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接口,总线,驱动相关技术文章基于车电的RapidIO接口FlexRay接口和CAN接口设计
为提高集成架构中车电总线通信速率，结合综合化处理系统项目要求，采用双总线结合的方式，利用CAN总线和FlexRay总线实现功能及搭配上的互补，提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的总线接口单元设计方案。通过FPGA完成CAN总线控制器、FlexRay总线控制器、RapidIO总线接口等模块功能，实现高速接口的控制和扩展，并使模块接口具备可配置能力。测试结果表明，CAN接口及FlexRay接口在指定的波特率下均工作正常，满足项目要求的各项性能指标。
1 概述
CAN总线是一种有效地支持分布式控制或者实时控制的串行通信网络，具有多主机、高性能以及高可靠性。然而随着汽车电子技术的发展，早期的CAN总线已经不能很好地解决众多电子设备之间的实时通信问题。由FlexRay联盟制定的FlexRay协议标准成为一种理想的解决方案。FlexRay通讯协议运用于可靠的车内网络中，是一种具备故障容错的高速汽车总线系统。作为一种灵活的车载网络系统，FlexRay具有高速、可靠及安全的特点，它不仅能简化车载通信系统的架构，而且有助于汽车电子单元获得更高的稳定性和可靠性。FlexRay在物理上通过2条分开的总线进行通信，每一条的数据速率是10 Mb/s。CAN网络最高性能极限为1Mb/s，而FlexRay总数据速率可达20Mb/s。FlexRay还能够提供很多网络所不具有的可靠性特点，尤其是FlexRay具备的冗余通信能力，通过硬件可实现完全复制网络配置，并进行进度监测。CAN总线和FlexRay总线两者在功能及搭配上可实现互补。FPGA在数字电路设计上非常灵活且性能强大，在不改变外围电路的情况下，可以编写不同的片内电路逻辑，以实现不同功能或进行功能扩展。
本文提出的车电总线接口单元综合考虑用户的具体需求，保留CAN总线作为卫星导航设备接口总线，其余接口总线采用高速的FlexRay总线，既兼容较低速接口的通信速率要求，又满足高速总线接口的需要，将CAN和FlexRay总线结合在一起，基于FPGA，使成本与效益最大化。
2 车电总线架构
本文综合化处理系统项目中处理系统采用多处理器结构，板间通信数据量较大。若采用PCI总线进行信号传输则由于PCI总线带宽有限，当数据量较大时容易形成通信瓶颈，且PCI总线不支持点对点传输。若选用以太网，则传输速率较低，软件开销较大，且高带宽带来的高成本使它在系统内互连时缺乏吸引力。结合项目采用高速实时总线的具体要求，最终选择基于VPX架构的RapidIO总线进行通信传输。VPX总线采用高速串行总线技术替代VME总线的并行总线技术，支持更高的背板带宽。其交换式结构使得系统整体性能不再受主控板的控制，提高了系统的整体性能。通过串行RapidIO(SRIO)转换，完成了RapidIO-CAN、RapidIO-FlexRay协议转换功能，实现了车电总线与任务总线(RapidIO)的无缝连接，进而满足了处理系统项目高速、多处理器、实时的通信传输要求。
