flexray總線(xiàn)協(xié)議在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的應(yīng)用研究

1、Flexray總線(xiàn)協(xié)議在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的應(yīng)用研究,,開(kāi)題報(bào)告的主要內(nèi)容,1.課題背景及研究意義 2.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀3.該領(lǐng)域目前存在的問(wèn)題4.技術(shù)路線(xiàn) 5.論文要做的工作及已完成的工作6.論文進(jìn)展表7.參考文獻(xiàn),課題背景及研究意義,背景　　 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是基于現(xiàn)代通信技術(shù),現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的一項(xiàng)高技術(shù)控制系統(tǒng)，是鐵路行車(chē)指揮自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。它與列車(chē)控制系統(tǒng)（CTCS）,列車(chē)調(diào)度集

2、中系統(tǒng)系統(tǒng)(CTC) 等一起正確地高效率地指揮列車(chē)運(yùn)行，同時(shí)保障了列車(chē)通過(guò)車(chē)站時(shí)的安全。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)不僅要求具有高度的安全性,可靠性,可用性,還要有快速?gòu)?qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)部各模塊之間以及計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖和其它各系統(tǒng)之間要相互傳輸大量的數(shù)據(jù)協(xié)同工作。 Flexray 總線(xiàn)是由世界上主要汽車(chē)生產(chǎn)廠商和半導(dǎo)體廠商共同推出的車(chē)載控制器間的通訊協(xié)議, 用于適應(yīng)未來(lái)汽車(chē)上各種設(shè)備的控制, 并建立一種可檢測(cè)的

3、可靠的高速通訊體系。它的出現(xiàn), 彌補(bǔ)了既有總線(xiàn)協(xié)議應(yīng)用在汽車(chē)線(xiàn)控系統(tǒng)或者同安全相關(guān)的系統(tǒng)時(shí)容錯(cuò)性和傳輸速率太低的不足, 被譽(yù)為是可以逐步取代C AN 協(xié)議的新一代的汽車(chē)總線(xiàn)。,課題背景及研究意義,意義　 Flexray 總線(xiàn)作為一種新的高速可靠的通信協(xié)議，其本身具有下列特點(diǎn)： （1）數(shù)據(jù)傳輸速率高。單通道最大數(shù)據(jù)傳輸率為1 0 Mb / s。雙通道可達(dá)到 20M 的速率，而C AN 的最大傳輸速率只有1 Mb

4、 / s 。 （2）容錯(cuò)能力強(qiáng)。Flexray 提供一個(gè)可供選擇的的監(jiān)視器叫BusGuardian , 可以根據(jù)需要將通信控制器和網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi).此外, Flexray作為一個(gè)雙信道系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以通過(guò)冗余網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù), 來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性。 （3）通信方式彈性。Flexray 總線(xiàn)為時(shí)間兼事件觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？梢赃M(jìn)行實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸，可以極大的滿(mǎn)足車(chē)輛上各種系統(tǒng)的需求。 Fl

5、exRay具有可靠性高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸速率高等特點(diǎn)，將其優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于工業(yè)化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，可靠性和安全性，為鐵路信號(hào)的信息化發(fā)展提供有力的支持。,國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,在國(guó)外，F(xiàn)lexRay總線(xiàn)的研究以及對(duì)FlexRay總線(xiàn)的實(shí)際應(yīng)用已初具規(guī)模。 2000年9月, 寶馬和Daimler&Chrysler聯(lián)合大眾、FreeScale、Fujitsu等汽車(chē)制造商和半導(dǎo)體生

6、產(chǎn)商成立了FlexRay聯(lián)盟,并于2005年發(fā)布了針對(duì)汽車(chē)線(xiàn)控技術(shù)應(yīng)用的FlexRay總線(xiàn)協(xié)議。 FreeScale公司2002年著手開(kāi)發(fā)F1exRay控制器，相繼推出了MFR4200，MFR4300，MFR4310。并推出了基于2．1版協(xié)議的集成FlexRay模塊和16位S12X核心的第一款微控制器產(chǎn)品一一MC9S12XFR； 2006年，F(xiàn)ujitsu公司,富士通推出了兩款具有集成RexRay的FR

7、系列32位微控制器MB8812lA以及富士通的32位閃存微控制器9lF467DA。 2007年，首次采用了FlexRay總線(xiàn)的寶馬5系新款SUV成為世界上首款實(shí)際裝備FlexRay通信系統(tǒng)的車(chē)型。2009年，德國(guó)奧迪也在新款“AudiA8"上使用了FlexRay總線(xiàn)技術(shù)。2010年，寶馬新crossover車(chē)型F3的電子輔助駕駛系統(tǒng)等安全設(shè)施中仍采用FlexRay總線(xiàn)作為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。,國(guó)內(nèi)外研

8、究現(xiàn)狀,國(guó)內(nèi)目前在FlexRay領(lǐng)域的研究和應(yīng)用才剛剛起步，主要集中在高校及科研所如清華大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院電工研究所等，并在研究FlexRay協(xié)議規(guī)范實(shí)時(shí)性和可靠性方面取得了一定的成果。個(gè)別國(guó)內(nèi)汽車(chē)企業(yè)如吉利汽車(chē)研究院雖然開(kāi)始建立研究和應(yīng)用FlexRay總線(xiàn)的部門(mén)，但仍處于觀望和學(xué)習(xí)的狀態(tài)，尚未投入到應(yīng)用。,該領(lǐng)域目前存在的問(wèn)題,1.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)采用CAN總線(xiàn)進(jìn)行通信。CAN總線(xiàn)通信采用的是基于優(yōu)先級(jí)仲裁機(jī)制，響應(yīng)突發(fā)事件能力

9、強(qiáng)，但會(huì)出現(xiàn)多個(gè)消息同時(shí)申請(qǐng)總線(xiàn)使用權(quán)的沖突情況，降低低優(yōu)先級(jí)消息的實(shí)時(shí)性；CAN的數(shù)據(jù)傳輸速率為最高為1Mbps，并且除了低速容錯(cuò)CAN以外的CAN都不具備容錯(cuò)功能。 2.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)采用Profibus總線(xiàn)進(jìn)行通信。Profibus總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳送速度可在9.6kbps~12Mbps范圍內(nèi)；在傳輸控制和沖突檢測(cè)上稍遜色于CAN總線(xiàn)；協(xié)議過(guò)于復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試初期經(jīng)常需要進(jìn)行大量參數(shù)的調(diào)整。 3.目前尚未有將F

10、lexray總線(xiàn)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的先例，本論文將進(jìn)行初探 。,該領(lǐng)域目前存在的問(wèn)題,3.1 Flexray總線(xiàn)基于周期循環(huán)進(jìn)行通信，通信循環(huán)包括靜態(tài)段和動(dòng)態(tài)段，分別基于TDMA實(shí)現(xiàn)時(shí)間觸發(fā)和基于FTDMA靈活觸發(fā)，如何保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。,該領(lǐng)域目前存在的問(wèn)題,3.2 信號(hào)設(shè)備狀態(tài)信息包括信號(hào)機(jī)，道岔，軌道的狀態(tài)信息等計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖通信數(shù)據(jù)如何完整，有效，可靠地通過(guò)FlexRay協(xié)議數(shù)據(jù)幀配置進(jìn)行傳輸。,技術(shù)路線(xiàn),技術(shù)路線(xiàn),Fl

11、exray網(wǎng)絡(luò)采用總線(xiàn)拓?fù)湫问?道岔，信號(hào)，軌道等全電子執(zhí)行單元作為Flexray網(wǎng)絡(luò)子節(jié)點(diǎn)，聯(lián)鎖主機(jī)作為主控節(jié)點(diǎn)。 子節(jié)點(diǎn)將信號(hào)設(shè)備狀態(tài)信息等計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過(guò)Flexray網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)高速的傳輸至主節(jié)點(diǎn)；主節(jié)點(diǎn)接收并處理這些信息后給各個(gè)子節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令；子節(jié)點(diǎn)收到控制命令后，通過(guò)全電子執(zhí)行單元進(jìn)行相應(yīng)信號(hào)，軌道及道岔動(dòng)作。,論文要做的工作,（1）Flexray總線(xiàn)通信板的設(shè)計(jì)（2）Flexray總線(xiàn)參

12、數(shù)的配置（系統(tǒng)參數(shù)，節(jié)點(diǎn)參數(shù)）（3）計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)通信研究,論文進(jìn)度表,2012.10-2013.02 Flexray通信板設(shè)計(jì)調(diào)試初步通信2013.03-2013.11 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖全電子執(zhí)行層Flexray通信研究2013.12-2014.01 完成論文初稿2014.02-2014.05 論文定稿,參考文獻(xiàn)( References),[1]高繼祥. 鐵路信號(hào)運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)，中國(guó)鐵道出版社.1998[2]趙志

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