车载通信架构 —— 传统车内通信网络FlexRay（较高速度高容错、较灵活拓扑结构）

车载通信架构 —— 传统车内通信网络FlexRay（较高速度高容错、较灵活拓扑结构）
我是穿拖鞋的汉子，魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。
老规矩，分享一段喜欢的文字，避免自己成为高知识低文化的工程师：
“
屏蔽力是信息过载时代一个人的特殊竞争力，任何消耗你的人和事，多看一眼都是你的不对。非必要不费力证明自己，无利益不试图说服别人，是精神上的节能减排。 无人问津也好,技不如人也罢,你都要试着安静下来,去做自己该做的事.而不是让内心的烦躁、焦虑、毁掉你本就不多的热情和定力。
”

文章大体有如下内容：
1、FlexRay 总线简介
2、FlexRay 总线拓扑方式
3、FlexRay 通信方式
正文如下：
一、FlexRay 总线简介
2000年奥迪、大众、宝马、戴姆勒、通用汽车等主机厂和博世、飞思卡尔、恩智浦等供应商成立 FlexRay联盟，旨在开发一种独立于OEM的通用性强、确定性和容错率高的FlexRay通信标准，联盟成员无需支付许可费就可直接使用该标准。
FlexRay是一种用于汽车的高速、可确定性的，具备故障容错能力的总线技术，它将事件触发和时间触发两种方式相结合，具有高效的网络利用率和系统灵活性特点，可以作为新一代汽车内部网络的主干网络。FlexRay总线的传输速率可以达到10 Mbit/s，可以满足汽车电子控制系统中对传输速率的要求。同时，FlexRay总线的拓扑结构采用双通道冗余设计，具有较高的可靠性和容错能力。FlexRay总线还支持动态帧结构，可以根据实际需求灵活调整传输速率和数据量，适用于各种不同的应用场景。
FlexRay总线采用了同步收发机制，使得发送节点可以在发送完数据后立即接收来自接收节点的响应，从而避免了发送节点与接收节点之间的数据竞争问题。此外，FlexRay总线还支持虚拟通道技术，可以将多个物理通道合并为一个逻辑通道，从而提高了数据传输的效率和可靠性。
二、FlexRay 总线拓扑方式
FlexRay总线有两组独立的物理通信线路，每组信道传输速率可达10Mbps。两组信道既可可同时使用，也可只选一组，另一组作为冗余备份，使得消息传输具有容错能力。FlexRay有多种拓扑结构，可以采用类似CAN总线的线型结构，也可以使用星形拓扑结构， 且两个通道可以采用不同的拓扑结构，如一个通道采用星型拓扑结果，另一个通道采用总线型拓扑结构，拓扑方式十分灵活：
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FlexRay总线的拓扑方式包括以下几种：
-> 1、点对点连接：FlexRay总线可以通过点对点的方式连接两个节点，这种连接方式适用于需要简单连接的场景；
-> 2、单总线连接：FlexRay总线可以组成单总线结构，适用于需要连接多个节点的场景；
-> 3、双总线连接：FlexRay总线可以组成双总线结构，这种连接方式能够提高系统的可靠性和容错能力；
-> 4、星形连接：FlexRay总线可以组成星形连接方式，这种连接方式适用于需要集中控制多个节点的场景；
-> 5、混合拓扑结构：FlexRay总线还可以组成混合拓扑结构，将不同的拓扑方式组合在一起，以适应不同的应用场景。
总的来说，FlexRay总线的拓扑方式具有多样性和灵活性，可以根据实际需求选择不同的拓扑方式来适应不同的应用场景。+

三、FlexRay 通信方式
FlexRay总线采用周期通信的方式，一个周期由静态部分、动态部分、符号窗口和网络空闲段共四部分组成。其中静态部分和动态部分用于传输数据，特征窗用于表示周期开始、测试、唤醒网络等，网络空闲段用于同步本地时钟。静态部分采用时分多址 TDMA（ Time Division Multiple Access）的数据传输方式，不同 ID 报文帧信息的传输如同定时出发的列车、航班，有具体的时刻表安排， 总线通信规律性和可预测性强。动态部分则采用柔性时分多址FTDMA（ Flexible Time Division Multiple Access），会轮流问询每个节点是否有发送消息的需求。
静态部分用于发送需要经常性发送的重要性高的数据，动态部分用于发送使用频率不确定、相对不重要的数据。整体来看，FlexRay总线以时间触发为主、 兼顾事件触发，适合用于对安全性和实时性要求高的领域，如线控底盘和线控转向的通信： 电子动力转向系统（ EPS）、电子稳定控制系统（ ESC）、主动悬架系统（ AS）和发动机管理系统（ EMS）。
FlexRay总线的通信方式主要包括静态段和动态段。
静态段采用时分多址TDMA技术实现时间触发，将多个时槽固定分配给每个节点，这些时槽内，只允许该节点传输数据。静态段可以保证对总线的访问是确定性的，但同时通过固定分配总线带宽可能导致总线带宽利用率低，且灵活性较差，不利于以后节点的扩充。
动态段采用更灵活的时分多址技术FTDMA，使用小时槽mini-slot作为访问动态部分的通信媒介。在动态段，采用时间触发的方式传输事件信息，保证了一些具有高优先权的数据能够在总线忙时也有机会发送信息，这样各个节点可以共享这部分带宽，而且带宽可动态分配，灵活性好。这就在保证总线访问的确定性的同时，弥补了静态段传输的不足。

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