汽車FlexRay總線系統(tǒng)開發(fā)實(shí)戰(zhàn)

前言

　　FlexRay總線是一種用于汽車的高速（10Mbps）、可確定性的、具備故障容錯的總線標(biāo)準(zhǔn)，其目標(biāo)是滿足關(guān)鍵的汽車應(yīng)用要求（如懸掛控制、換擋控制、剎車控制、轉(zhuǎn)向控制等），以彌補(bǔ)目前汽車內(nèi)主要標(biāo)準(zhǔn)（如CAN、LIN、MOST等）的不足之處。該標(biāo)準(zhǔn)由FlexRay聯(lián)盟制定和推廣，該聯(lián)盟的7個核心成員是BMW、DC、NXP、飛思卡爾、Bosch、GM、VW，涵蓋了主要的汽車制造商和半導(dǎo)體制造商。除此之外，它還有超過93個的協(xié)作和發(fā)展成員。2004年，聯(lián)盟發(fā)布最初的V0.4.3協(xié)議規(guī)范，經(jīng)過不斷完善，到2005年發(fā)布了最終的V2.1協(xié)議規(guī)范。此后，F(xiàn)lexRay總線進(jìn)入大力推廣時期。第一輛應(yīng)用FlexRay總線的量產(chǎn)車BMW X5 4.8i已于2007年上市，其后其他半導(dǎo)體制造商和汽車制造商分別推出了大量的相關(guān)產(chǎn)品，F(xiàn)lexRay逐漸成為汽車工業(yè)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)并被推廣到其他行業(yè)。2010年，F(xiàn)lexRay標(biāo)準(zhǔn)被ISO組織吸納（標(biāo)準(zhǔn)號為ISO 10681），從一個行業(yè)的通信標(biāo)準(zhǔn)演變成為國際通用標(biāo)準(zhǔn)?！　”緯?、系統(tǒng)地介紹了汽車FlexRay總線協(xié)議、主流開發(fā)工具、系統(tǒng)軟件和硬件設(shè)計(jì)，并且通過實(shí)例介紹了汽車FlexRay總線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。全書共9章，分為上、下兩篇。上篇又分為緒論和協(xié)議介紹兩個部分。緒論主要說明FlexRay總線和汽車網(wǎng)絡(luò)的相互關(guān)系；協(xié)議介紹部分首先對FlexRay總線標(biāo)準(zhǔn)包含的各個協(xié)議規(guī)范進(jìn)行了概括性的總結(jié)，然后重點(diǎn)介紹了在開發(fā)實(shí)踐中需要詳細(xì)關(guān)注的3個協(xié)議規(guī)范——FlexRay電氣物理層規(guī)范、FlexRay協(xié)議規(guī)范和FlexRay物理層電磁兼容性測試規(guī)范。下篇首先介紹了當(dāng)前業(yè)界的開發(fā)背景、常用的開發(fā)工具和核心芯片，然后圍繞一個具體項(xiàng)目實(shí)例介紹了如何確定開發(fā)方案及如何規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，接下來又分別介紹了項(xiàng)目硬件開發(fā)和軟件開發(fā)過程，最后以項(xiàng)目的聯(lián)調(diào)和測試收尾。　　本書由北方信息控制集團(tuán)（中國兵器工業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究所）車輛電子綜合系統(tǒng)研發(fā)部統(tǒng)一組織策劃和統(tǒng)稿。其中，第0章由王巍、劉瑾編寫；第1章由吳寶新、趙東陽編寫；第2章由于丹、張?zhí)禊i編寫；第3章由王鳳臣、陳旭編寫；第4章由趙東陽、王瑋編寫；第5章由郭永紅、王巍編寫；第6章由趙東陽、候曾編寫；第7章由于圳寧、王勇編寫；第8章由曹毅編寫?！　〈送?，本書在編寫和出版過程中得到了有關(guān)單位的大力幫助和支持。北方信息控制集團(tuán)（中國兵器工業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究所）的王少軍副總經(jīng)理在概念探討和技術(shù)分析方面為本書的編著者提供了巨大的幫助，恒潤科技有限公司為本書的編寫提供了寶貴的素材，在此一并表示感謝。　　本書著眼于幫助讀者弄清概念、掌握協(xié)議、熟悉典型開發(fā)流程、了解相關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)和硬件電路設(shè)計(jì)。本書圖文并茂，將基礎(chǔ)知識和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合在一起。本書既可作為普通高等院校車輛工程、電子信息工程、電氣工程、自動控制等專業(yè)師生及相關(guān)技術(shù)人員學(xué)習(xí)和開發(fā)應(yīng)用FlexRay技術(shù)的參考資料，也可作為從事汽車電子系統(tǒng)特別是車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究與開發(fā)人員的參考資料?！　∠抻诒緯钠?，對協(xié)議規(guī)范中的一些內(nèi)容進(jìn)行了取舍，摘取了對讀者開發(fā)最有幫助的部分，而其他許多內(nèi)容只能刪減，讀者若有興趣可以翻看協(xié)議的原文進(jìn)行補(bǔ)充。此外，限于編著人員的學(xué)識和時間，書中還存在許多不足之處，期待廣大讀者提出寶貴的建議和意見?！　【幹摺　?012年4月

內(nèi)容概要

　　汽車FlexRay總線是一種用于汽車的高速可確定性的、具備故障容錯的總線標(biāo)準(zhǔn)。FlexRay車載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為同類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，將在未來的很多年內(nèi)，引導(dǎo)整個汽車電子產(chǎn)品控制結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。
　　《嵌入式技術(shù)與應(yīng)用叢書：汽車FlexRay總線系統(tǒng)開發(fā)實(shí)戰(zhàn)》全面、系統(tǒng)地介紹了汽車FlexRay總線協(xié)議、主流開發(fā)工具、系統(tǒng)軟件和硬件設(shè)計(jì)，并且通過實(shí)例介紹了汽車FlexRay總線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法?！肚度胧郊夹g(shù)與應(yīng)用叢書：汽車FlexRay總線系統(tǒng)開發(fā)實(shí)戰(zhàn)》首先介紹了FlexRay總線和汽車網(wǎng)絡(luò)的相互關(guān)系，并對FlexRay總線標(biāo)準(zhǔn)包含的各個協(xié)議規(guī)范進(jìn)行了概括性的總結(jié)；然后重點(diǎn)介紹了在開發(fā)實(shí)踐中需要詳細(xì)關(guān)注的3個協(xié)議規(guī)范——FlexRay電氣物理層規(guī)范、FlexRay協(xié)議規(guī)范和FlexRay物理層電磁兼容性測試規(guī)范；接著對汽車FlexRay總線系統(tǒng)開發(fā)中的常用開發(fā)工具和核心芯片進(jìn)行了介紹；最后以一個具體項(xiàng)目為例介紹了如何確定開發(fā)方案、如何規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)、如何進(jìn)行項(xiàng)目軟件和硬件開發(fā)及如何對項(xiàng)目進(jìn)行聯(lián)調(diào)和測試。

書籍目錄

上篇 FlexRay協(xié)議
第0章 緒論：FlexRay與汽車網(wǎng)絡(luò)
0.1 汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展
0.2 汽車網(wǎng)絡(luò)的分類
0.3 汽車網(wǎng)絡(luò)的新成員--FlexRay
0.3.1 FlexRay的產(chǎn)生和發(fā)展
0.3.2 FlexRay的基本原理與特點(diǎn)
0.4 FlexRay協(xié)議總覽
0.4.1 FlexRay需求規(guī)范
0.4.2 FlexRay協(xié)議規(guī)范
0.4.3 FlexRay電氣物理層規(guī)范
0.4.4 FlexRay電氣物理層應(yīng)用注解
0.4.5 FlexRay數(shù)據(jù)鏈路層一致性測試規(guī)范
0.4.6 FlexRay電氣物理層一致性測試規(guī)范
0.4.7 FlexRay物理層電磁兼容性測試規(guī)范
0.4.8 FlexRay物理層共模扼流圈電磁兼容性評估規(guī)范
0.4.9 初級中央總線監(jiān)視器規(guī)范
0.4.10 初級節(jié)點(diǎn)總線監(jiān)視器規(guī)范
0.5 術(shù)語和定義
0.6 常用縮寫
第1章 FlexRay電氣物理層規(guī)范
1.1 通信通道基礎(chǔ)
1.1.1 傳播延遲
1.1.2 非對稱延遲
1.1.3 截斷
1.1.4 特征符號長度的變化
1.1.5 沖突
1.1.6 喚醒模式
1.2 FlexRay網(wǎng)絡(luò)基本通則
1.3 FlexRay網(wǎng)絡(luò)基本組成元素
1.3.1 電纜
1.3.2 連接器
1.3.3 電纜端接
1.3.4 共模扼流圈
1.3.5 總線直流負(fù)載
1.4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />1.4.1 點(diǎn)對點(diǎn)連接
1.4.2 無源星形拓?fù)?br />1.4.3 線性無源總線型拓?fù)?br />1.4.4 有源星形拓?fù)?br />1.4.5 級聯(lián)的有源星形拓?fù)?br />1.4.6 混合型拓?fù)?br />1.4.7 雙通道拓?fù)?br />1.5 電氣信號
1.5.1 總線狀態(tài)：Idle_LP與Idle
1.5.2 總線狀態(tài)：Data_1與Data_0
1.6 信號完整性
1.6.1 發(fā)送端眼圖
1.6.2 接收端眼圖
1.7 總線驅(qū)動器
1.7.1 工作模式
1.7.2 工作模式轉(zhuǎn)換
1.7.3 總線驅(qū)動器接口
1.7.4 總線驅(qū)動器在故障條件下的行為
1.8 系統(tǒng)時序約束
1.8.1 解碼過程要求
1.8.2 FlexRay拓?fù)湟?br />1.8.3 信號鏈?zhǔn)纠?br />1.8.4 非對稱延遲
1.8.5 通信控制器要求
第2章 FlexRay協(xié)議規(guī)范
2.1 FlexRay協(xié)議規(guī)范簡介
2.1.1 應(yīng)用范圍
2.1.2 SDL規(guī)則
2.2 協(xié)議運(yùn)行控制
2.2.1 原理
2.2.2 說明
2.2.3 協(xié)議運(yùn)行控制進(jìn)程
2.3 編碼與解碼
2.3.1 原理
2.3.2 說明
2.3.3 編碼與解碼進(jìn)程
2.3.4 位選通進(jìn)程
2.3.5 喚醒模式解碼進(jìn)程
2.4 幀格式
2.4.1 概述
2.4.2 FlexRay幀頭（5個字節(jié)）
2.4.3 FlexRay 有效負(fù)載數(shù)據(jù)段（0～254個字節(jié)）
2.4.4 FlexRay 幀尾
2.5 媒體接入控制
2.5.1 原理
2.5.2 說明
2.5.3 媒體接入控制處理
2.6 喚醒與啟動
2.6.1 簇喚醒
2.6.2 通信啟動與重新集成
2.7 時鐘同步
2.7.1 介紹
2.7.2 時間表示法
2.7.3 同步進(jìn)程
2.7.4 時鐘的啟動
2.7.5 時間測量
2.7.6 校正值計(jì)算
2.7.7 時鐘校正
2.7.8 分布式時鐘同步的配置
2.8 控制器主機(jī)接口
2.8.1 原理
2.8.2 接口
第3章 FlexRay物理層電磁兼容性測試規(guī)范
3.1 RF和瞬態(tài)抗干擾測試
3.1.1 RF和瞬態(tài)抗干擾常規(guī)測試
3.1.2 RF干擾發(fā)射測試
3.1.3 RF抗干擾測試
3.1.4 瞬態(tài)抗干擾測試
3.2 靜電放電抗干擾測試
3.2.1 測試概要
3.2.2 測試配置
3.2.3 測試組成
3.2.4 測試步驟和參數(shù)
下篇 FlexRay開發(fā)實(shí)踐
第4章 開發(fā)背景介紹
4.1 開發(fā)前的準(zhǔn)備工作--了解當(dāng)前業(yè)界的開發(fā)水平
4.2 典型的開發(fā)流程
4.3 半導(dǎo)體芯片
4.3.1 飛思卡爾公司
4.3.2 NXP公司
4.3.3 富士通公司
4.3.4 英飛凌公司
4.3.5 austriamicrosystems公司
4.4 輔助開發(fā)工具
4.4.1 評估套件
4.4.2 開發(fā)板
4.5 仿真與測試工具
4.5.1 DaVinci Network DesignerFlexRay
4.5.2 CANoe.FlexRay
4.5.3 FRstress
4.5.4 MultiLog
4.6 測量工具
第5章 系統(tǒng)定義與驗(yàn)證
5.1 確定項(xiàng)目方案
5.2 總體規(guī)劃與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)（網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工具DaVinci NetworkDesigner FlexRay）
5.2.1 定義網(wǎng)絡(luò)（定義全局參數(shù)）
5.2.2 定義節(jié)點(diǎn)（定義節(jié)點(diǎn)參數(shù)）
5.2.3 定義信號
5.2.4 定義數(shù)據(jù)幀及收發(fā)關(guān)系
5.2.5 定義數(shù)據(jù)幀和信號對應(yīng)關(guān)系
5.2.6 定義通信調(diào)度表
5.2.7 Vector公司的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工具DaVinci Network Designer FlexRay
5.3 網(wǎng)絡(luò)仿真驗(yàn)證（仿真驗(yàn)證工具CANoe.FlexRay）
5.3.1 概述
5.3.2 CANoe.FlexRay軟件功能模塊介紹
5.3.3 模型建立與仿真
第6章 ECU節(jié)點(diǎn)硬件開發(fā)
6.1 硬件設(shè)備的分類
6.2 基于MFR4310芯片的PCI FlexRay通信板設(shè)計(jì)
6.2.1 板卡功能定義
6.2.2 MFR4310結(jié)構(gòu)與功能說明
6.2.3 電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.3 基于MC9S12XF512單片機(jī)的獨(dú)立總線FlexRay通信板設(shè)計(jì)
6.3.1 板卡功能定義
6.3.2 MC9S12XF512結(jié)構(gòu)說明
6.3.3 MC9S12XF512功能描述
6.3.4 電路原理
6.4 收發(fā)器芯片TJA1080ATS/2
6.4.1 結(jié)構(gòu)說明
6.4.2 特性描述
6.4.3 操作模式
第7章 ECU節(jié)點(diǎn)軟件開發(fā)
7.1 飛思卡爾公司芯片驅(qū)動編程
7.1.1 內(nèi)存映射和寄存器描述
7.1.2 功能描述
7.1.3 芯片初始化
7.2 飛思卡爾公司的FlexRay統(tǒng)一驅(qū)動
7.2.1 概述
7.2.2 應(yīng)用示例
7.2.3 應(yīng)用示例的項(xiàng)目結(jié)構(gòu)
7.3 Windows系統(tǒng)下FlexRay驅(qū)動開發(fā)
7.3.1 驅(qū)動程序開發(fā)環(huán)境的建立
7.3.2 建立一個WDM驅(qū)動程序的基本框架
7.3.3 硬件資源訪問類說明
7.3.4 驅(qū)動程序主要模塊的實(shí)現(xiàn)
7.3.5 驅(qū)動程序的調(diào)用
7.4 VxWorks系統(tǒng)下的FlexRay驅(qū)動開發(fā)
7.4.1 嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)VxWorks
7.4.2 開發(fā)驅(qū)動程序前的準(zhǔn)備工作
7.4.3 定義FlexRay驅(qū)動程序頭文件
7.4.4 VxWorks操作系統(tǒng)驅(qū)動程序
第8章 項(xiàng)目聯(lián)調(diào)與測試
8.1 節(jié)點(diǎn)功能驗(yàn)證
8.1.1 概述
8.1.2 驗(yàn)證過程
8.2 系統(tǒng)集成測試
8.2.1 概述
8.2.2 測試過程
參考文獻(xiàn)

編輯推薦

　　《嵌入式技術(shù)與應(yīng)用叢書：汽車FlexRay總線系統(tǒng)開發(fā)實(shí)戰(zhàn)》既可作為普通高等院校車輛工程、電子信息工程、電氣工程、自動控制等專業(yè)師生及相關(guān)技術(shù)人員學(xué)習(xí)和開發(fā)應(yīng)用FlexRay技術(shù)的參考資料，也可作為從事汽車電子系統(tǒng)特別是車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究與開發(fā)人員的參考資料。

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