前言

FlexRay總線目前主要應用在高端品牌車型（如寶馬、奔馳、奧迪、沃爾沃、捷豹路虎、凱迪拉克等），在以太網技術沒有成熟之前，也有部分OEM將其作為主干網應用。

相對于傳統的CAN測試，FlexRay測試有哪些特點呢？本期我們將主要介紹FlexRay相關協議，并分享FlexRay診斷刷寫測試實踐經驗。

FlexRay簡介

FlexRay的出現始于二十世紀九十年代末，BMW和Daimler Chrysler開始著手進行FlexRay的研究，其初始目標是為了實現線控等應用。2000年成立了FlexRay聯盟，2005年發布FlexRay V2.1規范。2006年，FlexRay首次應用于量產車——用在BMW X5的懸架系統中。FlexRay總線具有以下技術特點：


? 時間確定性
FlexRay靜態段采用基于時間觸發的媒體訪問策略，保證了消息傳輸的時間確定性。

? 容錯性
FlexRay支持單通道和雙通道的容錯通信，使得當一個通道出現故障無法進行通信時，另一個通道上的數據可以保證系統的正常運行。

? 靈活性
FlexRay通信周期分為靜態段和動態段，將基于時間觸發和基于事件觸發兩種媒體訪問方式相結合。

? 高帶寬（相對于CAN/CAN FD）
FlexRay支持兩個通道同時進行數據傳輸，每個通道的帶寬最高可達10Mbit/s。

另外，大家可以留意下近期新的以太網通信技術10Base-T1，其相關的通信技術與FlexRay有異曲同工之處。

FlexRay通信協議

FlexRay拓撲結構

FlexRay有兩個通道，即通道A和通道B，支持多種網絡拓撲結構，可配置成：

? 單通道或雙通道總線網絡
? 單通道或雙通道星型網絡
? 總線型和星型的混合型網絡

圖1 雙通道總線型拓撲結構

FlexRay幀格式

FlexRay數據幀由幀頭、有效負載數據段和幀尾三部分構成。

圖2 FlexRay幀格式

FlexRay媒體訪問控制（MAC）

FlexRay媒體訪問控制（MAC）是基于循環的通信周期來實現的，在一個通信周期中，FlexRay協議提供兩種MAC：

? 靜態段基于時分多址TDMA（time division multiple access）的訪問機制

? 動態段基于最小時隙的訪問機制，也稱靈活的時分多址FTDMA（flexible time division multiple access）

通信周期是 FlexRay 媒體訪問控制的基本要素，協議是通過時間分層的方法來定義通信周期的。

圖3 通信周期的時間分層

1.通信周期層

一個通信周期包括靜態段、動態段、符號窗口和網絡空閑時間四個部分。

? 靜態段采用TDMA機制進行數據傳輸
? 動態段采用FTDMA機制進行數據傳輸
? 符號窗口主要用來發送特征符號
? 網絡空閑時間在一個通信周期的末尾，主要用來進行時鐘同步

2.仲裁網格層

在仲裁網格層中，靜態段是由若干個等長的靜態時隙（static slot）組成的，動態段是由若干個等長的最小時隙（minislot）組成的。

3.最大時間節拍層

不同數目的最大時間節拍（macrotick）分別構成了靜態時隙、最小時隙、符號窗口及網絡空閑時間部分，所以整個通信周期是由若干最大時間節拍組成的。

4.最小時間節拍層

一個最大時間節拍是由若干個最小時間節拍（microtick）組成的。

FlexRay傳輸層協議

ISO 10681-2規定了FlexRay網絡層和傳輸層協議（本文不做區分，統稱傳輸層協議），相對于CAN傳輸層協議，FlexRay傳輸層協議具有如下不同點：

協議功能

? 支持無ACK應答和有ACK應答（帶消息重傳機制）的數據傳輸

? 支持已知消息長度和未知消息長度的數據傳輸

圖4-1無ACK應答報文傳輸

圖4-2 有ACK應答報文傳輸

傳輸層C_PDU類型與PCI字節

圖5 C_PDU類型與PCI字節

• 起始幀
  分為無ACK的STFU和有ACK的STFA兩種，通過PCI第一個字節的低4位來區分兩者，FPL表示該幀傳輸的有效凈荷長度，ML表示數據傳輸的總長度。

• 連續幀
  一般情況下使用CF1，如果有消息重傳時，需要CF1和CF2之間進行切換。當發送buffer和接收buffer受限時，每個block的傳輸會以CF_EOB（End Of Block）結束，用于請求接收端給出下一個流控應答。
  

圖6 Num Bytes of Block與BufferSize（BfS）

? 流控幀

PCI第一個字節的低四位用于區分流控狀態：

o 3表示CTS（ContinueToSend）
o 4表示ACK_RET（Acknowledge/Retry）
o 5表示WT（Wait）
o 6表示ABT（Abort）
o 7表示OVFLW（Overflow）

? 尾幀
與CAN 傳輸層協議不同，FlexRay在分段傳輸時必須以LF結束。

接收節點的接收性能參數

? CAN： 傳輸層協議通過BlockSize （BS）和SeparationTime （STmin）來體現，FlexRay是通過BufferSize （BfS）和Bandwidth Control （BC）來體現的
? BfS：表示接收節點當前可接收的最大buffer
? BC：包含兩個參數，separation cycle exponent （SCexp）和maximum number of PDUs per cycle （MNPC）

傳輸層C_PDU與鏈路層L_PDU的映射

圖7 C_PDU格式

圖8 L_PDU格式

FlexRay診斷刷寫測試實踐

FFlexRay診斷相關的測試相對CAN/CAN FD而言，其測試規范的制定及測試腳本的開發相對更為復雜，如下為北匯信息基于Vector公司的CANoe及部分自定義函數在項目中實現了FlexRay診斷刷寫測試的示例。

FlexRay診斷報文示例

圖9 FlexRay診斷報文示例

FlexRay診斷測試開發

采用CANoe的CAPL腳本及部分自定義函數實現了診斷通信、診斷服務和診斷刷寫的自動化測試。

圖10 FlexRay診斷通信部分測試項示例

圖11 FlexRay診斷服務部分測試項示例

圖12 FlexRay診斷刷寫部分測試項示例

圖13 FlexRay診斷測試報告示例

總結

北匯信息多年來一直專注于汽車電子測試，在網絡測試、診斷測試以及功能測試等領域積累了豐富的實踐經驗。目前，我們已實現了CAN、CAN FD、LIN、FlexRay和Ethernet的診斷及刷寫測試，歡迎感興趣的客戶朋友與我們探討交流~

部分圖片來源于Vector

參考文獻

[1] ISO 10681-2
[2] FlexRay Communications System Protocol Specification v3.0.1

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的FlexRay测试开发实践之诊断刷写的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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