整车总线系列——FlexRay 四

我是穿拖鞋的汉子，魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。

老规矩，分享一段喜欢的文字，避免自己成为高知识低文化的工程师：

没有人关注你。也无需有人关注你。你必须承认自己的价值，你不能站在他人的角度来反对自己。人生在世，最怕的就是把别人的眼光当成自己生活的唯一标准。到最后，既没有活成别人喜欢的样子，也没有活成自己想要的样子。
我们只有接纳真实的自己，不自卑、不自傲，才能拥有更强大的内心；只有找到自己的核心价值，才能活出自己的精彩人生。

FlexRay控制器减轻了主机的通信任务负担。FlexRay控制器通过CHI（Controller Host Interface，控制器-主机接口）连接到主机。CHI提供了用户可配置的TX和RX报文缓冲区。其中，RX报文缓冲区还配有接收过滤器。同时，CHI中还设有状态寄存器和控制寄存器。

FlexRay控制器中包含多个通信组件：用于总线访问的MAC（Media Access Control，介质访问控制子层）组件、对从MAC获取的字节进行编码的编码组件和对FlexRay收发器接收的逻辑位流进行解码的解码组件。

此外，FSP（The frame and symbol processing，帧和符号处理）组件检查是否符合FlexRay簇的通信周期，并检查RX报文是否存在传输错误。时钟同步处理组件用于同步FlexRay节点。唤醒和启动组件负责唤醒和启动。

FlexRay控制器可以根据通信进程进入八种不同的状态。每个状态都有相应的通信行为，并由相应的通信组件控制。通信组件POC（Protocol Operation Control，协议运行控制）负责切换控制器状态。

FlexRay支持的数据传输速率高达10 Mbit/s，同时由于成本原因使用非屏蔽线，这对于确保电磁兼容性是一个巨大的挑战。因此，FlexRay物理层定义了一些机制，以增强对高频干扰场和ESD（Electrostatic Discharge，静电放电）的抗干扰性，并减少电磁噪声辐射。

FlexRay簇中的物理信号基于差分电压进行传输，可以抵消发动机、点火装置和开关触点产生的干扰电压。较低的差分电压也在一定程度上限制了电磁辐射（总线电平“Data_1”为2V，总线电平“Data_0”为-2V）。

由于采用差分信号传输，因此FlexRay总线由两条线路构成：BP（Bus Plus，总线正）和BM（Bus Minus，总线负）。将两条线路绞合可显著降低磁场，因此实践中通常使用双绞线，并且出于成本考虑通常不加屏蔽。

由于信号传播速度有限，反射现象的影响会随着数据传输速率和总线长度的增加而增强。在通信通道的末端设置终端电阻可防止FlexRay簇中发生反射。

FlexRay规范规定负载介于40Ω到55Ω之间，总线终端电阻必须介于80Ω到110Ω之间。因此，应使用特征阻抗介于80Ω到110Ω之间的电缆进行传输。

可以在FlexRay总线的末端设置分离总线终端，而不是在通信通道的各个末端设置单独的总线终端电阻。分离总线终端类似于低通滤波器，可以滤除高频信号的干扰。

FlexRay簇中的物理信号基于差分信号传输。因此，传输介质（FlexRay总线）由BP和BM两根线构成。

范定义了四种总线电平，分别分配给隐性或显性总线状态。隐性总线状态的差分电压为0 V，显性总线状态的差分电压不为0 V。

电平和空闲低功耗总线电平都是隐性的。空闲总线电平的特征在于两根线上的对地电压均为2.5V，因而差分电压为0V。空闲总线电平的有效范围介于1.8V至3.2V之间。

lexRay收发器均处于低功耗模式时，FlexRay总线上将出现空闲低功耗总线电平。除了两根线的差分电压为0V外，另一个特征是两根线的对地电压也为0V。此时，有效范围介于-0.2V至0.2V之间。

Data_1和Data_0总线电平都是显性总线电平。对于Data_1总线电平，BP上的电压为3.5V，BM上的电压为1.5V，因而产生的差分电压为2V。Data_1总线电平代表逻辑1。

对于Data_0总线电平，BP上的电压为1.5V，BM上的电压为3.5V，因而产生的差分电压为-2V。Data_0总线电平代表逻辑0。

图“FlexRay Bus Level”显示了总线状态和总线电平，以及发送方和接收方的相关电压阈值。

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