车内通信网络标准FlexRay的功能和特性分析
原则上，在启动时从coldstarter的时钟会与主coldstarter的时钟同步。为了避免可能的错误，从coldstarter在传输前必须等待两个周期。在这两个周期时间内，从coldstarter继续接收主coldstarter的消息和来自其它集成的从coldstarter的消息。已接收的消息的接收时间将与本地coldstarter进行比较，测量预测的和接收时间之间的偏差，修正值则按照前面介绍的时钟同步算法进行计算和应用。如果计算出的修正值没有超过特定的阈值，节点就可以从下一个周期开始传输。至此，它已经成功完成了启动过程，进入“正常运行”状态(正常的通信状态)。
在确定和验证计算出的修正值后的两个通信周期内，在主coldstarter收到来自的从coldstarter的消息后完成启动阶段。图4对主coldstarter和从coldstarter的启动阶段进行了介绍。
应用分析
1．可行的拓扑结构
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图7：FlexRay不支持的拓扑举例。 |
与总线结构相比，星型连接器的优势在于：它在接收器和发送器之间提供点到点连接，该优势在高传输速率和长传输线路中尤为明显。另一个重要优势是故障隔离功能。例如，如果信号传输使用的两条线路短路，总线系统在该信道中不能进行进一步的通信。如果使用星型结构，则只有到星型连接短路的节点才会受到影响，其它所有节点仍然可以继续与其它节点通信。
图7的拓扑由3个信道组成，每两个信道分别与一个节点相连。该拓扑不是FlexRay允许的拓扑形式。FlexRay不支持该拓扑，也不支持其功能。原因很简单，在FlexRay中，信道A和B使用不同的CRC，以确保传输中的数据安全。这样可以防止两个信道的意外混合。这还意味着：连接到信道A的节点不能与连接到信道B的节点通信，无法满足图7中的信道C的通信要求。除了CRC不兼容以外，也没有为这种拓扑设计时钟同步。
2．唤醒群组
FlexRay提供了一些通过通信信道来唤醒群组的功能，这种唤醒要与主应用共同完成。有几个可能的实现方案，我们将对其中一个方案进行详细介绍。图8显示了一个有4个节点的群组。本图中的数字表示每个模块的唤醒步骤，与其顺序编号相同：
a．外部事件唤醒了主控制器1，从睡眠模式切换到正常模式，然后开始初始化。在初始化阶段后，它将FlexRay CC从睡眠(关机)状态切换到正常状态(开机状态)。
b．主控制器1唤醒FlexRay CC，进行初始化。
c．主控制器唤醒总线驱动((BD 1A和BD 1B)。
d．主控制器通过通信信道，向CC发出唤醒群组的命令。CC进入唤醒状态，生成唤醒模式，该模式先发送到总线驱动器，总线驱动器再将它发送到总线。
e．信道A上的所有总线驱动器均采用唤醒模式。它们从睡眠模式进入正常模式，然后唤醒主控制器，主控制器2和3执行初始化程序。
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图8：通过通信信道唤醒群组。 |
g．检查信道B上的总线驱动器是否被同时唤醒。如果没有被唤醒，主控制器应唤醒第二个总线驱动器。
h. 所选择的主控制器验证两条信道是否都已被唤醒。如果没有，一个或多个主控制器应向CC发送唤醒命令(参见图4)，以唤醒第二个信道。信道B上的唤醒模式可以唤醒该信道上未被唤醒的所有总线驱动器。
i. 只连接到信道B的节点只能由信道B(节点4)上的唤醒模式唤醒，总线驱动器唤醒其主控制器。
j．在主控制器初始化后，主控器又唤醒CC。
k. 如果两个信道都已被唤醒，则可以执行启动。为了实现启动，每个主控制器应向CC发送启动命令。
唤醒操作只能由总线驱动器、CC和主控制器一起共同实现。上述任何一种器件都不能单独执行自己的唤醒操作。唤醒不是完全由FlexRay执行的一项功能，还必须有应用软件的介入。
3．帧的大小选择
在设计基于FlexRay的通信系统时，用户必须作出一系列决定，这些决定会影响到效率、稳定性、安全性和用户友好性。因此，除了选择正确的拓扑外，还需要定义大量参数，其中的参数之一就是帧的大小。
在静态部分中，所有帧都具有相同的大小，该帧的大小实质上决定着时隙的大小。这种通信系统的目标是尽量传输更多的用户数据，同时将开销控制在尽量小的范围内，帧的大小在这个方面发挥着重要作用。
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