FlexRay -设计、功能和应用
介绍
在协议制定5年后，该协议规范（V2.1）的第二版也在2005年春季出版[1]。第一批产品已于2003年推出，另外还将在今年推出更多产品。由于新技术能实现经济高效的新应用的实施，整个行业对它产生了浓厚的兴趣。
在FlexRay功能的基础上，我们将在下文中探讨潜在的应用领域。然后，我们将更加详细地介绍在FlexRay中使用的三种机制，并列举一系列示例来讨论FlexRay的几种应用。最后，我们将讨论可行和不可行拓扑的示例，并简要论述唤醒集群的场景。在本文的最后，我们将讨论如何计算最优的消息大小。
本文的主要目的是介绍FlexRay的相关知识，帮助用户了解FlexRay及其应用的潜力。
特性
FlexRay提供了传统车内通信协议所不具备的大量特性。这些特性能为新型应用创造大量的机会。这些基本特性包括：
- 2 x 10 Mbit/s的数据速率
FlexRay支持两个通信信道：每个信道的速度达到10 Mbit/sec。与CAN协议相比，取决于配置和比较模式的不同，它能将可用带宽提高10-40倍。 - 同步时基
FlexRay中使用的访问方法是基于同步时基的。该时基通过协议自动建立和同步，以提供给应用。时基的精确度介于0.5 μs 和 10 μs之间（通常为1--2μs）。 - 提前知道消息的延迟时间，保证偏差幅度
通信是在周期循环中进行的。特定消息在通信循环中拥有固定位置，因此接收器已经提前知道了消息到达时间。到达时间的临时偏差幅度会非常小，并能得到保证。 - 冗余和非冗余通信
为了增强系统的可用性，FlexRay提供了冗余传输消息的选项。消息能够冗余传输，但并不是所有消息都必须冗余传输，否则会导致带宽的过多损失。 - 灵活性
在FlexRay开发过程中，主要重点是灵活性。不仅提供消息冗余传输或非冗余传输两种选择，系统还可以进行优化，以提高可用性（静态带宽分配）或吞吐量（动态带宽分配）。用户还可以扩展系统，而无需调整现有节点中的软件。同时，它还支持总线或星状拓扑。它提供了大量配置参数，可以支持对系统进行调整，以满足特定应用的需求，如通信循环的持续时间、消息长度等。
应用领域
2.1章节中列出的特性使它适合于大量应用领域：
- CAN的替代技术
在数据速率要求超过CAN的应用中，人们现在同时使用了两条或多条CAN总线。FlexRay是替代这种多总线解决方案的理想技术。 - 骨干
FlexRay具备很高的数据速率，因而非常适合汽车骨干网络，用于连接多个独立网络。 - 实时应用，分布式控制系统
用户可以提前知道消息到达时间，消息循环偏差非常小，这就使FlexRay成为具有严格的实时要求的分布式控制系统的首选技术。 - 以安全为导向的系统
FlexRay本身不能确保系统安全，但它具备大量功能，可以支持以安全为导向的系统（如线控系统）的设计。
在车内通信方面，FlexRay提供了一次"典型转移"，从事件驱动通信（CAN）迁移到时间驱动通信。这种迁移需要一定时间，因为它不仅会影响新技术的推出，还要求对涉及到的所有方面都进行重新培训。一旦这个迁移步骤完成，就会发现更多应用领域。
目前，世界上有多达十多种车辆网络标准，其中最主要的有：控制器局域网CAN-BUS（Controller Area Network），局部互联协议LIN（Local Interconnect Protocol）；车辆多媒体网络IDB1394 等，值得注意的是具有高速容错功能的网络协议FlexRay，它的发展非常迅速。FlexRay 标准联盟的出现，以及面向对象联接的CANopen 标准的广泛应用预示着汽车电子技术向智能化迈出了重要一步。
FlexRay已开始在单通道高速动力传动、驾驶辅助和提高舒适程度的汽车电子应用中大展身手。在新款BMW X5汽车中，FlexRay用于悬架控制之中，这样就可以在利用双通信信道和总线监控把这种具有容错功
FlexRay实现的初期功能是迈向全自动无人驾驶(或近乎全自动驾驶)的第一步。虽然最早的设想是实现汽车线控(X-by-wire)(线控驱动、线控驾驶等)，然而其他发展趋势也在推动FlexRay
FlexRay专为车内联网而设计，它不会取代现有网络，但可以与现有系统结合使用，如控制器局域网(CAN)、本地互联网络(LIN)、媒体系统传输(MOST)和J1850协议。
本文通过讨论汽车网络协议，如CAN、LIN、MOST、IDB-1394、TTCAN、FlexRay和TTP等，分析了下一代汽车网络的发展趋势。希望这一讨论能够为正在蓬勃发展的中国汽车制造业以及汽车配件制造业提供一些借鉴。
