FlexRay总线网络管理策略总线网络管理策略
车载网络管理的重要作用是协调网络中的节点同步进入睡眠状态。此外，车载网络管理还应具备网络监测和诊
断、网络配置管理的作用。 FlexRay总线协议是FlexRay联盟(FlexRay Consortium)制定的适用于汽车高速
网络的新一代车载总线，具备高传输速率、硬实时、安全性和灵活性的特点。FlexRay联盟目前只规定了物理层
协议和数据链路层协议，没有制定网络管理方面的标准。 FlexRay总线协议特性分析 (1)通信机制确定
性 FlexRay总线采用周期通信的方式，一个通信周期(Communication Cycle)可以划分为静态部分、动态部
分、特征窗(SW, Sy
车载网络管理的重要作用是协调网络中的节点同步进入睡眠状态。此外，车载网络管理还应具备网络监测和诊断、网络配
置管理的作用。
FlexRay总线协议是FlexRay联盟(FlexRay Consortium)制定的适用于汽车高速网络的新一代车载总线，具备高传输速
率、硬实时、安全性和灵活性的特点。FlexRay联盟目前只规定了物理层协议和数据链路层协议，没有制定网络管理方面的标
准。
FlexRay总线协议特性分析总线协议特性分析
(1)通信机制确定性通信机制确定性
FlexRay总线采用周期通信的方式，一个通信周期(Communication Cycle)可以划分为静态部分、动态部分、特征窗(SW,
Symbol Window)和网络空闲时间(NIT, Network Idle Time)4个部分(图1)。静态部分和动态部分用来传输总线数据，即FlexRay
报文。特征窗用来发送唤醒特征符(WUS, Wake Up Symbol)和媒介访问检测特征符(MTS, Media Access Test Symbol)。网络
空闲时间用来实现分布式的时钟同步和节点参数的初始化。FlexRay总线所有节点的通信周期必须保持同步。
图1：FlexRay通信周期示例。
FlexRay节点如果通过发送网络管理协议数据单元(NMPDU，Network Management Protocol Data Unit)进行网络管
理，NMPDU可以在静态部分或动态部分周期性传输。而NMPDU发送的允许或禁止由节点网络管理状态决定，因此所有
FlexRay节点的网络管理状态转换必须在通信周期的间隔处执行。然而，FlexRay总线的通信周期为全局时间，在总线运行过
程中会根据部分节点的时间进行实时调整，所以网络管理状态转换不能以内部定时器的方式实现，必须使用计数器的方式配合
总线通信周期实现，才能满足所有节点同步转换的要求。
(2)通信调度灵活性通信调度灵活性
FlexRay总线在一个通信周期采用了两种接入时序：静态部分采用时分多址(TDMA, Time Division Multiple Access)的接入
时序，动态部分采用柔性时分多址(FTDMA, Flexible TDMA)的接入时序。(图1)静态部分将通信时间划分为多个等时长的静态
时隙(Static Slot)，不同帧ID的静态帧在相应ID的时隙内发送，实现了报文发送的确定性。动态部分将通信时间划分为多个等
时长的微时隙(Mini Slot)，不同帧ID的动态帧在相应ID的动态时隙(Dynamic Slot)内发送。一个动态时隙可以占用一个或多个
微时隙，动态帧的发送时间并不确定，根据动态部分的负载情况可能延后发送，甚至延后到下一周期。在双信道传输时，两个
信道的动态帧的传输时间也可能不同。动态帧的使用有效地提高了总线的实际带宽，适用于发送对实时性要求不高的事件型报
文，例如诊断报文、标定报文。
FlexRay总线的NMPDU需要根据静态帧和动态帧的特点，选择合适的发送方式。静态帧能够实现严格的周期性发送，但
是静态帧的资源受限——出于安全性的考虑，同一ID的静态时隙只能分配给一个节点。所以，使用静态帧发送NMPDU需要考
虑网络的资源情况。而同一ID的动态时隙可以分配给多个节点，以提高总线的利用率，但是动态帧要考虑总线实际负载情况造
成的发送延时。
(3)应用层硬件支持应用层硬件支持
FlexRay总线协议的数据帧包含起始段(Header Segment)、净荷段(Payload Segment)和结束段(Trailer Segment)(图2)。
起始段中的净荷段指示位(Payload Preamble Indicator)指出在净荷段开头是否包含可选变量。如果是静态帧，此位置1时表示
净荷段首先发送网络管理向量(NM Vector)，长度为0-12字节(所有节点NM Vector长度相同)；如果是动态帧，此位置1时表示
净荷段首先发送消息标识符(Message ID)，长度为2字节。
评论0