

基于FlexRay总线的故障测试系统设计

针对新型汽车通信标准—FlexRay总线设计了一种故障测试系统。该测试系统包含几个FlexRay节点,每个节点配备了很多数字、模拟输入输出端,能够与各种传感器连接完成相应数据采集。该系统的核心由VHDL语言编程的FPGA完成。FPGA能够生成预定义的各种故障的故障帧,通过测试其他节点的反应来评估FlexRay总线的可靠性。实验结果表明,该测试系统能够产生各种模拟故障的故障帧,具备迄今为止任何FlexRay分析器所不具备的优势。

基于FlexRay总线的汽车电子控制系统单元设计

为了满足下一代汽车对车身布局和控制系统单元的高性能、高可靠性和稳定性的要求,本文基于FlexRay总线技术,设计了以16位飞思卡尔单片机MC9S12XF512为主芯片的汽车电子控制系统单元。详细介绍了所设计的汽车电子控制系统单元整体构造,包括主芯片构成的控制模块、FlexRay总线通信模块的硬件设计和软件流程;并且实际制作了该汽车电子控制单元。通过对电控单元的节点数据信息传输波形的分析,验证了本设计的可行性和实用性。

基于总线占用率的FlexRay消息时隙分配方法研究

消息时隙分配问题是FlexRay汽车网络设计的关键问题之一。在分析FlexRay消息帧格式和消息物理层传输规则的基础上,推导出了FlexRay消息传输时间片长度和总线占用率计算公式,给出了影响总线占用率的主要因素;以最小总线占用率为目标,提出了将静态段最长消息帧分配到动态段的时隙分配方法。实验表明,该消息时隙分配方法可有效地降低总线占用率,提高网络使用的效率。

基于AUTOSAR的汽车FlexRay网络通信故障检测与管理

针对汽车网络安全性、可靠性等通信要求,参照AUTOSAR网络管理规范,提出一种基于故障检测的FlexRay网络通信管理方法,建立了节点内部网络通信管理状态转换模型,设计了Errorcheck状态下的分布式故障检测机制,给出了该机制下FlexRay网络参数及网络管理参数的计算方法,实现了网络节点状态实时监控和协同休眠功能。VectorCANoe中的仿真试验结果表明:该方法不仅能够实时在线管理FlexRay网络通信,实现高效的节点故障检测,而且可以有效降低网络通信管理带宽消耗约为5%。该方法为建立高可靠的车载网络通信管理系统提供了参考。

FlexRay-CAN网关中的多队列消息处理方法

随着FlexRay总线在汽车动力等安全关键实时系统中的应用,车内FlexRay与CAN网络之间的信息交互成为迫切需要解决的问题。文章从FlexRay-CAN网关通讯需求出发,提出了基于多队列分时轮转混合式消息调度方法,并给出了实现算法;利用排队理论对该方法进行建模的基础上,对该方法的性能进行了分析;TrueTime的仿真结果表明,此方法可以有效地保证网关内实时消息传输的实时性,非实时消息也能得到良好的响应时间。

最优的FlexRay静态段配置算法

FlexRay在高带宽、实时性和可靠性等方面具有良好优势,被公认为是新一代的汽车总线标准,但是它配置的复杂性对其应用造成了巨大阻碍。静态段时隙ID分配是FlexRay总线配置的关键内容,从集成了任务层和通信层设计的系统级角度出发,提出一种新的调度单元模型,在对调度单元的可行时隙ID空间进行界定和时延进行分析的基础上,利用分支界定法实现最小化系统整体端到端时延的时隙ID分配方案的求解。理论证明和实验分析都表明,该方法在优化系统整体的端到端时延方面是最优的。

FlexRay通信协议的总线周期优化

FlexRay是一种具有高带宽、确定性和可靠性的车载网络通信协议,能够满足未来先进汽车高速控制的需要。为了更好地在汽车上使用FlexRay总线协议,根据特定的应用场合,对总线上消息的时间分析和总线周期的优化配置十分重要。对FlexRay周期调度进行了研究,基于二维装箱法和NSGA-II算法提出对在静态段和动态段传输的FlexRay消息进行时间分析的方法,最后将其整合成一个总线优化配置算法。通过优化算法对FlexRay总线周期进行配置,显著提高了FlexRay总线的带宽利用率,在实际应用中增强了系统的时间性能。

下一代车载网络FlexRay及其应用研究

FlexRay是能够满足未来车内控制应用需求的通信系统。它采用了基于时间触发的数据传输技术,相对于当前在车内广泛采用的基于事件触发的通信总线(如CAN等),其应用开发方法有很大不同。为了阐明基于FlexRay总线的应用开发过程,使用DecomSys公司的分布式系统开发工具Designer软件设计了基于FlexRay总线的线控节气门原形控制系统。介绍了系统的体系结构、任务模型的构建以及应用开发过程,并对FlexRay在该系统中的应用进行了分析。

FlexRay网络中带宽利用率的理论研究

为提高FlexRay网络的带宽利用率,将基于FlexRay网络的时间参数优化模型中的非线性算符化简为线性算符,推导出了FlexRay网络中最优静态帧净荷段长度和最大带宽利用率的解析表达式。数值实验验证了解析表达式的正确性,证明了所得的解析公式能够对FlexRay网络的带宽利用率进行准确的计算。

基于FlexRay静态段快速最优调度算法

FlexRay正成为新一代车载通信网络。为解决FlexRay静态段调度(FSSS)的帧标志(FID)分配难题,该文提出一种基于周期特征的自动模型系数矩阵生成(AMCMG)算法,在大规模FSSS时,可快速得到最优调度模型的各类消息调度属性并确定系统所需的最少FID数;为进一步确定消息相位,并最终得到完整的周期调度表,根据不同周期消息之间调度的兼容性,提出了一种可实现最优规划的基于相位保留规则FID分配(PRFIDA)算法;最后,仿真实验结果表明AMCMG算法能快速正确地建立调度模型,同时PRFIDA算法可以实现消息在已知调度属性时的FID最优分配。

FlexRay总线在电力系统继电保护装置中的应用

在电力系统继电保护装置内部,采用FlexRay作为背板总线解决方案,构建网络化硬件平台,装置内的各模块作为FlexRay节点通过总线方式互连通信。根据保护装置内节点的不同功能需要,提出了FlexRay通信节点的三种实现方案,并讨论了FlexRay通信节点软硬件设计中的若干技术要点。以FlexRay总线构建的网络化硬件平台易于扩展,可以优化继电保护装置硬件结构,并有利于实现IEC61850标准下IED硬件结构的标准化和通用化。

FlexRay网络静态段时间参数优化

为实现FlexRay总线带宽利用率最大化,对FlexRay静态帧净荷段的长度进行了优化.在已有的FlexRay总线静态段时间优化模型的基础上,通过将其中的非线性算符简化为线性算符,导出了最优静态帧净荷段长度的解析表达式.数值实验验证了解析表达式的正确性,并得到了解析表达式的适用范围.结果表明:FlexRay网络静态帧净荷段的最优长度与所有静态信号平均字节长度的平方根成正比;与数值方法相比,解析表达式的计算效率提高99%以上.

基于FlexRay总线的嵌入式汽车线控制动技术研究

介绍了FlexRay总线技术的发展特点及克斯菲尔公司生产的FlexRay总线控制器芯片MFR4200,阐述了汽车线控制动技术的主要特点,详细论述了基于嵌入式微处理器芯片S3C44B0X的汽车线控制动系统的设计;构建了线控制动系统节点,设计了系统硬件软件,使用FlexRay总线总线数据检测软件检测总线数据;结果表明用FlexRay总线构成的嵌入式汽车线控自动系统较其他的总线系统具有良好的数据传输稳定性及可靠性,同时很好地实现了汽车的制动。

基于最小时间碎片的汽车FlexRay网络设计

FlexRay是新一代汽车总线标准,其消息与网络参数设计对系统运行的安全性和可靠性有着直接影响。针对FlexRay系统,引入网络时间碎片概念,推导出超周期内时间碎片计算公式;分析了静态段消息最坏响应时间,给出其计算方法;在此基础上,以最小时间碎片为目标,以满足消息传输时限为约束,建立信号封装和静态段参数设计的整数优化模型,给出基于‘两步’计算的求解方法。实验结果证明了该方法的有效性,不仅能够确保消息的传输时限,而且可有效减少网络时间碎片。

FlexRay总线在AHEAD弹药炮控系统中的应用

AHEAD弹对于火炮武器系统跟踪、探测、解算及数据传输的实时性要求较高,目前所采用的CAN总线网络在通讯速率、实时性和网络拓扑灵活性等方面已经无法满足下一代智能化火炮武器系统对AHEAD弹的控制要求。针对此现状,提出了一种基于FlexRay总线的AHEAD弹药系统控制网络,同时介绍了AHEAD弹药系统的工作原理,FlexRay总线在AHEAD弹药炮控系统中应用的软硬件设计方案,与CAN总线的数据传输可靠性与稳定性的仿真分析,最终给出了FlexRay总线技术应用结论。