基于FlexRay总线的通讯单元设计

摘要：FlexRay是符合下一代车载网络要求的通讯协议。文章针对FlexRay汽车总线，给出一种通讯单元的设计方案。Freescale公司的16位汽车微控制器MC9S12XF512集成了双通道FlexRay协议v2．1，通过FlexRay通讯控制器TJA1080实现节点和FlexRay总线的通信，并且通过GSM／GPRS模块实现通讯功能。
关键词：FlexRay；通讯单元；汽车微控制器；TJA1080A

0 引言
随着汽车电子技术的发展，汽车电子化程度的与日俱增，车体内应用的ECU模块数量的增加使得线束也随之增加。另一方面，以网络通讯为基础的线控技术(X-by-wire)将在汽车上普遍应用。早期的CAN总线已经不能很好地解决众多电子设备之间的通信，通信速度更高和通信更安全的车内总线成为汽车电子的迫切需求。由FlexRay联盟制定的FlexRay协议标准成为一种理想的解决方案。它不仅是一个通信协议，它还包括特殊定义的高速发送和接收驱动器，以及各种元件的硬件和软件接口标准。
汽车通讯系统的普及是汽车电子发展的一大方向。车载通讯系统是指装载在汽车上的移动通讯系统。其特点是以车为载体，同时能够随车移动进行无线信号的传输。它不仅包括车载电话，还包括汽车状态远程监控、报警、娱乐等功能。根据汽车本身具有移动、分布、数量大的特点，数字蜂窝移动通讯系统是较为理想的选择。随着“三网融合”技术的发展，内嵌TCP／IP协议的GSM／GPRS模块就可以实现基本的汽车通讯功能。

1 系统结构和原理
本系统作为FlexRay总线上的一个节点，接收总线上传输来的信号，完成相关的通讯任务。FlexRay节点有两种结构，一种由微控制器、通讯控制器、总线控制器组成；一种由集成通讯控制器的微控制器、总线控制器组成。本系统采用后一种结构，系统结构图如图1所示。

总线上的数据帧都将到达总线上所有的总线收发器。每一个总线收发器在收到总线数据帧后，将不属于自己地址的数据帧滤除，只将属于自己的数据帧和广播帧存储到接收FIFO中。在工作状态下，微控制器可以访问总线收发器的接收模块和发送器，通过对其操作实现对物理层数据的收发。微控制器接收到相关总线信号后将其分成若干种任务，按照优先级对这些任务进行处理，唤醒GSM／GPRS模块来执行相应的通讯任务或者通过总线收发器将处理后的结果发送到其他节点。GSM／GPRS模块具有语音通话、短信(SMS)／彩信(MMS)收发和数据业务功能。 GSM／GPRS模块与微控制器、总线收发器的电源电压不同，所以对电源进行单独设计。