【原】Flexray總線基礎#01：Flexray節(jié)點基本組成及喚醒

開心果NeedCar 2024-05-22 發(fā)布于上海

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對于搞汽車電子的小伙伴，應該聽過Flexray總線，相對于CAN總線，似乎談不上熟悉。隨著車載Ethernet的普及，以及CAN XL的出現(xiàn)，不管是成本還是接受度，F(xiàn)lexray的地位似乎都在經(jīng)受著挑戰(zhàn)。但是，不管怎么說：存在即合理。既然一時半會兒，F(xiàn)lexray不會退出歷史舞臺，項目中如果使用到Flexray總線，那么，我們就試著去"擁抱"，去適應項目，抵觸情緒并不能幫我們解決問題。對于Flexray總線，之前就有小伙伴要求分享一下。從本文開始，我會出一個Flexray系列，試圖把自己有限的理解分享給大家，而我的理解還很淺顯，難免偏頗，僅以此拋磚引玉。

如果項目中，用到Flexray總線，那么，該控制器大概率是網(wǎng)關節(jié)點（Gateway），也就是主干網(wǎng)節(jié)點，而且，需要參與總線路由。

1、Flexray節(jié)點的基本元件組成

Flexray節(jié)點的總線構成和其他總線節(jié)點類似，一般由收發(fā)器（Flexray Transceiver）、通信控制器（Flexray Commuincation Controller）、數(shù)據(jù)發(fā)送/接收主機（uC）、供電單元（SBC和Vbat）等組成，示意如下：

如上圖，在PCB（Printed Circuit Board，印刷電路板）設計中，通常將CC集成到uC中，Transceiver獨立于uC，同時，Transceiver與Vbat常連，以便于監(jiān)控喚醒事件。

多個Flexray節(jié)點掛接到相同的物理鏈路時，就構成了Flexray的網(wǎng)絡簇，示意如下（本文不討論星型結構）：

2、Flexray喚醒

討論喚醒，我們首先需要明確喚醒方式。不管是CAN總線還是Flexray總線，喚醒方式方式一般都會分為本地喚醒和遠程喚醒。

（一）本地喚醒

討論本地喚醒，多數(shù)是討論Transceiver的Wake Pin喚醒方式，Wake Pin是一個輸入（Input）引腳，當捕獲到一定的喚醒時序時（Wakeup Pattern）時，將INH Pin拉高，使得SBC激活，進而給Transceiver、uC等功率器件提供工作電壓，示意如下：

但是，本地喚醒往往只是喚醒節(jié)點本身，如果要喚醒節(jié)點所在的網(wǎng)絡簇，那么，該節(jié)點就有一個任務：喚醒網(wǎng)段內(nèi)的其他節(jié)點。因此，具有本地喚醒的節(jié)點也稱為主動喚醒節(jié)點。

（二）遠程喚醒

遠程喚醒，有時也稱全局喚醒。當主動喚醒節(jié)點喚醒以后，它負責發(fā)送喚醒幀（WUP，Wakeup Pattern），以便于喚醒網(wǎng)段內(nèi)其他節(jié)點，進而實現(xiàn)遠程喚醒，即：局部網(wǎng)段內(nèi)所有節(jié)點的喚醒。喚醒符（WUS，Wakeup Symbol）什么樣呢？示意如下⁽¹⁾：

主動喚醒節(jié)點通過BP和BM，控制總線壓差（Vdiff），產(chǎn)生如上圖的WUS。當然，根據(jù)Transceiver功能，也可以設置特定幀喚醒。

理解WUS，需要理解Flexray的位流（bit stream），也就是uC如何將數(shù)字信號（0或者1）通過總線傳輸給接收節(jié)點。Flexray總線和其他總線一樣，uC將數(shù)字信號發(fā)送給收發(fā)器（Transceiver）轉(zhuǎn)換成對應的模擬電壓，發(fā)送到總線。對于Flexray，BP和BM在總線上的傳輸形式如下所示：

Flexray類似CAN總線，通過控制一對雙絞線（BP和BM），形成不同的壓差（Vdiff）去模擬要傳輸?shù)男畔?。當Vdiff（BP-BM）＞600mV時，表示隱性位（"1"）；當Vdiff（BP-BM）＜-600mV時，表示顯性位（"0"）。

實際工程中，WUP由多個連續(xù)的WUS組成，而且，一般要求每個Flexray節(jié)點的WUS個數(shù)不同。eg：Flexray Node A的WUP有42個WUS，Flexray Node B的WUP有43個WUS。

1、WUS解釋

實際的工程中，需要明確輸入WUS的WakeupSymbolTxIdle時間（eg：180 gdBit）和WakeupSymbolTxLow時間（eg：60 gdBit）。gdBit就是標準位時間（Nominal bit time），如果使用10Mhz的通信速率，gdBit = 1/10000000 = 0.1us。因此，WakeupSymbolTxIdle = 180 * 0.1 = 18us，WakeupSymbolTxLow = 60 * 0.1 = 6us。所以，一個WUS = 18us("1")+6us("0")組成。

首先，WUS需要通過Flexray總線發(fā)送給接收節(jié)點的的總線驅(qū)動（BD，Bus Driver），也就是接收節(jié)點的收發(fā)器，喚醒收發(fā)器后，才能觸發(fā)SBC給功率器件提供工作電壓。

注意：同一網(wǎng)段內(nèi)的所有Flexray節(jié)點，WakeupSymbolTxIdle、WakeupSymbolTxLow需要設置一樣。