硅技术实现 - FlexRay在高速汽车网络系统中的应用

　　作为汽车控制架构中日益重要的组成部分，FlexRay技术为半导体公司开辟了一个崭新的市场。当然，具备性能更优、带宽更高的芯片是必需的，但半导体公司也必须及时作出重要的战略决策。为争夺FlexRay市场份额，芯片公司必须做出决定，是扩展现有芯片(大部分可能为支持CAN而设计)的性能，还是遵循平台策略，以创建真正专用的FlexRay系列芯片。

　　基本上有两个硅组件必需要考虑，即收发器和逻辑电路，前者在总线上发送和接收数据，而后者则包括基本的微控制器功能及专门针对FlexRay的通信控制。

　　在过去，收发器通常相对比较简单，但是，FlexRay拓扑的灵活性及实现事件触发或时间触发的操作模式对收发器意义重大。下面列举其中一部分：

　　10Mbps的数据处理速率;

　　支持FlexRay节点和有源星型拓扑;

　　提供电源管理功能，提高ECU效率;

　　为时间驱动和事件驱动模式集成两个专用的控制输入;

　　支持本地和远程唤醒功能;

　　提供错误检测;

　　符合汽车行业的严格规范要求(例如ESD和EMC领域，同时涉及上述各个方面)。

　　集成化解决方案

　　在收发器和微控制器实现的基本控制功能之间，是专门针对通信和FlexRay协议的控制功能。实现该功能的方法有两个，其一是单独在通信控制器IC上实现，另一是将其集成到MCU架构中，但这要求采用FlexRay的平台策略。

　　后者在性能、可靠性和成本方面都有优势。将MCU和通信控制器集成到一块芯片上，可减少部件数量，降低组件成本并缩短工程设计时间，而且还有允许内存共享等其他优势。当微控制器和通信控制不要求单独的内存时，设计者甚至可以在降低系统成本的同时，在芯片上实现更多的性能。将FlexRay控制器集成到MCU架构的另一个优势是可以在硬件或软件上实现分区。这使FlexRay真正实现灵活性和可扩展性。

　　汽车行业决定起草FlexRay标准时采用一种灵活的方法，这对实现FlexRay MCU硅片具有重要意义。

　　首先，要求具有相当大的计算能力。当今汽车应用中常用的大多数8位或16位MCU最终都将被淘汰，32位MCU架构会比较合适。

　　如上所述，车内网络在可预见的将来并不统一。因此，除了支持FlexRay v2.1规范以外，最适合网关应用的MCU必须集成多个LIN 2.0和CAN 2.0B控制器，并为媒体定向系统传输(MOST)总线和以太网做好准备。

　　随着汽车越来越多地使用电子设备和软件来体现产品差异，省电也相当重要。可以通过提供各种电源模式或选择性地开关外围设备，将能耗调整到实际需要的MCU成为首选，因为将来内存需求还会增加，从组件成本及性能角度考虑，统一内存架构更为重要。

　　飞利浦SJA2510 FlexRay微控制器拥用32位ARM968E核心，最高频率可达80MHz;一个完整集成FlexRay v2.1的双通道控制器，六个CAN控制器，八个LIN主控制器和多种高级电源模式。

　　此外，该公司的TJA1080 FlexRay收发器也与上述收发器特征相当匹配。TJA1080是唯一可以同时以无源总线模式和星型模式操作的收发器。

　　严格的规范已准备就绪，一些基于FlexRay的系统也即将部署，因此，汽车和半导体公司都在考虑线控技术。安全性是部署线控时的首要考虑因素，FlexRay的规范将包括一个监控总线访问的总线监控器，这样在传输过程中就不会丢失或损坏数据。

　　FlexRay联盟仍在定义总线监控器的概念。中央总线监控器和分布式总线监控器概念也在考虑中。规范完成后，会在硅上实现该概念，但预期于2006年实施的FlexRay应用将不需要总线监控器。同时，我们将会看到，由FlexRay实现的便利性、控制和安全功能会越来越多。当线控时代到来时，FlexRay将是一项经过充分测试及实际验证的较为成熟的技术。