flexray總線協(xié)議在計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的應用研究

1、Flexray總線協(xié)議在計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的應用研究,,開題報告的主要內(nèi)容,1.課題背景及研究意義 2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀3.該領域目前存在的問題4.技術路線 5.論文要做的工作及已完成的工作6.論文進展表7.參考文獻,課題背景及研究意義,背景　　 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是基于現(xiàn)代通信技術,現(xiàn)代計算機技術的一項高技術控制系統(tǒng)，是鐵路行車指揮自動化控制系統(tǒng)的一個重要組成部分。它與列車控制系統(tǒng)（CTCS）,列車調(diào)度集

2、中系統(tǒng)系統(tǒng)(CTC) 等一起正確地高效率地指揮列車運行，同時保障了列車通過車站時的安全。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)不僅要求具有高度的安全性,可靠性,可用性,還要有快速強大的數(shù)據(jù)處理能力，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)部各模塊之間以及計算機聯(lián)鎖和其它各系統(tǒng)之間要相互傳輸大量的數(shù)據(jù)協(xié)同工作。 Flexray 總線是由世界上主要汽車生產(chǎn)廠商和半導體廠商共同推出的車載控制器間的通訊協(xié)議, 用于適應未來汽車上各種設備的控制, 并建立一種可檢測的

3、可靠的高速通訊體系。它的出現(xiàn), 彌補了既有總線協(xié)議應用在汽車線控系統(tǒng)或者同安全相關的系統(tǒng)時容錯性和傳輸速率太低的不足, 被譽為是可以逐步取代C AN 協(xié)議的新一代的汽車總線。,課題背景及研究意義,意義　 Flexray 總線作為一種新的高速可靠的通信協(xié)議，其本身具有下列特點： （1）數(shù)據(jù)傳輸速率高。單通道最大數(shù)據(jù)傳輸率為1 0 Mb / s。雙通道可達到 20M 的速率，而C AN 的最大傳輸速率只有1 Mb

4、 / s 。 （2）容錯能力強。Flexray 提供一個可供選擇的的監(jiān)視器叫BusGuardian , 可以根據(jù)需要將通信控制器和網(wǎng)絡斷開.此外, Flexray作為一個雙信道系統(tǒng)運行時可以通過冗余網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù), 來提高系統(tǒng)的可靠性。 （3）通信方式彈性。Flexray 總線為時間兼事件觸發(fā)網(wǎng)絡系統(tǒng)?？梢赃M行實時和非實時的數(shù)據(jù)傳輸，可以極大的滿足車輛上各種系統(tǒng)的需求。 Fl

5、exRay具有可靠性高，實時性強，數(shù)據(jù)傳輸速率高等特點，將其優(yōu)勢應用于工業(yè)化計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，提高系統(tǒng)的實時性，可靠性和安全性，為鐵路信號的信息化發(fā)展提供有力的支持。,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,在國外，F(xiàn)lexRay總線的研究以及對FlexRay總線的實際應用已初具規(guī)模。 2000年9月, 寶馬和Daimler&Chrysler聯(lián)合大眾、FreeScale、Fujitsu等汽車制造商和半導體生

6、產(chǎn)商成立了FlexRay聯(lián)盟,并于2005年發(fā)布了針對汽車線控技術應用的FlexRay總線協(xié)議。 FreeScale公司2002年著手開發(fā)F1exRay控制器，相繼推出了MFR4200，MFR4300，MFR4310。并推出了基于2．1版協(xié)議的集成FlexRay模塊和16位S12X核心的第一款微控制器產(chǎn)品一一MC9S12XFR； 2006年，F(xiàn)ujitsu公司,富士通推出了兩款具有集成RexRay的FR

7、系列32位微控制器MB8812lA以及富士通的32位閃存微控制器9lF467DA。 2007年，首次采用了FlexRay總線的寶馬5系新款SUV成為世界上首款實際裝備FlexRay通信系統(tǒng)的車型。2009年，德國奧迪也在新款“AudiA8"上使用了FlexRay總線技術。2010年，寶馬新crossover車型F3的電子輔助駕駛系統(tǒng)等安全設施中仍采用FlexRay總線作為系統(tǒng)網(wǎng)絡系統(tǒng)。,國內(nèi)外研

8、究現(xiàn)狀,國內(nèi)目前在FlexRay領域的研究和應用才剛剛起步，主要集中在高校及科研所如清華大學，同濟大學和中國科學院電工研究所等，并在研究FlexRay協(xié)議規(guī)范實時性和可靠性方面取得了一定的成果。個別國內(nèi)汽車企業(yè)如吉利汽車研究院雖然開始建立研究和應用FlexRay總線的部門，但仍處于觀望和學習的狀態(tài)，尚未投入到應用。,該領域目前存在的問題,1.計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)采用CAN總線進行通信。CAN總線通信采用的是基于優(yōu)先級仲裁機制，響應突發(fā)事件能力

9、強，但會出現(xiàn)多個消息同時申請總線使用權的沖突情況，降低低優(yōu)先級消息的實時性；CAN的數(shù)據(jù)傳輸速率為最高為1Mbps，并且除了低速容錯CAN以外的CAN都不具備容錯功能。 2.計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)采用Profibus總線進行通信。Profibus總線數(shù)據(jù)傳送速度可在9.6kbps~12Mbps范圍內(nèi)；在傳輸控制和沖突檢測上稍遜色于CAN總線；協(xié)議過于復雜，現(xiàn)場調(diào)試初期經(jīng)常需要進行大量參數(shù)的調(diào)整。 3.目前尚未有將F

10、lexray總線應用于計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中的先例，本論文將進行初探 。,該領域目前存在的問題,3.1 Flexray總線基于周期循環(huán)進行通信，通信循環(huán)包括靜態(tài)段和動態(tài)段，分別基于TDMA實現(xiàn)時間觸發(fā)和基于FTDMA靈活觸發(fā)，如何保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。,該領域目前存在的問題,3.2 信號設備狀態(tài)信息包括信號機，道岔，軌道的狀態(tài)信息等計算機聯(lián)鎖通信數(shù)據(jù)如何完整，有效，可靠地通過FlexRay協(xié)議數(shù)據(jù)幀配置進行傳輸。,技術路線,技術路線,Fl

11、exray網(wǎng)絡采用總線拓撲形式 道岔，信號，軌道等全電子執(zhí)行單元作為Flexray網(wǎng)絡子節(jié)點，聯(lián)鎖主機作為主控節(jié)點。 子節(jié)點將信號設備狀態(tài)信息等計算機聯(lián)鎖通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過Flexray網(wǎng)絡實時高速的傳輸至主節(jié)點；主節(jié)點接收并處理這些信息后給各個子節(jié)點發(fā)送控制命令；子節(jié)點收到控制命令后，通過全電子執(zhí)行單元進行相應信號，軌道及道岔動作。,論文要做的工作,（1）Flexray總線通信板的設計（2）Flexray總線參

12、數(shù)的配置（系統(tǒng)參數(shù)，節(jié)點參數(shù)）（3）計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)通信研究,論文進度表,2012.10-2013.02 Flexray通信板設計調(diào)試初步通信2013.03-2013.11 計算機聯(lián)鎖全電子執(zhí)行層Flexray通信研究2013.12-2014.01 完成論文初稿2014.02-2014.05 論文定稿,參考文獻( References),[1]高繼祥. 鐵路信號運營基礎，中國鐵道出版社.1998[2]趙志

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