原文传递
FlexRay总线控制器的设计与实现
| 论文题名： | FlexRay总线控制器的设计与实现 |
| 关键词： | 汽车电子系统;FlexRay总线;控制器;架构设计;功能模块 |
| 摘要： | 现代汽车电子系统内包含越来越多的分布式节点，从而需要更快、更可靠的车载通信网络。FlexRay总线是一种具备故障容错、高可靠、高速的汽车总线系统，适用于对安全性需求较高的应用场景，满足了下一代安全关键应用程序对于更高层次的确定性和可靠性的需求。本文基于FlexRay总线协议并参考现有FlexRay通信控制器架构，设计了一款由 4 个主要功能模块（主接口模块、协议引擎模块、跨时钟域处理模块和纠错模块）组成的FlexRay总线通信控制器。 本控制器采用可配置的双总线传输方式：当传输数据安全性能要求较高时，使两条信道传输相同的数据信息；当传输数据速率要求较高时，使两条信道传输不同的数据信息。同时，本控制器使用ECC(error checking and correcting,错误检测与纠错)校验码对传输的数据进行验证，使本设计的控制器可以纠正 1bit 的数据错误，并识别 2bit的数据错误，具备一定的故障容错功能，从而确保了数据传输的可靠性。本控制器默认所有节点处于休眠状态，当两个节点间需要通信时，需要首先对节点进行唤醒，随后将从节点的时钟与主节点的时钟进行同步，才能开始通信，从而实现了节点的低功耗运行。本设计完全兼容FlexRay协议v2.0标准，能够完成节点协议运行控制、编码解码、发送接收帧、媒体接入控制、唤醒与启动、时钟同步、控制器主机接口等功能。本文详细描述了各个模块的功能与其实现方式，实现了协议中相关规定。 本文基于Questasim软件平台，仿真验证该控制器可实现正常通信功能，在Vivado平台对该控制器代码进行综合，在 100MHz 时钟频率下，该硬件开销为 29184 个LUT(Look-Up-Table)逻辑单元、1061个LUTRAM(LUT-Random-Access-Memory)、20196个FF(Flip Flop)和89个BRAM(Block-RAM)。在Xilinx开发板AXU2CGB的FPGA(Field Programmable Gate Arrays现场可编程门阵列)硬件平台下进行了通信功能的实际验证，实现了通信控制器之间的相互正常通信，表明其指标满足设计要求。本设计可为同类型控制器提供参考，具有很好的发展前景和实际价值。 |
| 作者： | 李韵 |
| 专业： | 软件工程 |
| 导师： | 童乔凌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
