原型系统实现方法-嵌入式与网络计算湖南重点试验室.PPT

?嵌入式系统及网络实验室 车用FlexRay网络应用原型系统的研究与实现 姓 名：谢轶群 学 号： 专 业：计算机科学与技术 导 师：李仁发 教授 课题研究内容和意义 FlexRay网络原型系统实现方法 FlexRay网络原型系统应用实验 课题研究背景 FlexRay网络性能评估 目 录 总 结 FlexRay协议标准介绍 课题研究背景 C类高速网络，速率1~10Mb/s， FlexRay B类中速网络，速率125kb/s ~1Mb/s，CAN A类低速网络，速率10~125kb/s，LIN FlexRay的研究和应用基本处于起步阶段 FlexRay性能突出，是汽车网络发展趋势 由于ECU数量增加，汽车网络诞生 汽车中传统机械控制部件被ECU取代 课题研究内容和意义 网络性能评估 对FlexRay网络传输速率、实时性和可靠性进行测试和评估，验证FlexRay网络的性能优势 FlexRay协议标准 FlexRay提供了很多新特性，支持动态段和静态段两种数据传输方式，支持多种网络拓扑结构 原型系统实现方法 1、FlexRay网络节点的硬件结构设计； 2、软件驱动程序设计； 3、网络拓扑结构设计； 4、原型系统实现。 利用原型系统平台实现网络节点监控的仿真实验，模拟汽车主动安全系统； 原型系统应用实验 研究FlexRay原型系统 为核高基项目提供参考 FlexRay协议标准介绍 一、FlexRay协议数据帧结构 数据帧由帧头段、负载段和帧尾段三部分构成。在进行数据通信时，节点先传输帧头段的内容，接下来传输负载段的内容，最后传输帧尾段的内容。在每个段里，则按从左往右的顺序进行传输。 图1 FlexRay协议数据帧格式 FlexRay协议标准介绍 二、FlexRay协议通信方式 图1 通信循环里的时间层次 FlexRay的通信是分周期循环进行的，通信周期按时间定义的元素划分为四个不同的时间层次， FlexRay网络原型系统实现方法 一、FlexRay网络节点硬件结构设计 FlexRay网络节点硬件设计采用Protel 99SE开发工具。 图2 FlexRay网络节点原理框图 FlexRay网络原型系统实现方法 一、FlexRay网络节点硬件结构设计 FlexRay网络原型系统实现方法 二、FlexRay网络节点软件驱动程序设计 FlexRay网络节点软件驱动程序设计采用CodeWarrior集成开发环境，CodeWarrior 是由Metrowerks公司研发的专门面向Freescale MCU的嵌入式应用开发工具 。 驱动程序需要实现的功能包括： 系统时钟初始化； FlexRay锁相环初始化； CPU、存储器和I/O端口初始化； 中断初始化； FlexRay模块配置和处理； USB模块配置； FlexRay网络原型系统实现方法 二、FlexRay网络节点软件驱动程序设计 图4 底层驱动程序的文件构成 FlexRay网络原型系统实现方法 二、FlexRay网络节点软件驱动程序设计 图5 驱动程序主函数算法流程 FlexRay网络原型系统实现方法 三、FlexRay网络拓扑结构设计 图6 FlexRay网络原型系统的抽象拓扑结构图 FlexRay网络原型系统应用实验 一、FlexRay网络原型系统应用 图7 网络中主从节点之间的通信 FlexRay网络原型系统应用实验 一、FlexRay网络原型系统应用 FlexRay网络原型系统主要应用于车辆的主动安全监控例如：汽车线控刹车、ESP（车身动态稳定系统）和ABS （车轮防抱死系统）等。 原型系统在主动安全监控中应用时，可以让四个ECU子节点通过A/D端口连接各种不同功能的传感器采集车轮的转速、加速度，温度，胎压等物理量信息；通过FlexRay网络将信息实时高速的发送给主控节点；主节点接收并处理这些信息后给各个子节点发送控制命令；子节点收到控制命令后，通过执行器执行相应动作，对车轮的状态进行控制和调整；完成一个监测——控制循环，从而实现车辆的主动安全功能。 FlexRay网络原型系统应用实验 一、FlexRay网络原型系统应用 图8 FlexRay网络节点数据监测和状态控制的算法流程 FlexRay网络原型系统应用实验 二、应用的仿真实验 本设计可以通过网络节点中的按键和LED输出等辅助模块来模拟真实环境中的各种状态物理量，仿真实现对网络状态的监控。 四个不同按键的按下代表当前车轮的四种不同