車載FlexRay主干網(wǎng)的構(gòu)建與性能分析.pdf

1、FlexRay是下一代車載網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。它的研究對(duì)于構(gòu)建高速車載網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)行線控單元的設(shè)計(jì)和開發(fā)以及相關(guān)控制器的設(shè)計(jì)都有非常重要的意義。
　　FlexRay協(xié)議目前已經(jīng)更新到2.1版本，擁有眾多的汽車制造商和零部件供應(yīng)商的支持，且在BMW公司的X5系列車上得到了成功應(yīng)用。本文在當(dāng)前成熟的FlexRay開發(fā)方案的基礎(chǔ)之上，采用Freescale公司的MC9S12XF512芯片和NXP公司的總線收發(fā)芯片構(gòu)建了FlexRay主干網(wǎng)絡(luò)。同

2、時(shí)對(duì)FlexRay網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)段的延遲特性和靜態(tài)段的調(diào)度算法進(jìn)行了有效的分析，為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供了有力的理論依據(jù)。
　　為使本文的結(jié)構(gòu)清晰，便于分析和討論，本文第二章闡述了FlexRay的基本特性。對(duì)FlexRay的協(xié)議操作控制（幀格式、媒體訪問控制、時(shí)鐘同步等）進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，分析了常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其特性，為后面的網(wǎng)絡(luò)性能分析做了必要的知識(shí)準(zhǔn)備。
　　本文第三章給出了FlexRay主干網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法。主信息處理單元采用Fre

3、escale公司的MC9S12XF512芯片，F(xiàn)lexRay收發(fā)單元采用TJA1080總線收發(fā)器?？紤]到和其它車載網(wǎng)絡(luò)如CAN、LIN網(wǎng)絡(luò)的兼容，文章同時(shí)給出了CAN、LIN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于上述網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)計(jì)和軟件構(gòu)架，文中也給出了詳細(xì)的說明，最后通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了此設(shè)計(jì)方法的可行性。
　　延遲特性是網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，如何能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)延遲進(jìn)行有效的預(yù)估同時(shí)對(duì)造成延遲的因素進(jìn)行有效的分析是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中亟待解決的問題。本文在

4、分析FlexRay節(jié)點(diǎn)傳輸特性的基礎(chǔ)之上，基于傳輸協(xié)議的基本內(nèi)容，提取了造成網(wǎng)絡(luò)延遲的主要因素。在分析和比較延遲因素對(duì)于系統(tǒng)性能影響之后，為了工程計(jì)算的方便，對(duì)延遲模型進(jìn)行了簡化。在此基礎(chǔ)上，給出了延遲預(yù)估的目標(biāo)函數(shù)和相應(yīng)的約束條件，將延遲預(yù)估轉(zhuǎn)化為整數(shù)線性規(guī)劃問題。在設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之后，比較預(yù)估值和實(shí)際值之間的關(guān)系，證明了預(yù)估方法的正確性。文章同時(shí)分析了延遲數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性（數(shù)學(xué)期望和均方差），得出網(wǎng)絡(luò)延遲和通信周期有較大關(guān)系的結(jié)論。