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FlexRay在高带宽、实时性和可靠性等方面具有良好优势,被公认为是新一代的汽车总线标准,但是它配置的复杂性对其应用造成了巨大阻碍。静态段时隙 ID 分配是FlexRay 总线配置的关键内容,从集成了任务层和通信层设计的系统级角度出发,提出一种新的调度单元模型,在对调度单元的可行时隙 ID 空间进行界定和时延进行分析的基础上,利用分支界定法实现最小化系统整体端到端时延的时隙 ID 分配方案的求解。理论证明和实验分析都表明,该方法在优化系统整体的端到端时延方面是最优的。
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Journal on Communications
Nove
mber
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33
11
Vol.
33
No.
11
doi:10.3969/j.issn.1000
-
436
x
.2012.
11
.0
0
5
年
月
第
卷第
期
通
信
学
报
汽车电子系统是一个典型的分布式实时系统,
ECU 包含的应用任务之间通过 FlexRay、CAN 总线
等实现相互通信和协作,以完成各种智能控制功
能。在汽车总线通信技术中,虽然目前 CAN 的应
用最广泛,但是由于其事件触发特性带来的时间不
可确定性以及只能提供最高 1Mbit/s 的传输速度,
因此不适用于对带宽、时间确定性和可靠性等方面
要求高的线控(x-by-wire)等复杂应用
[1]
。FlexRay
是一种时间触发类型的总线技术,在高带宽、实时
最优的 FlexRay 静态段配置算法
谢勇,李仁发,阮华斌,彭鑫
(湖南大学 嵌入式系统及网络实验室,湖南 长沙 410082)
摘 要:FlexRay 在高带宽、实时性和可靠性等方面具有良好优势,被公认为是新一代的汽车总线标准,但是它
配置的复杂性对其应用造成了巨大阻碍。静态段时隙 ID 分配是 FlexRay 总线配置的关键内容,从集成了任务层
和通信层设计的系统级角度出发,提出一种新的调度单元模型,在对调度单元的可行时隙 ID 空间进行界定和时
延进行分析的基础上,利用分支界定法实现最小化系统整体端到端时延的时隙 ID 分配方案的求解。理论证明和
实验分析都表明,该方法在优化系统整体的端到端时延方面是最优的。
关键词:FlexRay 总线;汽车电子系统;总线配置;分支界定法
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1000-436X(2012)11-0033-08
Optimal configuration algorithm for static segment of FlexRay
XIE Yong, LI Ren-fa, RUAN Hua-bin, PENG Xin
(Embedded Systems&Networking Laboratory, Hunan Univers ty, Changsha 410082, China)
Abstract: FlexRay, which could provide high data bandwidth, time determinism and reliability, was recognized as the
standard of the next generation automotive buses, but the complexity of the configuration hindered its wide application in
automotive electronics systems. Slot ID assignment of static segment was the key part of its configuration. Started
from the system-level point of view, a new system-level scheduling unit model was defined. Based on confining the ia-
ble slot IDs and analyzing delay for each scheduling unit, a branch and bound-based searching was carried on to search
the optimal slot ID assignment plan that realized the minimization of system’s end-to-end delay. Both theoretical proving
and experimental results show that the slot ID assignment method is optimal in optimizing system’s end-to-end delay.
Key words: FlexRay bus; automotive electronic systems; bus configuration; branch and bound
收稿日期:2011-09-05;修回日期:2012-04-12
基金项目:国家自然科学基金资助项目(61173036);湖南省研究生科研创新基金资助项目 (CX2010B140)
Foundation Items: The National Natural Science Foundation of China (61173036); The Innovation Foundation for Postgraduate of
Hunan Province (CX2010B140)
1 引言
近年来,随着嵌入式技术、通信技术等在汽车
电子系统中的广泛应用,车内电子器件的数量急剧
增加。如在一些高档轿车中,有将近 70 个电子控
制单元(ECU, electronic control unit)通过各种总线
进行多达 2 500 个信号的传输
[1,2]
。故在实时性、安
全性和可靠性方面,汽车电子系统的设计正面临着
巨大的挑战。
FlexRay
FlexRay
IDSID, slot ID FlexRay
deadline
SID
SID
SU, scheduling unit
SU SID SID
ECU SID ECU SU
SID
B&B, branch and bound
SID
1
34
33
2 FlexRay 总线介绍和调度单元模型
2.1 FlexRay 总线介绍
FlexRay
10Mbit/s FlexRay
2
1
CSS
SLOT={slot
1
, slot
2
,
slot
i
}, 1slot
i
nn
S
ECU ECU
ECU
ECU
S
ECU SID ECU
SID ECU
ECU
ECU SID ECU
SID [3] FlexRay
2.2 调度单元模型
ECU
FlexRay
ECU
[4]
SU
i
t
i
SU
, c
i
t
, c
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i
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