FlexRay es un protocolo de comunicaciones de red automotriz desarrollado por el Consorcio FlexRay para gobernar la computación automotriz a bordo. Está diseñado para ser más rápido y confiable que CAN y TTP , pero también es más caro. El consorcio FlexRay se disolvió en 2009, pero el estándar FlexRay ahora es un conjunto de estándares ISO, ISO 17458-1 a 17458-5 . [1]
FlexRay es un bus de comunicación diseñado para garantizar altas velocidades de datos, tolerancia a fallas, funcionamiento en un ciclo de tiempo, dividido en segmentos estáticos y dinámicos para comunicaciones activadas por eventos y activadas por tiempo. [2]
Características
FlexRay admite velocidades de datos de hasta 10 Mbit / s , admite explícitamente topologías de bus en estrella y "party line" y puede tener dos canales de datos independientes para tolerancia a fallas (la comunicación puede continuar con ancho de banda reducido si un canal no está operativo). El bus opera en un ciclo de tiempo, dividido en dos partes: el segmento estático y el segmento dinámico. El segmento estático está preasignado en porciones para tipos de comunicación individuales, lo que proporciona un determinismo más fuerte que su predecesor CAN . El segmento dinámico opera más como CAN , con nodos que toman el control del bus cuando está disponible, lo que permite un comportamiento desencadenado por eventos. [3]
Consorcio
El Consorcio FlexRay estaba formado por los siguientes miembros principales:
- Semiconductor Freescale
- Robert Bosch GmbH
- Semiconductores NXP
- BMW AG
- Volkswagen AG
- Daimler AG
- Motores generales
También había miembros Premium Associate y Associate del consorcio FlexRay. En septiembre de 2009, había 28 miembros asociados premium y más de 60 miembros asociados. A finales de 2009, el consorcio se disolvió.
Despliegue comercial
El primer vehículo de producción en serie con FlexRay fue a finales de 2006 en el BMW X5 (E70) , [4] permitiendo un nuevo y rápido sistema de amortiguación adaptativa. El uso completo de FlexRay se introdujo en 2008 en el nuevo BMW Serie 7 (F01) .
Vehículos
- Audi A4 (B9) (2015–) [5]
- Audi A5 (F5) (2016–) [6]
- Audi A6 (C7) (2011-2018) [7]
- Audi A7
- Audi A8 (D4) (2010-2017) [8]
- Audi Q7 (2015-)
- Audi TT Mk3 (2014–)
- Audi R8 (2015–)
- Bentley Flying Spur (2013-2019)
- Bentley Mulsanne (2010–) [4]
- BMW X5 (E70) (2006-2013) [4]
- BMW X6 (E71) (2008-2014) [9]
- BMW Serie 1
- BMW Serie 3
- BMW Serie 5 (2009-2017) [4]
- BMW Serie 6 (2011-2018) [10]
- BMW Serie 7 (2008-2015) [4]
- Lamborghini Huracán
- Mercedes-Benz Clase S (W222) (2013–) [11]
- Mercedes-Benz Clase S (C217) (2014–) [12]
- Mercedes-Benz Clase E (W212) (2013–) [13]
- Mercedes-Benz Clase C (W205)
- Rolls-Royce Ghost (2009–) [4]
- Land Rover
- Volvo XC90 (2015–) [14]
Detalles
Reloj
El sistema FlexRay consta de un bus y ECU ( unidad de control electrónico ). Cada ECU tiene un reloj independiente. La desviación del reloj no debe ser superior al 0,15% del reloj de referencia, por lo que la diferencia entre el reloj más lento y el más rápido del sistema no debe superar el 0,3%.
Esto significa que, si ECU-s es un emisor y ECU-r es un receptor, entonces por cada 300 ciclos del emisor habrá entre 299 y 301 ciclos del receptor. Los relojes se resincronizan con la frecuencia suficiente para garantizar que esto no cause problemas. El reloj se envía en el segmento estático. [15]
Bits en el bus
Corregir el promedio en caso de que no haya errores. La señal se retrasa simplemente 2 ciclos. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Los errores cercanos a la mitad de la región de 8 ciclos se cancelan. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Los errores cerca del límite de la región de 8 ciclos pueden afectar el bit de límite. |
En cada momento, solo una ECU escribe en el bus . Cada bit que se va a enviar se mantiene en el bus durante 8 ciclos de reloj de muestra. El receptor mantiene un búfer de las últimas 5 muestras y utiliza la mayoría de las últimas 5 muestras como señal de entrada.
Los errores de transmisión de ciclo único pueden afectar los resultados cerca del límite de los bits, pero no afectarán los ciclos en el medio de la región de 8 ciclos.
Bits muestreados
El valor del bit se muestrea en el medio de la región de 8 bits. Los errores se mueven a los ciclos extremos y el reloj se sincroniza con la frecuencia suficiente para que la deriva sea pequeña. (La deriva es menor que 1 ciclo cada 300 ciclos y durante la transmisión el reloj se sincroniza más de una vez cada 300 ciclos).
Marco
Toda la comunicación se envía en forma de tramas. El mensaje consta de bytes, empaquetado de la siguiente manera:
- Señal de inicio de transmisión (TSS) - bit 0
- Señal de inicio de trama (FSS) - bit 1
- m veces:
- Señal de inicio de byte 0 (BSS0) - bit 1
- Señal de inicio de byte 1 (BSS1) - bit 0
- 0 bit del i -ésimo byte
- 1er bit de i -ésimo byte
- Segundo bit de i -ésimo byte
- ...
- Séptimo bit de i -ésimo byte
- Señal de fin de trama (FES) - bit 0
- Señal de fin de transmisión (TES) - bit 1
Si no se comunica nada, el bus se mantiene en el estado 1 (alto voltaje), por lo que cada receptor sabe que la comunicación comenzó cuando el voltaje cae a 0.
El receptor sabe cuándo está completo el mensaje comprobando si se recibió BSS0 (1) o FES (0).
Tenga en cuenta que los 8 ciclos por bit no tienen nada que ver con los bytes. Cada byte tarda 80 ciclos en transferirse. 16 para BSS0 y BSS1 y 64 para sus bits. También tenga en cuenta que BSS0 tiene valor 1 y BSS1 tiene valor 0.
Sincronización de reloj
Los relojes se resincronizan cuando la señal votada cambia de 1 a 0, si el receptor estaba en estado inactivo o esperando BSS1.
A medida que se realiza la sincronización en la señal votada, pequeños errores de transmisión durante la sincronización que afectan a los bits de límite pueden sesgar la sincronización no más de 1 ciclo. Como hay un máximo de 88 ciclos entre la sincronización (BSS1, 8 bits del último byte, FES y TES - 11 bits de 8 ciclos cada uno), y la desviación del reloj no es mayor que 1 por 300 ciclos, la desviación puede sesgar el reloj. no más de 1 ciclo. Los pequeños errores de transmisión durante la recepción pueden afectar solo a los bits de límite. Entonces, en el peor de los casos, los dos bits del medio son correctos y, por lo tanto, el valor muestreado es correcto.
Aquí hay un ejemplo de un caso particularmente grave: error durante la sincronización, un ciclo perdido debido a la desviación del reloj y un error en la transmisión.
Errores que sucedieron en el ejemplo:
- Debido a un error de un solo bit durante la sincronización, la sincronización se retrasó 1 ciclo
- El reloj del receptor era más lento que el reloj del remitente, por lo que el receptor perdió un ciclo (marcado con una X). Esto no volverá a suceder antes de la próxima sincronización debido a los límites en la desviación máxima permitida del reloj.
- Debido a un error de un solo bit durante la transmisión, un bit se votó incorrectamente cerca del resultado.
A pesar de tantos errores, la comunicación se recibió correctamente.
Las celdas verdes son puntos de muestreo. Todos excepto el primero están sincronizados por el borde 1-> 0 en el fragmento de transmisión que se muestra.
Señal a enviar | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Señal enviada | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
En el bus | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
Recibió | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | X | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
5-maj votado | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | X | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
Herramientas de desarrollo
Al desarrollar y / o solucionar problemas del bus FlexRay, el examen de las señales de hardware puede ser muy importante. Los analizadores lógicos y los analizadores de bus son herramientas que recopilan, analizan, decodifican y almacenan señales para que las personas puedan ver las formas de onda de alta velocidad en su tiempo libre.
El futuro de FlexRay
El bus tiene ciertas desventajas como niveles de voltaje de operación más bajos y asimetría de los bordes, lo que conduce a problemas para extender la longitud de la red. [ según quién? ]
Ethernet puede reemplazar FlexRay para aplicaciones críticas que no son de seguridad y que requieren un uso intensivo de ancho de banda. [dieciséis]
Ver también
- Byteflight
- Red de área del controlador (CAN)
- Red de interconexión local (LIN): menor costo y menor ancho de banda que CAN
- MOST Bus
Referencias
- ^ Lorenz, Steffen (2010). "La evolución de la capa física eléctrica FlexRay" (PDF) . Automoción 2010 . Archivado desde el original (PDF) el 16 de febrero de 2015 . Consultado el 16 de febrero de 2015 .
- ^ Vaz, RM; Hodel, KN; Santos, MMD; Arruda, BA; Netto, ML; Justo, JF (2020). "Una formulación eficiente para la optimización de la programación de marcos FlexRay". Vehic. Comun . 24 : 100234. doi : 10.1016 / j.vehcom.2020.100234 .
- ^ "Cómo funciona FlexRay" . Semiconductor de Freescale . Consultado el 21 de marzo de 2014 .
- ^ a b c d e f Otto, Strobel (28 de febrero de 2013). Comunicación en sistemas de transporte . IGI Global. pag. 61. ISBN 9781466629776.
- ^ "Los sistemas de asistencia al conductor y la seguridad integrada" . Audi MediaCenter . Consultado el 21 de febrero de 2019 .
- ^ "Sistemas de asistencia al conductor" . Audi MediaCenter . Consultado el 21 de febrero de 2019 .
- ^ Regler, Richard; Schlinkheider, Jörg; Maier, Markus; Prechler, Reinhard; Berger, Eduard; Pröll, Leo (2011). "Arquitectura eléctrica / electrónica inteligente". ATZextra en todo el mundo . 15 (11): 246-251. doi : 10.1365 / s40111-010-0269-9 . S2CID 107330814 .
- ^ "Audi Technology Portal - Redes" . Portal de tecnología de Audi . Consultado el 21 de febrero de 2019 .
- ^ "El BMW X6" . Portal de prensa de BMW . Consultado el 8 de marzo de 2019 .
- ^ "El nuevo BMW Serie 6 Cabrio" . Portal de prensa de BMW . pag. 32 . Consultado el 8 de marzo de 2019 .
- ^ "2322446_83_Fahrwerk_S_Klasse_en.doc" . marsMediaSite (en alemán) . Consultado el 8 de marzo de 2019 .
- ^ "2480996_PI_Kurvenneigung_C217_ENG.docx" . marsMediaSite (en alemán) . Consultado el 8 de marzo de 2019 .
- ^ Scoltock, James (16 de abril de 2013). "Mercedes-Benz Clase E" . Ingeniero automotriz . Consultado el 16 de febrero de 2015 .
- ^ Fleiss, Michael; Müller, Thomas M .; Nilsson, Martin; Carlsson, Jonas (1 de marzo de 2016). "Fahrzeugintegration des Antriebsstrangs bei Volvo". ATZ - Automobiltechnische Zeitschrift (en alemán). 118 (3): 16-21. doi : 10.1007 / s35148-015-0202-7 . ISSN 2192-8800 .
- ^ "Introducción a FlexRay" . www.star-cooperation.com . ELECTRÓNICA ESTRELLA. Archivado desde el original el 20 de diciembre de 2016 . Consultado el 9 de diciembre de 2016 .
- ^ Hammerschmidt, Christoph (18 de junio de 2010). "Más allá de FlexRay: BMW transmite planes de Ethernet" . EE Times . Consultado el 16 de febrero de 2015 .
enlaces externos
- Descripción general de FlexRay Descripción técnica de FlexRay de National Instruments
- Especificación FlexRay