数据转换/信号处理中的CAN/FlexRay网关的设计与实现
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2020-10-20
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数据转换数据转换/信号处理中的信号处理中的CAN/FlexRay网关的设计与实现网关的设计与实现
摘要：为了解决CAN网络和FlexRay网络之间的数据共享问题，提出了一种CAN/FlexRay网关设计方案。通过对
两种网络的分析和研究，设计实现了基于处理器的网关的硬件和软件。 该网关完成了CAN网络和F1exRay
网络的互联，实现了不同网络设备的数据共享问题。 0引言 CAN网络因其实时性。无破坏仲裁和多主
多从等优越特性成为汽车控制网络的首要选择，但随着汽车电子技术及网络技术的不断发展，CAN网络的传输
模式过于简单并受传输速率的限制，难以满足日益发展的车载信息设备对大数据量。高可靠性等方面的要求。
作为新一代现场总线接口标准的FlexRay则具有突出的可靠性。实时性和高传输
摘要：为了解决CAN网络和FlexRay网络之间的数据共享问题，提出了一种CAN/FlexRay网关设计方案。通过对两种网络
的分析和研究，设计实现了基于处理器的网关的硬件和软件。
该网关完成了CAN网络和F1exRay网络的互联，实现了不同网络设备的数据共享问题。
0引言
CAN网络因其实时性。无破坏仲裁和多主多从等优越特性成为汽车控制网络的首要选择，但随着汽车电子技术及网络技
术的不断发展，CAN网络的传输模式过于简单并受传输速率的限制，难以满足日益发展的车载信息设备对大数据量。高可靠
性等方面的要求。作为新一代现场总线接口标准的FlexRay则具有突出的可靠性。实时性和高传输速率等优点。在经过不断的
发展和验证后，FlexRay总线标准已经日益成熟，目前已经开始应用在行驶动态管理系统和发动机管理系统中。
随着汽车系统化。信息化进程不断推进，FlexRay总线的应用不断增加，因此cAN和FlexRay两个网络之间不可避免地需
要进行数据交换，需要一个工作在CAN网络和FIexRav网络之间的设备。目前CAN/FlexRay总线网关设计在国外技术相对成
熟，并已经普及到一些中高档次的汽车上，但国内还尚未正式在行业内进行应用，因此研究并开发这一技术在技术上和应用上
都具有深远的意义。
1 CAN总线介绍
上世纪80年代末，德国博世公司开发了一种串行通信协议CAN并成为了国际标准，实现了汽车中控制单元和测试设备之
间的实时数据交换。CAN总线与其他总线相比，具有突出的可靠性。实时性和灵活性。最重要的是，目前全球有20多家CAN
总线协议控制器芯片生产厂商，产品种类繁多，这一切导致了cAN总线的成本很低，且具有极高的总线利用率。CAN总线的优
点十分突出，因此得到了广泛的应用。
2 FlexRay总线介绍
FlexRay是戴姆勒克莱斯勒公司的注册商标，在FlexRay联盟（FlexRay Consonium）的推进下，FlexRay不断标准化，
并成为新一代汽车内部网络通讯协议。FlexRay总线是一种高速可确定性的，具备故障容错的总线系统，其主要应用在与确定
性和故障容错有密切关系的电子设备上，是一种更可靠的高速汽车网络系统。
FlexRay总线传输速率最高比CAN总线高20倍，并且符合TDMA（Time Division Multiple Access）的原则，因此总线访问
完全是确定的。FlexRay总线实现双通道故障容错，以及带宽可以静态。动态分配，提高了应用的可靠性和灵活性。
3网关的实现
CAN/FlexIhy网关作为CAN网络和FlexRay网络中间件，完成了两者协议或数据之间的转换，也就是将传输信息重新封装
且满足目标网络协议的要求。
CAN网络和FlexRay网络都只是支持OSI（0pen SystemInterconnection）模型中的第一层和第二层，CAN/FlexRay网关
必须能够接收和发送两个网络上的数据，因此在传输层完成CAN网络和FlexRay网络的数据交换即可实现网关功能，如图l所
示。
3.1网关的硬件实现CAN/FlexRay网关由三部分组成：CAN网络接口。FlexRay网络接口和数据处理单元。其中C舢
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