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我们用虹科Pico汽车示波器捕捉了FlexRay总线信号 ，一定要用专用的高速探头，不能用基本的BNC测试线来测。因为FlexRay的传输信号太快，用基本的BNC测试线来测，信号会失真严重。 专用的高速探头有TA499，如下图： 测出来的FlexRay总线信号，如下图： 如果想看它对应的报文数据，我们可以应用PicoScope Automotive软件的串行译码功能来对它破译。 使用指导如下 ： 点击“串行译码”，选择对应的协议，如FlexRay。 在下面对话框，选择数据来源的通道，如本例子选择通道A；输入阈值和波特率（软件也会自动识别）。 填写名称、选择显示格式和显示方式等，点击“完成”。 即可将报文破译出来，如下图显示：

前言 FlexRay 总线目前主要应用在高端品牌车型（如宝马、奔驰、奥迪、沃尔沃、捷豹路虎、凯迪拉克等），在以太网技术没有成熟之前，也有部分 OEM 将其作为主干网应用。 相对于传统的 CAN 测试， FlexRay 测试有哪些特点呢？本期我们将主要介绍 FlexRay 相关协议，并分享 FlexRay 诊断刷写测试实践经验。 FlexRay 简介 FlexRay 的出现始于二十世纪九十年代末， BMW 和 Daimler Chrysler 开始着手进行 FlexRay 的研究，其初始目标是为了实现线控等应用。 2000 年成立了 FlexRay 联盟， 2005 年发布 FlexRay V2.1 规范。 2006 年， FlexRay 首次应用于量产车——用在 BMW X5 的悬架系统中。 FlexRay 总线具有以下技术特点： · 时间确定性 FlexRay 静态段采用基于时间触发的媒体访问策略，保证了消息传输的时间确定性。 · 容错性 FlexRay 支持单通道和双通道的容错通信，使得当一个通道出现故障无法进行通信时，另一个通道上的数据可以保证系统的正常运行。 · 灵活性 FlexRay 通信周期分为静态段和动态段，将基于时间触发和基于事件触发两种媒体访问方式相结合。 · 高带宽（相对于 CAN/CAN FD ） FlexRay 支持两个通道同时进行数据传输，每个通道的带宽最高可达 10Mbit/s 。 另外，大家可以留意下近期新的以太网通信技术 10Base-T1 ，其相关的通信技术与 FlexRay 有异曲同工之处。 FlexRay 通信协议 FlexRay 拓扑结构 FlexRay 有两个通道，即通道 A 和通道 B ，支持多种网络拓扑结构，可配置成： · 单通道或双通道总线网络 · 单通道或双通道星型网络 · 总线型和星型的混合型网络 图 1 双通道总线型拓扑结构 FlexRay帧格式 FlexRay 数据帧由帧头、有效负载数据段和帧尾三部分构成。 图 2 FlexRay 帧格式 FlexRay 媒体访问控制（ MAC ） FlexRay 媒体访问控制（ MAC ）是基于循环的通信周期来实现的，在一个通信周期中， FlexRay 协议提供两种 MAC ： · 静态段基于时分多址 TDMA （ time division multiple access ）的访问机制 · 动态段基于最小时隙的访问机制，也称灵活的时分多址 FTDMA （ flexible time division multiple access ） 通信周期是 FlexRay 媒体访问控制的基本要素，协议是通过时间分层的方法来定义通信周期的。 图 3 通信周期的时间分层 1. 通信周期层 一个通信周期包括静态段、动态段、符号窗口和网络空闲时间四个部分。 · 静态段采用 TDMA 机制进行数据传输 · 动态段采用 FTDMA 机制进行数据传输 · 符号窗口主要用来发送特征符号 · 网络空闲时间在一个通信周期的末尾，主要用来进行时钟同步 2. 仲裁网格层 在仲裁网格层中，静态段是由若干个等长的静态时隙（ static slot ）组成的，动态段是由若干个等长的最小时隙（ minislot ）组成的。 3. 最大时间节拍层 不同数目的最大时间节拍（ macrotick ）分别构成了静态时隙、最小时隙、符号窗口及网络空闲时间部分，所以整个通信周期是由若干最大时间节拍组成的。 4. 最小时间节拍层 一个最大时间节拍是由若干个最小时间节拍（ microtick ）组成的。 FlexRay 传输层协议 ISO 10681-2 规定了 FlexRay 网络层和传输层协议（本文不做区分，统称传输层协议），相对于 CAN 传输层协议， FlexRay 传输层协议具有如下不同点： 协议功能 · 支持无 ACK 应答和有 ACK 应答（带消息重传机制）的数据传输 · 支持已知消息长度和未知消息长度的数据传输 图 4-1 无 ACK 应答报文传输 图 4-2 有 ACK 应答报文传输 传输层 C_PDU 类型与 PCI 字节 图 5 C_PDU 类型与 PCI 字节 l 起始帧 分为无 ACK 的 STFU 和有 ACK 的 STFA 两种，通过 PCI 第一个字节的低 4 位来区分两者， FPL 表示该帧传输的有效净荷长度， ML 表示数据传输的总长度。 l 连续帧 一般情况下使用 CF1 ，如果有消息重传时，需要 CF1 和 CF2 之间进行切换。当发送 buffer 和接收 buffer 受限时，每个 block 的传输会以 CF_EOB （ End Of Block ）结束，用于请求接收端给出下一个流控应答。 图 6 Num Bytes of Block 与 BufferSize （ BfS ） · 流控帧 PCI 第一个字节的低四位用于区分流控状态： 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 ） · 尾帧 与 CAN 传输层协议不同， FlexRay 在分段传输时必须以 LF 结束。 接收节点的接收性能参数 · CAN ： 传输层协议通过 BlockSize （ BS ）和 SeparationTime （ STmin ）来体现， FlexRay 是通过 BufferSize （ BfS ）和 Bandwidth Control （ BC ）来体现的 · BfS ：表示接收节点当前可接收的最大 buffer · BC ：包含两个参数， separation cycle exponent （ SCexp ）和 maximum number of PDUs per cycle （ MNPC ） 传输层 C_PDU 与链路层 L_PDU 的映射 图 7 C_PDU 格式 图 8 L_PDU 格式 FlexRay 诊断刷写测试实践 F FlexRay 诊断相关的测试相对 CAN/CAN FD 而言，其测试规范的制定及测试脚本的开发相对更为复杂，如下为北汇信息基于 Vector 公司的 CANoe 及部分自定义函数在项目中实现了 FlexRay 诊断刷写测试的示例。 FlexRay 诊断报文示例 图 9 FlexRay 诊断报文示例 FlexRay 诊断测试开发 采用 CANoe 的 CAPL 脚本及部分自定义函数实现了诊断通信、诊断服务和诊断刷写的自动化测试。 图 10 FlexRay 诊断通信部分测试项示例 图 11 FlexRay 诊断服务部分测试项示例 图 12 FlexRay 诊断刷写部分测试项示例 图 13 FlexRay 诊断测试报告示例 总结 北汇信息多年来一直专注于汽车电子测试，在网络测试、诊断测试以及功能测试等领域积累了丰富的实践经验。目前，我们已实现了 CAN 、 CAN FD 、 LIN 、 FlexRay 和 Ethernet 的诊断及刷写测试，欢迎感兴趣的客户朋友与我们探讨交流 ~ 部分图片来源于 Vector 参考文献 ISO 10681-2 FlexRay Communications System Protocol Specification v3.0.1

How FlexRay™ Works   Overview The FlexRay™ protocol serves as a communication infrastructure for next-generation high-speed control applications in vehicles. It provides the following capabilities: A message exchange service that provides deterministic cycle based message transport A synchronization service that provides a common time base to all nodes A startup service that provides an autonomous startup procedure An error management service that provides error handling and error signaling A symbol service that also allows the realization of a redundant communication path A wakeup service that addresses the power management needs A diagnostic service that tests the bus guardian on the physical layer FlexRay Version 2.1 Features 10 Mbps transmission rate Two independent channels 2x bandwidth Redundancy for fault tolerance Multiple configurations for message buffers Receive message buffers Single buffered transmit message buffer Double buffered transmit message buffer (combines two single message buffers) Message buffer configurable from 2 bytes up to 254 bytes Message filtering based on frame ID, cycle counter and channel for Transmit and Receive buffers Two receive background shadow buffers available for each channel Configurable Error signaling Clock Synchronization is read accessible Data Exchange Depending on the application needs, the FlexRay communication cycle is divided into static and dynamic segments. The static data transmission enables time triggered communication to meet the requirement of dependable systems. The dynamic transmission allows each node to use the full bandwidth for event driven communications. FlexRay's static data transmission is deterministic with a minimum message latency and message jitter guaranteed. FlexRay supports redundancy and fault-tolerant distributed clock synchronization for a global time base, thus keeping the schedule of all network nodes within a tight, predefined precision window. Interconnection Architectures FlexRay supports both optical and electrical physical layers to enable the user to implement a wiring scheme that best suits their needs. A FlexRay system is highly scalable, ranging from a single channel bus to dual channel multi-star topologies with full redundancy. It even allows the mixture of dual and single channel nodes in one system to provide more cost-effective solutions.