實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)FlexRay原理與范例

目 錄
第1章 概述\t1
1．1 實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的問(wèn)題\t2
1．1．1 信息技術(shù)系統(tǒng)\t2
1．1．2 實(shí)時(shí)系統(tǒng)及其分類\t2
1．1．3 分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的復(fù)雜性\t4
1．1．4 “時(shí)間觸發(fā)”和“事件觸發(fā)”互動(dòng)范式\t5
1．1．5 數(shù)字總線系統(tǒng)\t6
1．2 現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)多路傳輸網(wǎng)絡(luò)的局限性\t7
1．2．1 CAN的發(fā)展歷程\t7
1．2．2 CAN的局限性\t8
1．2．3 CAN在概率特征和確定性方面的解決方案\t9
1．2．4 TTCAN協(xié)議\t11
1．3 線控系統(tǒng)的興起\t15
1．3．1 X-by-Wire\t15
1．3．2 高級(jí)應(yīng)用需求\t16
1．3．3 高級(jí)功能需求\t18
1．4 FlexRay的起源及發(fā)展歷史\t20
1．4．1 FlexRay聯(lián)盟的成立\t20
1．4．2 FlexRay的目標(biāo)\t22
1．4．3 FlexRay的發(fā)展歷史\t25
1．5 FlexRay操作梗概及特點(diǎn)\t26
1．5．1 FlexRay協(xié)議的基本操作原理\t26
1．5．2 FlexRay通信的層次和整體形式\t28
1．5．3 FlexRay的主要特點(diǎn)\t31
1．6 FlexRay的應(yīng)用前景分析與展望\t31
1．6．1 FlexRay與ISO\t32
1．6．2 FlexRay的用途\t32
1．6．3 其他行業(yè)中的FlexRay\t33
習(xí)題\t34
第2章 全局時(shí)間同步\t35
2．1 時(shí)間與時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)\t35
2．1．1 順序及其分類\t36
2．1．2 時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)\t37
2．2 時(shí)鐘\t39
2．2．1 數(shù)字物理時(shí)鐘\t39
2．2．2 參考時(shí)鐘\t41
2．2．3 時(shí)鐘漂移\t41
2．2．4 時(shí)鐘的失效模式\t42
2．2．5 時(shí)鐘精密度與準(zhǔn)確度\t42
2．2．6 實(shí)際應(yīng)用中的時(shí)鐘微節(jié)拍\t43
2．3 全局時(shí)間及其測(cè)量\t44
2．3．1 全局時(shí)間的概念\t45
2．3．2 時(shí)間間隔測(cè)量\t47
2．3．3 π/Δ-領(lǐng)先\t47
2．3．4 時(shí)間測(cè)量的基本限制\t48
2．4 密集時(shí)基與稀疏時(shí)基\t49
2．4．1 密集時(shí)基\t49
2．4．2 稀疏時(shí)基\t50
2．4．3 時(shí)空點(diǎn)陣\t51
2．4．4 時(shí)間的循環(huán)表示形式\t51
2．5 內(nèi)部時(shí)鐘同步\t52
2．5．1 同步條件\t52
2．5．2 中央主節(jié)點(diǎn)同步算法\t54
2．5．3 分布式容錯(cuò)同步算法\t55
2．5．4 狀態(tài)修正與速率修正\t59
2．6 外部時(shí)鐘同步\t59
2．6．1 運(yùn)行原理\t59
2．6．2 時(shí)間格式\t60
2．6．3 時(shí)間網(wǎng)關(guān)\t61
習(xí)題\t61
第3章 實(shí)時(shí)系統(tǒng)調(diào)度\t63
3．1 實(shí)時(shí)調(diào)度問(wèn)題\t63
3．1．1 任務(wù)模型\t64
3．1．2 時(shí)間約束\t65
3．1．3 調(diào)度算法的分類\t66
3．1．4 可調(diào)度性分析\t70
3．2 最壞情況執(zhí)行時(shí)間\t76
3．2．1 任務(wù)的分類\t77
3．2．2 任務(wù)的最壞情況執(zhí)行時(shí)間\t78
3．3 靜態(tài)調(diào)度\t82
3．3．1 時(shí)間在靜態(tài)調(diào)度中的作用\t83
3．3．2 搜索樹在靜態(tài)調(diào)度中的應(yīng)用\t83
3．3．3 靜態(tài)調(diào)度表靈活性的增強(qiáng)方法\t84
3．4 動(dòng)態(tài)調(diào)度\t86
3．4．1 獨(dú)立任務(wù)的調(diào)度\t86
3．4．2 非獨(dú)立任務(wù)的調(diào)度\t89
3．5 其他可供選擇的調(diào)度策略\t94
3．5．1 分布式系統(tǒng)的調(diào)度\t94
3．5．2 反饋調(diào)度\t95
習(xí)題\t95
第4章 FlexRay協(xié)議\t97
4．1 通道與循環(huán)\t97
4．1．1 通信通道\t97
4．1．2 通信循環(huán)\t98
4．2 段與時(shí)隙\t99
4．2．1 采用靜態(tài)段和動(dòng)態(tài)段的理念\t100
4．2．2 時(shí)隙和微時(shí)隙\t100
4．2．3 靜態(tài)段與時(shí)隙\t104
4．2．4 動(dòng)態(tài)段與微時(shí)隙\t105
4．3 通信幀\t107
4．3．1 通信幀格式\t108
4．3．2 在時(shí)隙和微時(shí)隙中邏輯數(shù)據(jù)幀的封裝和編碼\t111
4．3．3 幀在靜態(tài)段和動(dòng)態(tài)段的傳輸\t113
4．4 符號(hào)窗\t122
4．5 網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間\t123
習(xí)題\t124
第5章 FlexRay協(xié)議的媒體訪問(wèn)控制\t125
5．1 分布式系統(tǒng)中的通信調(diào)度\t126
5．1．1 分布式系統(tǒng)中的任務(wù)分配問(wèn)題\t126
5．1．2 通信調(diào)度\t126
5．1．3 時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)通信法\t127
5．1．4 基于固定優(yōu)先級(jí)的通信法\t130
5．2 FlexRay中的通信調(diào)度\t131
5．2．1 優(yōu)先級(jí)分配策略\t132
5．2．2 調(diào)度問(wèn)題的分類\t133
5．2．3 調(diào)度算法\t134
5．3 任務(wù)的定義\t135
5．4 通信循環(huán)的執(zhí)行\(zhòng)t138
5．4．1 幀ID的含義\t138
5．4．2 仲裁網(wǎng)格層\t139
5．5 傳輸和媒體訪問(wèn)條件\t141
5．5．1 靜態(tài)段期間的傳輸和媒體訪問(wèn)條件\t141
5．5．2 動(dòng)態(tài)段期間的傳輸和媒體訪問(wèn)條件\t141
5．5．3 動(dòng)態(tài)段和CAN協(xié)議在媒體訪問(wèn)方面的相似性\t145
5．5．4 關(guān)于雙通道應(yīng)用的補(bǔ)充說(shuō)明\t146
5．6 應(yīng)用實(shí)例\t147
5．6．1 寶馬X5中的自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)\t148
5．6．2 FlexRay系統(tǒng)的參數(shù)\t149
5．6．3 已實(shí)施的選擇\t150
5．6．4 本地參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)小結(jié)\t153
習(xí)題\t154
第6章 FlexRay物理層\t155
6．1 FlexRay信號(hào)的創(chuàng)建和發(fā)送\t155
6．1．1 信號(hào)的創(chuàng)建\t156
6．1．2 線路驅(qū)動(dòng)器及其發(fā)送輸出電路\t158
6．2 媒體與FlexRay信號(hào)傳輸\t161
6．2．1 媒體\t161
6．2．2 信號(hào)傳播\t162
6．2．3 與信號(hào)傳播有關(guān)的影響\t163
6．3 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響\t165
6．3．1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用理念\t165
6．3．2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)\t165
6．3．3 信號(hào)完整性\t166
6．3．4 單通道和雙通道型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)\t167
6．4 FlexRay的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)\t169
6．4．1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接\t169
6．4．2 無(wú)源線性總線連接\t169
6．4．3 帶支線無(wú)源線性總線連接\t170
6．4．4 無(wú)源星連接\t171
6．4．5 有源星連接\t172
6．4．6 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例\t174
6．5 FlexRay信號(hào)的接收\(chéng)t177
6．5．1 不對(duì)稱效應(yīng)\t177
6．5．2 在幀發(fā)送和幀接收開始時(shí)的特殊影響\t179
6．5．3 完整發(fā)送接收鏈的截短效應(yīng)小結(jié)\t180
6．6 通信控制器對(duì)收到信號(hào)的處理\t182
6．6．1 二進(jìn)制流的采集\t183
6．6．2 干擾或噪聲的抑制\t183
6．6．3 二進(jìn)制匹配\t184
6．7 誤碼率\t184
6．7．1 眼圖\t184
6．7．2 信號(hào)完整性、眼圖和BER之間的關(guān)系\t189
6．8 網(wǎng)絡(luò)性能的建模與仿真\t193
6．8．1 網(wǎng)絡(luò)元素的建模\t193
6．8．2 仿真\t196
習(xí)題\t198
第7章 FlexRay時(shí)間同步\t200
7．1 全局時(shí)間概念在FlexRay中的應(yīng)用\t200
7．1．1 網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)階段\t201
7．1．2 位時(shí)間\t202
7．1．3 FlexRay的時(shí)間層次\t203
7．1．4 全局時(shí)間與本地時(shí)間\t206
7．2 FlexRay-TDMA型網(wǎng)絡(luò)中的同步\t206
7．2．1 問(wèn)題的提出\t206
7．2．2 網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步方面的要求\t208
7．3 節(jié)點(diǎn)間同步問(wèn)題的解決方案\t210
7．3．1 確保網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步的方法\t210
7．3．2 時(shí)間偏差測(cè)量\t212
7．3．3 持續(xù)時(shí)間測(cè)量\t214
7．3．4 “多合一”測(cè)量\t215
7．3．5 偏差和速率修正值計(jì)算\t216
7．4 修正值的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)\t219
7．4．1 偏差與偏差修正\t219
7．4．2 速率與速率修正\t220
7．4．3 何處、何時(shí)及如何應(yīng)用修正\t220
7．4．4 時(shí)間層級(jí)的補(bǔ)充說(shuō)明\t223
習(xí)題\t224
第8章 網(wǎng)絡(luò)喚醒、啟動(dòng)和錯(cuò)誤管理\t226
8．1 網(wǎng)絡(luò)喚醒\t226
8．1．1 節(jié)點(diǎn)喚醒過(guò)程\t226
8．1．2 喚醒模式\t227
8．2 網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)\t228
8．2．1 常規(guī)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)\t228
8．2．2 TT-E和TT-L同步模式\t232
8．3 錯(cuò)誤管理\t234
8．3．1 錯(cuò)誤管理的理念\t234
8．3．2 降級(jí)模式\t234
8．3．3 協(xié)議的狀態(tài)轉(zhuǎn)換\t235
8．3．4 通道和通信幀上的錯(cuò)誤\t236
習(xí)題\t236
第9章 典型節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)電子組件\t238
9．1 FlexRay節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)\t238
9．1．1 節(jié)點(diǎn)的主要組成部分\t238
9．1．2 處理器和協(xié)議管理器的架構(gòu)\t240
9．2 網(wǎng)絡(luò)的電子組件\t242
9．2．1 FlexRay協(xié)議管理器\t243
9．2．2 線路驅(qū)動(dòng)器\t246
9．2．3 有源星\t251
9．3 電磁兼容性及其測(cè)量\t255
9．3．1 電纜端接\t256
9．3．2 端接方法比較\t257
9．4 靜電放電保護(hù)\t258
9．4．1 測(cè)試的嚴(yán)酷度要求\t258
9．4．2 靜電放電測(cè)試設(shè)備\t258
9．4．3 靜電放電抗擾性測(cè)試設(shè)備的主要性能要求\t259
9．4．4 測(cè)試方法\t259
9．5 一致性測(cè)試\t260
9．6 總線監(jiān)控器\t261
9．6．1 初級(jí)集中式總線監(jiān)控器規(guī)范\t261
9．6．2 初級(jí)節(jié)點(diǎn)總線監(jiān)控器規(guī)范\t262
習(xí)題\t263
第10章 FlexRay系統(tǒng)的開發(fā)、集成、分析和測(cè)試\t264
10．1 V模式開發(fā)流程\t264
10．1．1 V模式\t264
10．1．2 汽車行業(yè)V模式開發(fā)流程\t265
10．1．3 車載總線系統(tǒng)開發(fā)流程的分級(jí)\t267
10．2 FlexRay總線仿真與測(cè)試工具\(yùn)t268
10．2．1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工具\(yùn)t269
10．2．2 仿真驗(yàn)證工具\(yùn)t272
10．2．3 通信分析工具\(yùn)t274
10．2．4 測(cè)試與診斷工具\(yùn)t275
10．2．5 通信網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤仿真工具\(yùn)t275
10．2．6 ECU內(nèi)部參數(shù)標(biāo)定和測(cè)量工具\(yùn)t276
10．3 CANoe的FlexRay協(xié)議特征\t277
10．3．1 仿真平臺(tái)的時(shí)間同步\t277
10．3．2 其他語(yǔ)言程序的應(yīng)用\t279
10．3．3 CANoe中的實(shí)時(shí)\t280
10．4 FlexRay通信在汽車邏輯控制器中的實(shí)現(xiàn)\t281
10．4．1 AUTOSAR聯(lián)盟\t282
10．4．2 AUTOSAR系統(tǒng)中的功能分析、虛擬功能總線\t282
10．4．3 虛擬到現(xiàn)實(shí)的轉(zhuǎn)變\t284
10．4．4 AUTOSAR的FlexRay通信棧\t285
習(xí)題\t287
附錄A　FlexRay協(xié)議官方文件\t288
附錄B　FlexRay協(xié)議主要參數(shù)\t290
附錄C　CAN和FlexRay的差異\t298
附錄D　縮寫語(yǔ)\t301
參考文獻(xiàn)\t304