CN201813394U - 基于FlexRay总线的车载网关设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型基于FlexRay总线的车载网关设备，涉及一种网络通信协议转换技术，该车载网关设备包括数字信号处理器、与数字信号处理器连接以连接CAN总线的CAN总线收发器、与数字信号处理器连接以连接LIN总线的LIN总线收发器、与数字信号处理器连接的FlexRay通信控制器及与FlexRay通信控制器连接以连接FlexRay总线的FlexRay总线驱动器，数字信号处理器是TMS320F2812处理器，该TMS320F2812处理器包括CPU及分别与CPU连接的XINTF接口、eCAN控制器及SCI接口，CAN总线收发器与数字信号处理器的eCAN控制器连接，LIN总线收发器与数字信号处理器的SCI接口连接，FlexRay通信控制器与数字信号处理器的XINTF接口连接。本车载网关设备具有功能更加完善、高速率、高精度、减少硬件电路使结构更加简单的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种网络通信协议转换技术，特别是一种应用在汽车上的网关设备。
背景技术
随着汽车电子技术的发展，汽车正向网络化方向发展。目前全世界有多达40多种汽车网络标准，这些汽车网络依据不同的特点被分为四个不同应用领域：低端控制系统、车身控制系统、高安全线控系统、娱乐信息系统。
LIN(Local Interconnect Network)网络和CAN(Controller Area Network)网络作为标准的车载网络已被广泛地应用于汽车控制系统中。LIN网络是一种低成本的串行通讯网络，作为汽车的低端控制系统总线，LIN的目标是为现有汽车网络(例如CAN总线)提供辅助功能，因此LIN总线是一种辅助的总线网络。CAN总线是一种串行多主站控制器局域网总线，应用于车身控制系统中，它具有很高的网络安全性、通讯可靠性和实时性，简单实用，传输抗干扰能力强，网络成本低，特别适用于汽车控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。
尽管CAN总线有很多优点，但是由于速率和带宽的限制，不适合未来汽车在高安全线控系统中应用。FlexRay是由FlexRay共同体制定的一种最新的车载网络协议，具有高速传输速率、灵活的数据通信和冗余计算的特点，满足下一代汽车线控系统或分布式控制系统的通讯要求，非常适合应用在汽车的高安全控制系统中，如线控刹车，线控转向等。
因此未来智能化汽车将会是FlexRay网络、CAN网络、LIN网络同时发挥各自的作用，共同完成汽车网络化的任务。由于技术的原因，目前的一些车载网关只能实现LIN网络和CAN网络之间的数据通信，而缺少FlexRay网络和CAN网络、LIN网络之间的数据通信的网关。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了提供一种应用在汽车高安全线控方面基于FlexRay总线的车载网关设备，这个网关设备可以同时连接FlexRay网络、CAN网络、LIN网络，实现FlexRay、CAN、LIN三个网络之间的数据交换。
本实用新型为实现上述目的采用的技术方案是：一种基于FlexRay总线的车载网关设备，该车载网关设备包括数字信号处理器、与数字信号处理器连接以连接CAN总线的CAN总线收发器、与数字信号处理器连接以连接LIN总线的LIN总线收发器、与数字信号处理器连接的FlexRay通信控制器及与FlexRay通信控制器连接以连接FlexRay总线的FlexRay总线驱动器，所述数字信号处理器是TMS320F2812处理器，该TMS320F2812处理器包括CPU及分别与CPU连接的XINTF接口（系统外部接口）、eCAN控制器及SCI接口（串行通信接口），所述CAN总线收发器与数字信号处理器的eCAN控制器连接，所述LIN总线收发器与数字信号处理器的SCI接口连接，所述FlexRay通信控制器与数字信号处理器的XINTF接口连接。
上述数字信号处理器通过协议转换软件将FlexRay总线上数据传送到CAN总线或LIN总线上、CAN总线上数据传送FlexRay总线或LIN总线上、LIN总线上数据传送到FlexRay总线或CAN总线上。
上述FlexRay通信控制器是MFR4300控制器，FlexRay通信控制器包括FlexRay存储器及分别与FlexRay存储器连接的FlexRay模块单元及外部主机接口，外部主机接口包括异步存储器接口及HCS12接口，异步存储器接口与数字信号处理器的XINTF接口连接，FlexRay模块单元与FlexRay总线驱动器连接。
上所述TMS320F2812处理器还包括分别与CPU连接的Flash存储器和DMA。
由于采用上述结构特征，本实用新型基于FlexRay总线的车载网关设备具有以下有益效果：
1、增加FlexRay网络接口，功能更加完善
由于本实用新型之基于FlexRay总线的车载网关设备设有与数字信号处理器连接以连接CAN总线的CAN总线收发器、与数字信号处理器连接以连接LIN总线的LIN总线收发器、与数字信号处理器连接的FlexRay通信控制器及与FlexRay通信控制器连接以连接FlexRay总线的FlexRay总线驱动器，在实现CAN网络和LIN网络之间通信的基础上，利用数字信号处理器的XINTF接口（系统外部接口）连接FlexRay总线电路部分，实现FlexRay网络、CAN网络、LIN网络三者之间的数据通信，可以应用在具有线控系统的汽车上，为实现未来智能化汽车提供前提条件。
2、高速率、高精度
本实用新型之基于FlexRay总线的车载网关设备中的数字信号处理器采用TI公司的TMS320F2812处理器，该款处理器是新一代32位定点数字信号处理器，每秒可执行1.5亿次指令，在一个周期内完成32位×32位的乘和累加运算，同时该款处理器具有128K×16位的Flash存储器和DMA控制，能够快速地实现高精度数据处理任务，相对现有其他微处理器来说，具有更高的速率和精度，增强车载网关设备的运算能力。
3、减少硬件电路使结构更加简单
通常的CAN网络节点一般通过CAN控制器和CAN收发器与数字信号处理器相连形成，并在CAN控制器和CAN收发器之间增加了一个高速光耦芯片抵抗电路的干扰。而本实用新型之基于FlexRay总线的车载网关设备在数字信号处理器内部集成了eCAN控制器，该eCAN控制器比一般的CAN控制器性能和功能更加强大。而CAN总线收发器是采用CAN电路隔离及CAN收发电路集成的高速收发器，因此使得CAN网络结构简单，减少硬件故障率，提高网关的稳定性。
下面结合附图和实施例对本实用新型基于FlexRay总线的车载网关设备作进一步的说明。
附图说明
图1是本实用新型基于FlexRay总线的车载网关设备的体系结构框图。
图2是FlexRay通信控制器结构框图。
图3是协议转换软件工作流程图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型基于FlexRay总线的车载网关设备包括数字信号处理器1、与数字信号处理器连接以连接CAN总线的CAN总线收发器2、与数字信号处理器连接以连接LIN总线的LIN总线收发器3、与数字信号处理器连接的FlexRay通信控制器4及与FlexRay通信控制器连接以连接FlexRay总线的FlexRay总线驱动器5，数字信号处理器简称DSP(Digital Signal Processing)。
所述数字信号处理器是TMS320F2812处理器，该TMS320F2812处理器包括CPU及分别与CPU连接的XINTF接口（XINTF接口即是系统外部接口）、eCAN控制器及SCI接口（SCI接口即是串行通信接口）。TMS320F2812处理器还包括分别与CPU连接的Flash存储器和DMA。所述CAN总线收发器与数字信号处理器的eCAN控制器连接，所述LIN总线收发器与数字信号处理器的SCI接口连接，所述FlexRay通信控制器与数字信号处理器的XINTF接口连接。FlexRay通信控制器是MFR4300控制器，FlexRay通信控制器包括FlexRay存储器及分别与FlexRay存储器连接的FlexRay模块单元6及外部主机接口（EBI）7，外部主机接口7包括异步存储器接口及HCS12接口，异步存储器接口与数字信号处理器的XINTF接口连接，FlexRay模块单元与FlexRay总线驱动器连接。
数字信号处理器通过协议转换软件将FlexRay总线上数据传送到CAN总线或LIN总线上、CAN总线上数据传送FlexRay总线或LIN总线上、LIN总线上数据传送到FlexRay总线或CAN总线上。
协议转换软件工作流程图请参见图3所示。车载网关开发软件平台是在windowsXP操作系统下，利用CCS软件构建DSP的集成软件开发环境。CCS开发环境简单易操作，可以直接编写C++文件，支持C源代码的调试。首选建立新工程，放入协议转换程序源代码和接口驱动程序库文件。再对此工程的各种汇编、编译和链接进行设置，确定无误后输出translation.out文件，放入DSP的RAM中进行在线调试，断点记录，确保软件算法稳定、可靠的实现目标系统的各个功能。最后将调试好的程序输入到DSP中Flash中。
网关软件模块驱动程序部分：CAN总线接口和LIN总线接口的初始化使用DSP提供的驱动程序。FlexRay总线控制器的初始化需要编写，编写过程：在模块配置寄存器MCR中设置使能位和单/双通道模式位，在协议操作控制寄存器POCR中写入CONFIG命令，对协议配置寄存器组PCRn设置协议参数，配置消息缓冲器和FIFOS的参数，最后将READY协议要求写入POCR寄存器中，使FlexRay模块进入FlexRay协议。
总线协议转换软件主要功能是协调FlexRay网络、CAN网络、LIN网络之间的数据交换过程，包括FlexRay总线上数据的接收和发送程序、CAN总线上数据接收和发送程序、LIN总线上数据的接收和发送程序。数字信号处理器收到FlexRay总线上数据请求后，从消息缓冲区读取数据并调用CAN或LIN发送程序，数据发送完成后回到主程序中，收到CAN总线上的数据请求后，从CAN邮箱中读取数据并调用FlexRay或LIN发送程序，完成后回到主程序；收到LIN总线上的数据请求后，从LINFOFO中读取数据并调用FlexRay或CAN发送程序，完成后回到主程序。
Claims (5)
1.一种基于FlexRay总线的车载网关设备，其特征在于，该车载网关设备包括数字信号处理器、与数字信号处理器连接以连接CAN总线的CAN总线收发器、与数字信号处理器连接以连接LIN总线的LIN总线收发器、与数字信号处理器连接的FlexRay通信控制器及与FlexRay通信控制器连接以连接FlexRay总线的FlexRay总线驱动器，所述数字信号处理器是TMS320F2812处理器，该TMS320F2812处理器包括CPU及分别与CPU连接的XINTF接口、eCAN控制器及SCI接口，所述CAN总线收发器与数字信号处理器的eCAN控制器连接，所述LIN总线收发器与数字信号处理器的SCI接口连接，所述FlexRay通信控制器与数字信号处理器的XINTF接口连接。
2.如权利要求1所述的基于FlexRay总线的车载网关设备，其特征在于，所述数字信号处理器通过协议转换软件将FlexRay总线上数据传送到CAN总线或LIN总线上、CAN总线上数据传送FlexRay总线或LIN总线上、LIN总线上数据传送到FlexRay总线或CAN总线上。
3.如权利要求2所述的基于FlexRay总线的车载网关设备，其特征在于，所述FlexRay通信控制器是MFR4300控制器，FlexRay通信控制器包括FlexRay存储器及分别与FlexRay存储器连接的FlexRay模块单元及外部主机接口，外部主机接口包括异步存储器接口及HCS12接口，异步存储器接口与数字信号处理器的XINTF接口连接，FlexRay模块单元与FlexRay总线驱动器连接。
4.如权利要求3所述的基于FlexRay总线的车载网关设备，其特征在于，所述TMS320F2812处理器还包括分别与CPU连接的Flash存储器和DMA。
5.如权利要求4所述的基于FlexRay总线的车载网关设备，其特征在于，所述FlexRay总线驱动器为TJA1080A驱动器。
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