FlexRay学习笔记_1

背景介绍

汽车电子已经发展了将尽30年，车辆上的电控单元的数量呈指数集的增长，电控单元数量的增长带来车上通讯数据量的爆炸性增长，对车辆的通讯带来了新的需求和挑战。
之前我们车辆使用CAN，CAN有着自身传输的瓶颈，高速CAN通过一根总线传输，最高可以达到1M的速率，实际使用中大部分只用到500K，1帧CAN报文携带的有效字节数量很少，最多是8个字节，为了解决CAN通讯数据传输的瓶颈，之后提出了CANFD，CANFD最多可以扩充到64个字节，但真正有效负载率是非常低的，为了应对接下来几年或者几十年车内数据量增长的需求，所以我们需要一种更高速率的总线。
基于这些背景，我们希望有一种传输速率更高，携带更多的有效字节的总线，所以后面提出了FlexRay，Flexray在底盘安全领域应用较多，因为在这一块车上传输数据量很大。

FlexRay特点：

1. 传输速率，可以达到10MBit/s，一路FlexRay下面分了两路子通道，Channel A和Channel B，10M指的是每个子通道的通讯速率，大部分只用到了Channel A，Channel B空置不用，当然Channel B有三种用法，1.空置不用；2.Channel B传输和Channel A相同的数据，作为数据的冗余，相对提高系统稳定性，一旦某一路出现通讯故障，另外一路可以作为备份使用；3.传输不同的数据，变相地扩充了通讯速率，Channel A和Channel B加起来可以达到20M通讯速率；
2. 物理层，FlexRay物理层和CAN的物理层很像，FlexRay每一路子通道都是用了两根双绞线去传输，和CAN是一样的，CAN两根线称为CAN高和CAN低，在FlexRay里面这两根线叫BP和BM，所以在物理层方面以单通道来看，CAN和FlexRay是很类似的；
3. 可扩展性，原来CAN的扩展性就很好，在CAN的网络基础上去加一些结点或者减少结点，不需要对原有网络的硬件和软件做过多的修改，在设计FlexRay总线的时候，也希望它有这种特性，便于我们做网络的扩展。FlexRay在前期定好之后，可以做一些扩展，加一些新的结点，可扩展性跟CAN很一样，比较友好；
4. 传输可靠性，FlexRay使用领域主要跟安全相关，主动安全被动安全。1.数据在传输过程中有保护机制，及时监测到数据发生错误；2.数据传输的可预测性，每个结点可以知道在接下来的某一时刻可以接受到什么样的数据，而且一定能接收到这个数据。而CAN具有不可预测性，CAN是典型的event-triggered事件触发机制，CAN报文受到某事件触发后发出或者周期性的发出，FlexRay是time-triggered，按照时间触发，报文的发送严格的按照调度表（关于调度表后面会讲到），调度表里面划分了时间窗口，特定的时间窗口有特定的报文发送。

CAN和FlexRay区别
CAN是事件触发类型，只要总线空闲，有需求要发送数据，可以马上发出，即时性，但是可能造成总线资源利用的不平均，例如有时候在某一时刻总线上有很多结点同时想发出数据，这时候CAN有仲裁机制，可以避免这种冲突，按照优先级进行排序，所以对优先级低的报文会有发送的延迟的情况，没法具体计算延迟的时间，可能要考虑总线的负载率；
FlexRay是时间触发类型，例如某一结点现在需要发送出去，但是要等到轮到这个结点发送窗口才能发送出去，不存在冲突的情况，在调度表上杜绝了有两个结点同时想访问总线的情况，在FlexRay里面没有冲突的概念，所有时间所有结点所有报文都有特定的时间窗口去发送。
CSMA CAN也叫载波帧听多路访问的方式

TDMA FlexRay时分多路的访问方式，把大周期划分为小的时间片段，在每个时间片段里面都定义了发出来的数据。