FlexRay總線在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、鐵路計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)作為一種實(shí)時(shí)的安全苛求系統(tǒng),對實(shí)現(xiàn)鐵路的安全高效運(yùn)行發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)主要經(jīng)歷了機(jī)械聯(lián)鎖控制、6502電氣集中聯(lián)鎖控制、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制和全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制4個(gè)發(fā)展階段。全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)合幾十年的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)以及現(xiàn)代電子技術(shù)的成果,具有高可靠性、高安全性和智能性的特點(diǎn)。在當(dāng)前的全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖中全電子執(zhí)行層和安全聯(lián)鎖邏輯層之間采用 RS485總線或 CAN總線等現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)安全信息地傳

2、輸。2000年由 BMW、DaimlerChrysler、Philips、Freescale、Bosch等公司組成的FlexRay聯(lián)盟制定了新一代車載網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議—FlexRay總線。它的出現(xiàn)滿足了車內(nèi)控制應(yīng)用的通信需求,提高了汽車的操縱性,可靠性和舒適度。
　　本文介紹了FlexRay總線以及計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并對FlexRay總線的主要特性進(jìn)行了分析,包括總線的物理傳輸、通信機(jī)制、幀結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)群啟動與喚醒、時(shí)鐘同

3、步及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的CAN等現(xiàn)場總線相比,FlexRay總線具有通信速率高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)及有效數(shù)據(jù)容量大等方面巨大的優(yōu)勢,而且它支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整。論文在分析了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的總體架構(gòu)后,提出了一種基于FlexRay總線的全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖冗余總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。同時(shí)設(shè)計(jì)了以單片機(jī)Atmega128L為微控制器、MFR4200為總線控制器和TJA1080為總線驅(qū)動器的總線節(jié)點(diǎn)接口硬件電路。在此基礎(chǔ)上,論文給出了節(jié)點(diǎn)初始化配

4、置流程、節(jié)點(diǎn)通信流程、數(shù)據(jù)接收發(fā)程序以及節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)和節(jié)點(diǎn)喚醒流程。課題中構(gòu)建了FlexRay總線通信電路可靠性數(shù)學(xué)模型,并對其進(jìn)行了可靠度的數(shù)學(xué)計(jì)算。此外,對計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中FlexRay總線通信進(jìn)行了安全性分析。由于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中傳輸安全信息的通信網(wǎng)絡(luò)必須具有故障—安全特性,論文對全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中FlexRay總線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了故障—安全保障研究。在保障系統(tǒng)生存性上,冗余FlexRay總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)故障—安全的基礎(chǔ)。同