利用TJA1080的FlexRay总线接口设计

利用TJA1080的FlexRay总线接口设计

关键词  FlexRay 总线  TJA1080  C5509

引言

1  FlexRay总线及其控制器

TJA1080FlexRay总线是一种全新的总线系统。其主要特性有：

①  支持双通信通道，每个通道的速度均达到10 Mbps。与CAN协议相比，可用的带宽提高了10～40倍。　　②  总线数据的访问是基于同步时基的。该时基通过协议自动建立和同步，并提供给应用层。时基的精确度介于0.5 μs和10 μs之间。由于采用同步时基，消息在通信周期中拥有固定位置，接收器已经提前知道了消息到达的时间，因此可以可靠、准时地传送安全应用相关的信息。　　③  FlexRay总线提供消息冗余传输和非冗余传输两种选择，系统可以进行优化，以提高可用性或吞吐量。用户无需调整现有节点中的软件就可以扩展整个系统；同时，支持总线或星型拓扑结构。FlexRay总线提供了大量配置参数（如通信周期的持续时间、消息长度等），可以支持对系统进行调整，以满足不同应用场合的需求。　　④  FlexRay总线在重负载下可以关闭部分节点，使其仅接收数据而不发送数据，减少数据重发次数，使得总线负载很快下降。

FlexRay总线的这些特性使其可以替代CAN总线,适合车载骨干网络、分布式控制系统以及安全系统等应用场合。目前，已有多家公司生产FlexRay总线控制器。本文选用恩智浦半导体公司的TJA1080总线控制器，介绍其内部结构以及与DSP的软硬件连接方法。

TJA1080总线控制器的内部结构如图1所示。从图中可以看出，TJA1080总线控制器主要由状态机、信号路由器、输入/输出管理模块、收发模块以及发送器等组成。

TJA1080的温度检测模块用于检测设备温度，超过一定温度将自动关闭总线收发。唤醒模块负责将处于SLEEP状态的总线节点唤醒，但超过一定时间仍无数据收发后重新进入SLEEP状态，从而降低整个系统功耗。总线失效检测器负责检测整个总线的状态，当发现总线负载较重时，将自动关闭发送器，此时该节点只能接收数据而不能发送数据，这样总线上的数据帧将很快被相应节点接收，迅速减轻总线负载。低功耗收发模块负责低功耗工作模式下数据的收发，采用减少数据重发机制，虽然降低了数据安全性，但同时也降低了整个系统功耗；配合温度检测模块，可以从软件上实现降低总线温度。

主机对TJA1080的管理主要是通过输入/输出管理模块进行数据的收发操作，下面结合DSP介绍接收数据的软硬件实现方法。

2  系统硬件结构

3  TJA1080与C5509的硬件设计

将缓冲串口的数据输入（DR）和帧同步输入（FSR）同时与UART的发送数据线相连，这是因为UART的串行数据线既有数据信息，又有帧信息。而此时UART的接收数据线与缓冲串口的数据输出线相连。

为了以8N1格式（8个数据位，没有奇偶校验位，1位停止位）给UART发送1位数据，发送器应该分为两个部分： 第一部分包含9个16位的字，是起始位和8个数据位；第二部分包含2个8位的字，是停止位。其他UART的格式可以通过调整帧字的数量来实现。当以16位数据发送UART时，UART的“1”被编码为0xffff，“0”被编码为0x0000。停止位编码为8位字，以便调整为1.5位停止位，以适应可能需要的其他UART格式设置。数据传输的时序如图4所示。

4  TJA1080与C5509的软件设计

5  总结

本文详细介绍了基于C5509和TJA1080的总线控制器连接设计方法。使用C5509的缓冲串口连接总线控制器TJA1080，实现FlexRay总线的数据收发；使用TJA1080模块的串口对数据操作。整个系统连接简单，实用性强。

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