基於FlexRay總線的仿真方法
2023-05-17 10:21:41
基於FlexRay總線的仿真方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於FlexRay總線的仿真系統，它由微控制器、至少一個FlexRay控制器和USB模塊組成，微控制器與至少一個FlexRay控制器連接，每個FlexRay控制器分別連接至FlexRay總線，微控制器通過USB總線與PC機進行數據傳輸，從而實現基於PC的FlexRay報文收發，在PC機上運行仿真內核，仿真內核可以同時虛擬多條FlexRay總線，用戶可以為每條虛擬FlexRay總線上的仿真FlexRay節點編寫代碼，從而使得每個虛擬的FlexRay節點都能和與其相連接的真實的FlexRay總線上的節點進行通信。
【專利說明】基於FIexRay總線的仿真方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子【技術領域】的仿真系統，特別涉及一種基於FlexRay總線的仿真系統。
【背景技術】
[0002]FlexRay是一種用於汽車的高速可確定性的,具備故障容錯的總線系統，FlexRay通過在確定的時間槽中傳遞信息，以及在兩個通道上的故障容錯和冗餘信息的傳送，滿足了新的x-byiire系統設計思想的對信息傳送速度尤其是故障容錯與時間確定性的不斷增加的需求。在FlexRay總線的開發過程中，為了驗證某個節點的功能，通常需要將總線上與此節點交互的其他沒有的節點通過計算機虛擬出來，並與真實的網絡一起通信，從而對充分驗證被測節點的各項性能，和整個網絡的性能。
[0003]通常的做法是使用USB轉FlexRay的接口卡，將FlexRay總線與計算機連接起來，在上位機上，通過USB接口，周期性地往FlexRay總線上發送需要仿真的節點所發送的報文，以達到模擬節點的目的。這樣的方法的缺陷是:無法管理多個虛擬節點的報文收發的邏輯、無法處理節點的特殊行為，比如發送事件報文，或是以一定的邏輯發送報文等。
【發明內容】
[0004]本發明的目的，就是為了克服基於PC機仿真FlexRay總線中虛擬節點的困難，在上位機構建了一個仿真環境，可以仿真任意個虛擬FlexRay節點，並通過USB線實時地與真實的FlexRay總線進行數據通信。
[0005]本發明提供的具體技術方案如下:
[0006]基於FlexRay總線的仿真方法,使用微控制器與至少一個FlexRay控制器連接,每個FlexRay控制器分別連接至FlexRay總線上，微控制器通過USB總線與PC機進行數據傳輸從而實現FlexRay報文的收發,在PC機上執行仿真,使PC虛擬的每一個仿真FlexRay節點都有自己的行為。
[0007]基於FlexRay總線的仿真方法，包括硬體電路，下位機程序和上位機程序。
[0008]基於FlexRay總線的仿真方法,所述的硬體電路由微控制器、至少一個FlexRay控制器、USB模塊組成；微控制器與至少一個FlexRay控制器連接,每個FlexRay控制器連接一個FlexRay收發器,每個FlexRay收發器均連接至一根獨立的FlexRay總線上。
[0009]基於FlexRay總線的仿真方法,所述的FlexRay控制器在總線上監聽到FlexRay報文或是錯誤幀後，將監聽的數據反饋給微控制器，微控制器將其讀入本地報文接收緩衝區，並將接收緩衝區內的數據通過USB模塊上傳至PC機。
[0010]基於FlexRay總線的仿真方法，所述的USB模塊接收到上位機的命令後，對微控制器進行配置，包括FlexRay總線參數的配置等等。
[0011]基於FlexRay總線的仿真方法,所述的每一個仿真FlexRay節點都有相關的代碼編寫接口，通過編譯得到可執行代碼，並經由仿真引擎調用執行。[0012]基於FlexRay總線的仿真方法,所述的每一個仿真FlexRay節點都可以接收到通過USB接口上傳的總線報文，通過每個節點相應的可執行代碼的邏輯以決定仿真FlexRay節點對於總線上的FlexRay事件的反應，需要仿真節點發送的報文將通過仿真內核傳輸給USB接口並下發到下位機硬體電路，並經由下位機的FlexRay模塊發到總線上。
[0013]基於FlexRay總線的仿真方法，它的優勢在於，1、設計合理，結構清晰，可以虛擬任意個節點，節點與節點是完全獨立，互不影響的；2、可以通過軟體模擬節點的任何行為，包括周期性報文的發送和事件報文的發送等等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施方法中上下位機連接的總架構圖
[0015]圖2為本發明實施方法中硬體電路的執行邏輯
[0016]圖3為本發明實施方法中仿真引擎的執行邏輯
[0017]圖1 中，微控制器(101)，FlexRay 控制器(102)，FlexRay 收發器(103)，FlexRay總線 FlexRayH (104)，FlexRay 總線 FlexRayL (105)，USB 模塊(106)，PC 機(109)，下位機硬體電路(110)，USB線(111)，總線上的其他節點(112)
[0018]圖2中，FlexRay控制器接收緩衝區(201)，FlexRay控制器發送緩衝區(202)，本地FlexRay發送緩衝區(203 )，本地FlexRay接收緩衝區(204 )，測試引擎(205 )，報文USB發送緩衝區(208)，報文USB接收緩衝區(209)，計算機CPU (211)，FlexRay總線仿真應用程式(212)
[0019]圖3 中，虛擬 FlexRay 總線 FlexRayH (301)、虛擬 FlexRay 總線 FlexRayL (302)，仿真引擎(303)，虛擬節點(304)，USB驅動程序(305)，仿真節點已編譯代碼(306)，仿真節點原始碼(307 )，編譯過程(308 )
【具體實施方式】
[0020]在圖1中，下位機硬體電路(110)包含微控制器(101)、USB模塊(106)和FlexRay收發器(103)，下位機硬體電路(110)通過USB線纜(111)連接至PC機(109)，同時通過FlexRay總線FlexRayH (104)和FlexRayL (105)連接至總線上的其他節點(112)。
[0021]總線上的其他節點(112)內部集成FlexRay收發器(103)。
[0022]微控制器(101)連接至少一個FlexRay控制器(102)，每個FlexRay控制器的TX引腳與RX引腳分別連接FlexRay收發器(103)的TX引腳和RX引腳，FlexRay收發器的FlexRayH連接至 FlexRay 總線 FlexRayH( 104), FlexRay 收發器的 FlexRayL連接至 FlexRay總線的 FlexRayL (105)。
[0023]微控制器(101)，內部集成CPU和內存，與一個或多個獨立的FlexRay控制器相連；或是內部集成一個或多個FlexRay控制器；圖1顯示的是微控制器內部集成一個FlexRay控制器(102)的情形。
[0024]FlexRay控制器(102),作為FlexRay總線的協議轉換晶片，負責將FlexRay總線上的報文和錯誤幀等信息反饋給微控制器，每一個FlexRay控制器都有與FlexRay收發器相連的TX和RX引腳。
[0025]在圖2中，下位機硬體電路(110)通過USB線纜(111)連接至PC機(109)，PC機(109)包含至少一個中央處理器(211)，PC機(109)內部運行FlexRay總線仿真應用程式
(212)。
[0026]下位機硬體電路(110)通過連接FlexRay總線FlexRayH (104)和FlexRay總線FlexRayL (105)與其他節點進行通信。
[0027]下位機硬體電路(110)接收來自FlexRay總線的報文的流程是,其FlexRay控制器(102)通過FlexRay收發器(103)監聽到FlexRay報文後，將其緩存至內部的FlexRay接收緩衝區(201)，並通知微控制器(101)，微控制器(101)通過調用接收函數(204)將收到的報文保存到報文USB接收緩衝區(209)，通過USB模塊(106)將這些數據上傳至PC機(109)。
[0028]下位機硬體電路(110)的發送流程是，下位機微控制器(101)從報文USB發送緩衝區(208)中讀取來自USB模塊(106)的要發送的報文數據，再通過發送函數(203)將需要發送到總線上的報文放入FlexRay控制器(102)的FlexRay發送緩衝區內，經由FlexRay控制器(102)通過 FlexRay 收發器(103)發送到 FlexRay 總線的 FlexRayH (104)和 FlexRayL
(105)上。
[0029]在圖3中，上位機內部運行的FlexRay總線仿真應用程式(212)通過USB驅動程序(305)連接至USB線纜(111)，從而與下位機硬體電路(110)之間建立起USB通信。
[0030]上位機FlexRay總線仿真的流程是,通過編輯每個仿真節點的源碼，得到仿真節點源碼文件(307)，通過編譯器編譯(308)後，得到仿真節點已編譯的可執行代碼(306)，通過仿真弓丨擎(303 )加載所有仿真節點(304 )的可執行代碼(306 )以運行虛擬網絡的仿真；通過虛擬的 FlexRay 總線 FlexRayH (301)和 FlexRayL (302)，從 USB 接口(305)中讀取下位機上傳的FlexRay報文，並提交給各個虛擬節點(304)，虛擬節點(304)根據收到的報文和其他相關狀態判斷當前應該採取的執行步驟執行，當需要向真實總線發送報文時，將報文數據發送到虛擬FlexRay總線上，再由USB接口驅動程序(305)下發到下位機硬體電路中，經由下位機的FlexRay控制器發到真實總線上，從而完成整個仿真過程。
【權利要求】
1.基於FlexRay總線的仿真方法,它由微控制器、至少一個FlexRay控制器和USB模塊組成，其特徵在於，微控制器與至少一個FlexRay控制器連接,每個FlexRay控制器分別連接至FlexRay總線，微控制器通過USB總線與PC機進行數據傳輸，從而實現基於PC的FlexRay報文收發，在PC機上運行仿真內核，仿真內核可以同時虛擬多條FlexRay總線，用戶可以為每條虛擬FlexRay總線上的仿真FlexRay節點編寫代碼,從而使得每個虛擬的FlexRay節點都能和與其相連接的真實的FlexRay總線上的節點進行通信。
2.根據權利要求1所述的基於FlexRay總線的仿真方法，其特徵在於，系統包括硬體電路，下位機程序和上位機程序。
3.根據權利要求2所述的基於FlexRay總線的仿真方法，其特徵在於，所述的硬體電路由微控制器、至少一個FlexRay控制器、USB模塊組成；微控制器與至少一個FlexRay控制器連接，每個FlexRay控制器連接一個FlexRay收發器，每個FlexRay收發器均連接至一根獨立的FlexRay總線上。
4.根據權利要求3所述的基於FlexRay總線的仿真方法,其特徵在於,所述的FlexRay控制器在總線上監聽到FlexRay報文或是錯誤幀後，將監聽的數據反饋給微控制器，微控制器將其讀入本地報文接收緩衝區，並將接收緩衝區內的數據通過USB模塊上傳至PC機。
5.根據權利要求4所述的基於FlexRay總線的仿真方法，其特徵在於，所述的USB模塊接收到上位機的命令後，對微控制器進行配置，包括FlexRay總線參數的配置。
6.根據權利要求2所述的基於FlexRay總線的仿真方法，其特徵在於，所述的每一個仿真FlexRay節點都有相關的代碼編寫接口，通過編譯得到可執行代碼，並經由仿真引擎調用執行。
7.根據權利要求6所述的基於FlexRay總線的仿真方法，其特徵在於，所述的每一個仿真FlexRay節點都可以接收到通過USB接口上傳的總線報文,通過每個節點相應的可執行代碼的邏輯以決定仿真FlexRay節點對於總線上的FlexRay事件的反應,需要仿真節點發送的報文將通過仿真內核傳輸給USB接口並下發到下位機硬體電路，並經由下位機的FlexRay模塊發到總線上。
【文檔編號】G06F9/455GK103428059SQ201310354727
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月14日 優先權日:2013年8月14日
【發明者】劉矗, 莫莽, 吳寶紅 申請人:上海固泰科技有限公司