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上篇 FlexRay协议2

第0章 绪论：FlexRay与汽车网络2

0.1 汽车网络技术的发展2

0.2 汽车网络的分类2

0.3 汽车网络的新成员——FlexRay4

0.3.1 FlexRay的产生和发展5

0.3.2 FlexRay的基本原理与特点6

0.4 FlexRay协议总览7

0.4.1 FlexRay需求规范7

0.4.2 FlexRay协议规范8

0.4.3 FlexRay电气物理层规范8

0.4.4 FlexRay电气物理层应用注解9

0.4.5 FlexRay数据链路层一致性测试规范9

0.4.6 FlexRay电气物理层一致性测试规范9

0.4.7 FlexRay物理层电磁兼容性测试规范9

0.4.8 FlexRay物理层共模扼流圈电磁兼容性评估规范10

0.4.9 初级中央总线监视器规范10

0.4.10 初级节点总线监视器规范11

0.5 术语和定义12

0.6 常用缩写15

第1章 FlexRay电气物理层规范16

1.1 通信通道基础16

1.1.1 传播延迟16

1.1.2 非对称延迟17

1.1.3 截断17

1.1.4 特征符号长度的变化18

1.1.5 冲突18

1.1.6 唤醒模式18

1.2 FlexRay网络基本通则19

1.3 FlexRay网络基本组成元素20

1.3.1 电缆20

1.3.2 连接器21

1.3.3 电缆端接21

1.3.4 共模扼流圈22

1.3.5 总线直流负载23

1.4 网络拓扑23

1.4.1 点对点连接23

1.4.2 无源星形拓扑24

1.4.3 线性无源总线型拓扑24

1.4.4 有源星形拓扑25

1.4.5 级联的有源星形拓扑25

1.4.6 混合型拓扑26

1.4.7 双通道拓扑26

1.5 电气信号27

1.5.1 总线状态：Idle＿LP与Idle27

1.5.2 总线状态：Data＿1与Data＿027

1.6 信号完整性27

1.6.1 发送端眼图28

1.6.2 接收端眼图28

1.7 总线驱动器29

1.7.1 工作模式30

1.7.2 工作模式转换30

1.7.3 总线驱动器接口31

1.7.4 总线驱动器在故障条件下的行为42

1.8 系统时序约束44

1.8.1 解码过程要求44

1.8.2 FlexRay拓扑要求45

1.8.3 信号链示例47

1.8.4 非对称延迟48

1.8.5 通信控制器要求51

第2章 FlexRay协议规范52

2.1 FlexRay协议规范简介52

2.1.1 应用范围52

2.1.2 SDL规则52

2.2 协议运行控制53

2.2.1 原理53

2.2.2 说明54

2.2.3 协议运行控制进程57

2.3 编码与解码66

2.3.1 原理66

2.3.2 说明66

2.3.3 编码与解码进程77

2.3.4 位选通进程81

2.3.5 唤醒模式解码进程82

2.4 帧格式83

2.4.1 概述83

2.4.2 FlexRay帧头（5个字节）83

2.4.3 FlexRay有效负载数据段（0～254个字节）85

2.4.4 FlexRay帧尾87

2.5 媒体接入控制87

2.5.1 原理87

2.5.2 说明93

2.5.3 媒体接入控制处理94

2.6 唤醒与启动101

2.6.1 簇唤醒101

2.6.2 通信启动与重新集成107

2.7 时钟同步111

2.7.1 介绍111

2.7.2 时间表示法112

2.7.3 同步进程113

2.7.4 时钟的启动115

2.7.5 时间测量119

2.7.6 校正值计算120

2.7.7 时钟校正121

2.7.8 分布式时钟同步的配置122

2.8 控制器主机接口122

2.8.1 原理122

2.8.2 接口124

第3章 FIexRay物理层电磁兼容性测试规范131

3.1 RF和瞬态抗干扰测试131

3.1.1 RF和瞬态抗干扰常规测试131

3.1.2 RF干扰发射测试138

3.1.3 RF抗干扰测试143

3.1.4 瞬态抗干扰测试150

3.2 静电放电抗干扰测试157

3.2.1 测试概要157

3.2.2 测试配置157

3.2.3 测试组成159

3.2.4 测试步骤和参数160

下篇 FlexRay开发实践162

第4章 开发背景介绍162

4.1 开发前的准备工作——了解当前业界的开发水平162

4.2 典型的开发流程162

4.3 半导体芯片163

4.3.1 飞思卡尔公司163

4.3.2 NXP公司164

4.3.3 富士通公司166

4.3.4 英飞凌公司167

4.3.5 austriamicrosystems公司168

4.4 辅助开发工具169

4.4.1 评估套件169

4.4.2 开发板171

4.5 仿真与测试工具172

4.5.1 DaVinci Network DesignerFlexRay173

4.5.2 CANoe.FlexRay174

4.5.3 FRstress175

4.5.4 MultiLog176

4.6 测量工具176

第5章 系统定义与验证183

5.1 确定项目方案183

5.2 总体规划与网络设计（网络设计工具DaVinci Network Designer FlexRay）184

5.2.1 定义网络（定义全局参数）184

5.2.2 定义节点（定义节点参数）187

5.2.3 定义信号189

5.2.4 定义数据帧及收发关系190

5.2.5 定义数据帧和信号对应关系190

5.2.6 定义通信调度表191

5.2.7 Vector公司的网络设计工具DaVinci Network DesignerFlexRay192

5.3 网络仿真验证（仿真验证工具CANoe.FlexRay）193

5.3.1 概述193

5.3.2 CANoe.FlexRay软件功能模块介绍194

5.3.3 模型建立与仿真202

第6章 ECU节点硬件开发208

6.1 硬件设备的分类208

6.2 基于MFR4310芯片的PCI FlexRay通信板设计208

6.2.1 板卡功能定义208

6.2.2 MFR4310结构与功能说明208

6.2.3 电路系统设计215

6.3 基于MC9S 12XF512单片机的独立总线FlexRay通信板设计218

6.3.1 板卡功能定义218

6.3.2 MC9S 12XF512结构说明219

6.3.3 MC9S 12XF512功能描述220

6.3.4 电路原理221

6.4 收发器芯片TJA1080ATS/2222

6.4.1 结构说明222

6.4.2 特性描述223

6.4.3 操作模式223

第7章 ECU节点软件开发229

7.1 飞思卡尔公司芯片驱动编程229

7.1.1 内存映射和寄存器描述229

7.1.2 功能描述264

7.1.3 芯片初始化301

7.2 飞思卡尔公司的FlexRay统一驱动302

7.2.1 概述302

7.2.2 应用示例303

7.2.3 应用示例的项目结构307

7.3 Windows系统下FlexRay驱动开发308

7.3.1 驱动程序开发环境的建立308

7.3.2 建立一个WDM驱动程序的基本框架309

7.3.3 硬件资源访问类说明313

7.3.4 驱动程序主要模块的实现317

7.3.5 驱动程序的调用318

7.4 VxWorks系统下的FlexRay驱动开发321

7.4.1 嵌入式实时操作系统VxWorks321

7.4.2 开发驱动程序前的准备工作323

7.4.3 定义FlexRay驱动程序头文件327

7.4.4 VxWorks操作系统驱动程序328

第8章 项目联调与测试332

8.1 节点功能验证332

8.1.1 概述332

8.1.2 验证过程333

8.2 系统集成测试336

8.2.1 概述336

8.2.2 测试过程338

参考文献341