FlexRay是許多公司正在評估的一種通信協(xié)議，具有支持高吞吐量、確定性、容錯特性等特點。由于新技術能實現(xiàn)經(jīng)濟高效的新應用的實施，成為“汽車業(yè)的實際標準”，整個行業(yè)對它產生了濃厚的興趣。

FlexRay通信協(xié)議

FlexRay在每個通道中提供10Mbps的總數(shù)據(jù)速率，能夠滿足未來應用的帶寬要求。由于通道單獨運行，總數(shù)據(jù)速率可以達到20Mbps，是當前CAN標準速率（1Mbps）的20倍。FlexRay是一個時間觸發(fā)的架構，這就意味著控制信號是根據(jù)預定義的時間進度傳輸?shù)摹?/P>

確定性意味著無論系統(tǒng)外部發(fā)生什么情況，都不會產生計劃外事件。在確定性算法中，始終會預先定義正確的輸出結果，這些結果是基于特定輸入的。此外，輸出可以控制后面的操作，其結果將決定下一個步驟，依此類推。無論外部產生什么影響，確定性網(wǎng)絡都是完全可預測的。這對需要持續(xù)的高速性能的應用（如線控剎車、線控駕駛）來說非常重要。FlexRay協(xié)議可以確保將信息延遲和抖動降至最低，另外還提供高帶寬（10Mbps），可以減少網(wǎng)絡沖突的數(shù)量。
 
容錯功能意味著即使系統(tǒng)的不同部分出現(xiàn)故障，系統(tǒng)仍將按照設計繼續(xù)運行。更重要的是，如果網(wǎng)絡運行性能降低，故障的嚴重性也會成比例上升。換句話說，小故障不會造成系統(tǒng)功能的喪失。FlexRay支持多個級別的容錯功能，包括通過單信道或雙信道模式（提供傳輸所需要的冗余），提供可擴展的系統(tǒng)容錯。獨立的物理層總線監(jiān)護器也有助于最大程度地減少系統(tǒng)錯誤。

要為所有的FlexRay節(jié)點提供時間觸發(fā)的實時系統(tǒng)，需要在不同節(jié)點之間提供準確的全局時間同步。FlexRay通過偏差糾正和速率糾正算法，支持時鐘糾正管理。在每個周期中，“同步信息”從網(wǎng)絡上的同步節(jié)點傳送到總線。為了支持容錯系統(tǒng)，它至少提供4個同步節(jié)點。每個節(jié)點都接收到一條同步信息，并將其時鐘與同步節(jié)點的時鐘進行比較，然后糾正其時鐘，以便與同步節(jié)點的時鐘相匹配。這是一個故障/安全系統(tǒng)，如果一個節(jié)點發(fā)生故障，不會干擾其它節(jié)點的同步。

支持高吞吐量、確定性、容錯特性的FlexRay網(wǎng)絡，可為高級電子控制的安全應用帶來大量優(yōu)勢。FlexRay結合了這三大屬性，是其它車內聯(lián)網(wǎng)的理想替代產品，它同時還能支持FlexRay聯(lián)盟計劃今后提供的應用。例如，MOST支持高數(shù)據(jù)速率，卻是專門用來連接車內多媒體組件的網(wǎng)絡標準，可能不適合動力總成、底盤和線控應用。

FlexRay在生產中的優(yōu)勢

FlexRay是帶靜態(tài)和動態(tài)插槽的可擴展系統(tǒng)，程序員能夠根據(jù)應用需求進行配置。憑借同步數(shù)據(jù)傳輸，可為可靠性要求很高的應用提供時間觸發(fā)的通信。基于byteflight協(xié)議的異步傳輸使所有FlexRay節(jié)點能夠使用全部帶寬，完成事件驅動的通信。Byteflight是10Mbps時間控制協(xié)議，主要用于提供汽車安全有關應用。通過容錯同步和冗余傳輸通道，F(xiàn)lexRay擴展了Byteflight系統(tǒng)協(xié)議的面向安全的功能。
 
FlexRay可以支持光物理層和電物理層，使生產商能夠部署最符合他們需求的布線機制。此外，開發(fā)人員還可以將FlexRay系統(tǒng)從單通道總線擴展為多個雙通道星狀拓撲，具有完全通道冗余。如果將FlexRay用作車內網(wǎng)絡的骨干系統(tǒng)，連接動力總成、底盤、車身、安全和多媒體應用（有無支持FlexRay的應用皆可），制造商甚至還能更好地利用高帶寬的優(yōu)勢。

根據(jù)應用的確定性和容錯要求，在每個節(jié)點內，F(xiàn)lexRay模塊均包括實施FlexRay協(xié)議所需的所有組件。其中，寄存器模塊（包含控制寄存器）用于配置FlexRay設備，還包括狀態(tài)寄存器，用于讀取當前的協(xié)議狀態(tài)信息；信息緩沖器接口用以接收和傳輸數(shù)據(jù)，包括寄存器塊生成的數(shù)據(jù)；協(xié)議狀態(tài)機是通信控制器的核心，它執(zhí)行整個協(xié)議邏輯，如信息處理、建立通信周期、啟動和錯誤處理；定時單元負責定時控制，包括支持分布式時鐘的同步；循環(huán)冗余碼校驗（CRC）單元的作用是在信息傳輸和接收過程中，生成和檢驗每個數(shù)據(jù)幀的校驗。

考慮到這些實際情況，F(xiàn)lexRay技術在生產中具有相當大的吸引力。FlexRay最初的安裝價格比較貴（需要雙絞線布線），但是它所支持的技術卻能幫助生產商節(jié)約花費在生產線上的時間和金錢。在線控系統(tǒng)中，制動器、控制器和連線的安裝比主汽缸、次汽缸和大量關聯(lián)管道更簡單、方便、可靠。對于生產商來說，他們的安裝費用有所下降，而對于用戶來說，他們的維護成本將有所下降。此外，F(xiàn)lexRay還為大量不同應用提供一個控制協(xié)議，從而減少車內網(wǎng)絡系統(tǒng)的復雜性。這樣，更多組件可以重復使用，穩(wěn)定性也有所提高，從而減少以后所需的設備開支和時間。

FlexRay典型應用：高級底盤控制

高級底盤控制是FlexRay推動新技術在新汽車設計中應用的最好例子。現(xiàn)在，大量車輛都采用防抱死剎車系統(tǒng)（ABS）作為標準，但是車輛穩(wěn)定性控制仍然是一個復雜、費用高昂的難題。隨著FlexRay控制的線控剎車技術的出現(xiàn)，車輛穩(wěn)定性控制的主要組件將向更輕、更快、更簡單、更高效的方向發(fā)展，從而在高級車輛穩(wěn)定性控制中得到更廣泛的應用。
 
線控剎車技術（也稱為電子機械剎車，EMB）可以消除制動液和液壓管路的困擾。單獨的高性能電機在每個車輪上產生制動力，制動由中心ECU控制，并由電剎車踏板模塊發(fā)出的信號執(zhí)行。FlexRay提供通信協(xié)議，支持整個系統(tǒng)的高速信息傳送。EMB卻不能提供傳統(tǒng)的液壓剎車系統(tǒng)提供的備用機械或液壓系統(tǒng)。FlexRay的容錯操作對于確保線控剎車系統(tǒng)的絕對可靠性非常重要。

FlexRay支持的線控系統(tǒng)包括用作ECU部件的車輛控制節(jié)點、每個車輪提供的單獨節(jié)點和一個剎車踏板節(jié)點。系統(tǒng)包含大量傳感器、電機制動器、電控模塊（ECM）和減速器裝置，剎車車輪節(jié)點屬于該系統(tǒng)。從根本上說，當剎車時，電子信息便從踏板節(jié)點發(fā)送到ECU，ECU再將信息轉載到車輪節(jié)點ECM。ECM的主要功能是接收剎車踏板信號，處理并提供適當?shù)碾妷合蛄浚员汶姍C執(zhí)行器能夠完成必要的扭矩響應。電機執(zhí)行器將電能轉換成機械能，通過減速器裝置傳輸?shù)絼x車片上，然后剎車片將剎車壓力應用到剎車碟。 FlexRay的高帶寬功能可以快速傳輸大量極為詳盡的信息，從而使機械反應變得非常迅速、準確。由于每個車輪節(jié)點都是FlexRay網(wǎng)絡的獨立系統(tǒng)，每個車輪可以在不同時間間隔提供不同的剎車壓力，從而在不同剎車情況下提供即時的穩(wěn)定性控制。使用綜合感應技術將其它信息（如重量分配、乘客定位、胎壓偏差、路面狀況等）裝載到線控剎車上，同時線控駕駛系統(tǒng)將提供空前的車輛穩(wěn)定控制級別。

除了具有基于FlexRay的線控剎車的安全優(yōu)勢外，還有大量值得考慮的其它操作因素。EMB是噪音低，符合環(huán)境規(guī)定（無制動液），并且體積小，只需簡單組裝。它能夠與未來的交通管理系統(tǒng)無縫聯(lián)網(wǎng)，并且還能與其它功能（如電動剎車）輕松集成。FlexRay為新產品的開發(fā)人員提供了機會，讓下一代汽車具備上述所有屬性，并能迅速完成組裝。