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FlexRay息线控制嚣CIC310的应用设计

汪安民 张松灿 王焕功?? 2008年12月26日 ?? 收藏0

  引 言

  大规模集成电路和电子芯片的发展,使得车载电子设备的应用越来越广泛。车载电子设备不再仅仅局限于简单的数据采集和机械控制,已经发展到语音和图像、电子识别、远程无线控制、自动驾驶和智能交通的数据交互。车载电子设备之间的数据交互越来越复杂,早期采用的单一CAN总线很快被多CAN总线机制取代,但仍然不能满足电子设备之间的通信要求,更高通信速度和更高通信安全的车内总线成为汽车电子的迫切需求。FlexRayr总线是最近推出的一种先进高速串行同步和异步通信系统,具有故障容限,可提供500 kbps~10 Mbps的确定数据传输速率和24位CRC(循环冗余)校验码。其通信速度和安全机制均满足目前车内电子设备的需求。

  本文介绍一种在数字信号处理器C6202上实现FlexRay总线的方法。FlexRay总线控制器选用英飞凌公司(Infineon Technology Inc.)的CIC310。CIC310采集总线上各个节点的通信数据,并对总线负载和总线容量进行检测和控制。DSP将各个节点数据进行处理,由于采用C62系列DSP,可以实现语音和图像信号处理的复杂算法。

  1 FlexRay总线及其控制器CIC310

  FlexRay总线规范的第2版(V2.1版)是一种全新的总线系统,提供了传统总线通信协议所不具有的一些特性。FlexRay总线支持2×10 Mbps的数据速率,与CAN协议相比,可用的带宽提高了10~40倍。除了支持高数据速率外,FlexRay总线也可以工作在较低的数据速率。速度低于1 Mbps时,允许支持传输总线结构;速度在1 Mbps以上时,不同的节点利用主动星型耦合器以点到点方式进行连接。在数据通信方式上,FlexRay总线同时支持分布式控制系统,并可补充CAN、LIN和面向媒体应用的MOST光学数据总线等主要车内网络标准。

  FlexRay总线提供消息冗余传输或非冗余传输两种选择,系统可以进行优化,以提高可用性或吞吐量。用户无需调整现有节点中的软件就可以扩展整个系统;同时,支持总线或星型拓扑结构。FlexRay总线提供了大量配置参数,可以支持对系统进行调整,如通信周期的持续时间、消息长度等,以满足不同应用场合的需求。FlexRay总线在重负载下可以关闭部分节点,使其仅接收数据而不发送数据,减少数据重发次数,使得总线负载很快减轻。目前已有多家公司生产FlexRay总线控制器,例如恩智浦(NXP)半导体公司的TJAl080总线控制器、Freescale公司的MFR4200总线控制器等,这些总线控制器和外部数据接口均采用串口方式。而英飞凌公司的FlexRay总线控制器CIC310与外部设备以并口方式连接,具有较高的数据传输速率。

  CIC310总线控制器的内部结构如图1所示。从图中可以看出,CIC310总线控制器主要由E—Ray模块、DMA模块、时钟管理模块、中断模块、内存、数据处理和校验模块,以及数据接口模块等组成。

CIC310总线控制器的内部结构图

点击看原图

  CIC310和总线接口有2个独立的收发通道,每个通道的数据传输速度可达10 Mbps。片内E—Ray模块主要负责总线数据的收发、总线和DMA模块的数据交互、向外设产生各种中断,以及实现数据读/写时钟的管理等。E—Ray模块一般经过数据滤波器,将一些广播帧和总线上其他用户的数据帧滤除后,将本用户的数据帧传输到CIC310片内的DMA模块,由DMA模块进行数据处理和数据校验(可以采用事先设定的数据系数进行处理)。处理后的数据可以通过3种接口方式传输到CPU,分别为SSC(Synchronous Serial Channel,同步串口通道)方式、MLI(Micro—Link Interface,微连接口)方式和XMU(De—multiplexer 8/16 bit Parallel Interface,非复用的8/16位并行接口)方式。其中SSC为一般的串口连接方式,具有连接简单和连接线少的特点,但数据传输速率较低;MLI接口方式为专用接口方式,一般可以和专用车载控制器连接,但通用控制芯片一般不能直接和MLI接口连接;XMU接口方式为并口连接方式,数据传输速度比串口方式快很多,但连接线较多。本文采用XMU接口方式和DSP进行连接,提高数据传输速率。

  2 系统总体结构

  系统总体结构由C6202、CIC310、AD/DA转换器以及Flash组成。其总体连接如图2所示。图中,C6202是核心控制单元;A/D转换器用于采集模拟信号,并转变成数字信号;D/A转换器将数字信号转换成模拟信号;Flash保存DSP所需要的程序,供DSP上电调用。此外,使用DSP的HPI接口连接到PC机,这样所有的总线数据均可以通过PC机存储和显示,PC机的数据也可以通过C6202发送到总线上。


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CTC310? FlexRay总线? C6202?

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