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TC3xx FlexRay™ 协议控制器 (E-Ray)-01

news 2026/2/8 13:19:52

1 FlexRay™ 协议控制器 (E-Ray)

E-Ray IP 模块根据为汽车应用开发的 FlexRay™ 协议规范 v2.1 执行通信【performs communication according to the FlexRay™ 1) protocol specification v2.1】。使用最大指定时钟，比特率可以编程为高达 10 Mbit/s 的值。连接到物理层需要额外的总线驱动器 (BD) 硬件。

1.1 功能列表

E-Ray IP 模块支持以下功能：

  • 符合 FlexRay™ 协议规范 v2.1

  • 每个通道上的数据速率高达 10 Mbit/s

  • 最多可配置 128 个消息缓冲区

  • 8 KB 的消息 RAM 用于存储，例如 128 个消息缓冲区【最大48 字节数据字段】或最多 30 个消息缓冲区【具有 254 字节数据段的消息缓冲区】【128 Message Buffers with max. 48 byte data field or up to 30 Message Buffers with 254 byte Data Sections

  • 可以配置具有不同有效负载长度的消息缓冲区

  • 一个可配置的接收 FIFO

  • 每个消息缓冲区都可以配置为接收缓冲区、发送缓冲区或接收 FIFO 的一部分

  • 主机通过输入和输出缓冲区访问消息缓冲区。

    输入缓冲区：保存要传输到消息 RAM 的消息

    输出缓冲区：保存从消息 RAM 读取的消息

  • 时隙计数器、循环计数器和通道的过滤【Filtering for slot counter, cycle counter, and channel】

  • 可屏蔽模块服务请求【Maskable module service requests】

  • 支持网络管理

  • 四个服务请求线【Four service request lines】

  • 如果从消息 RAM 到输出影子缓冲区【from MessageRAM to Output Shadow Buffer】的数据传输（由先前对 OBCR 的写访问启动）正在进行，则自动延迟对输出命令请求寄存器 (OBCR)【Output Command Request Register (OBCR)】 的读访问。

  • 如果从输入影子缓冲区到消息 RAM 的数据传输（由先前对 IBCR 的写访问启动）正在进行，则自动延迟对输入命令请求寄存器 (IBCR) 的读访问。

  • 用于并行建立传输帧的四个输入缓冲器【Four Input Buffer for building up transmission Frames in parallel】。

  • 指示主机当前可访问哪个输入缓冲区的标志。

1.2 概述

对于 FlexRay™ 网络上的通信，可配置具有最多 254 个数据字节的单个消息缓冲区。消息存储由一个单端口消息 RAM 组成，最多可容纳 128 个消息缓冲区。所有与消息处理有关的功能都在消息处理程序中实现。这些消息处理有关的功能是接收过滤【acceptance filtering,】、两个 FlexRay™ 通道协议控制器和消息 RAM 之间的消息传输、维护传输计划【maintaining the transmission schedule】以及提供消息状态信息。

E-Ray IP 模块的寄存器组可由外部主机通过模块的主机接口直接访问。这些寄存器用于控制/配置/监控 FlexRay™ 通道协议控制器、消息处理程序、全局时间单元、系统通用控制【System Universal Control】、帧和符号处理、网络管理、服务请求控制，以及通过输入/输出Buffer访问消息 RAM缓冲【to access the Message RAM via Input / Output Buffer】。

1.2.1 E-Ray内核描述

  下图显示了 E-Ray 界面的全局视图。![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/5788cf1804db4da3bbfd948edf117b2c.png#pic_center)图 1  E-Ray 接口的一般框图E-Ray 模块通过每个通道的三个 I/O 线与外部世界通信【communicates with the external world via three I/O lines each channel】。RXDAx 和 RXDBx 线是接收数据输入信号，TXDA 和 TXDB 线是发送输出信号，TXENA 和 TXENB 是发送使能信号。

在这里插入图片描述

时钟控制、地址解码和服务请求控制在 E-Ray 模块内核之外进行管理。
在这里插入图片描述

1.2.2 框图

在这里插入图片描述
图 607 E-Ray 框图

客户主机接口 (CIF)

通过通用主机接口将 FPI 总线连接到 E-Ray IP 模块。

通用主机接口 (GIF)

E-Ray IP 模块提供了一个 8/16/32 位通用主机接口，用于连接各种客户特定 (CIF)的主机。配置寄存器、状态寄存器和服务请求寄存器连接到各自的块，可以通过通用主机接口访问这些寄存器。
在这里插入图片描述

输入缓冲器 (IBF)

为了对消息 RAM 中配置的消息缓冲区进行写访问，主机可以将特定消息缓冲区的标头和数据部分写入输入缓冲区。然后**，消息处理程序(MHD)**将数据从输入缓冲区传输到消息 RAM 中选定的消息缓冲区【the selected Message Buffer in the Message RAM.】。

由于输入缓冲区 (IBF) 方案只允许写入整个消息帧【the entire Message Frame】，而不仅仅是其中的一部分，因此 IBF 的数量已从最初的 2 个增加到 4 个。这使得能够部分填充缓冲区并在结束时请求传输入消息RAM【This enables to fill the buffer partly and at the end， request transfer into Message RAM.】？？。因此，2 个额外位允许在 IBF 的两个组之间切换，一个状态位表示 IBF 当前处于活动状态以进行主机写入【Therefore 2 extra bits allow to switch between the two banks of IBF and one status bit signals the IBF currently active for Host writes.】。

输出缓冲器 (OBF)

为了对消息 RAM 中配置的消息缓冲区进行读取访问，**消息处理程序(MHD)**将选定的消息缓冲区传输到输出缓冲区。传输完成后，主机可以从输出缓冲区读取传输消息缓冲区的标头和数据部分。

消息处理程序 (MHD)

E-Ray 消息处理程序控制以下组件之间的数据传输【data transfers】：

  • 输入/输出缓冲器和消息 RAM
  • 两个 FlexRay™ 协议控制器的**瞬态缓冲 RAM【 (TBF 1/2)】和消息 RAM(MRAM)【**Transient Buffer RAMs of the two FlexRay™ Protocol Controllers and Message RAM】
    在这里插入图片描述

消息 RAM (MRAM)

消息 RAM 由一个单端口 RAM【a single-ported RAM】组成，可存储多达 128 个 FlexRay™ 消息缓冲区以及相关的配置数据（报头和数据分区【Header and Data Partition】）。

瞬态缓冲 RAM (TBF 1/2)

存储两个完整消息的数据部分【Stores the Data Section of two complete messages】。
在这里插入图片描述

FlexRay™ 通道协议控制器 (PRT A/B)

FlexRay™ 通道协议控制器由移位寄存器和 FlexRay™ 协议 FSM 组成。它们连接到用于暂时消息存储【intermediate message storage】的瞬态缓冲 RAM，并通过总线驱动程序 BD【收发器】 连接到物理层。

在这里插入图片描述

它们执行以下功能：

  • 位定时的控制和检查
    • 接收和传输 FlexRay™ 帧和符号
  • 检查标头 CRC
    • 帧 CRC 的生成/检查
  • 与总线驱动程序接口

FlexRay™ 通道协议控制器具有以下接口【The FlexRay™ Channel Protocol Controllers have interfaces to:】：

  • 物理层（总线驱动程序）

    • 瞬态缓冲RAM

  • 消息处理器

    • 全球时间单位

  • 系统通用控制

    • 框架和符号处理

  • 网络管理

    • 服务请求控制

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-N8VFXvtu-1676182879673)(FlexRay%E2%84%A2%20%E5%8D%8F%E8%AE%AE%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%99%A8%20(E-Ray)]-01.assets/image-20230212111402706.png)

    全球时间单位 (GTU)

    全球时间单位执行以下功能：

    • Microtick 的产生

  • Macrotick 的产生

  • 通过 FTM 算法进行容错时钟同步【clock synchronization by FTM algorithm】

    • 速率校正
    • 偏移校正

  • 循环计数器

    • 静态段的时序控制
    • 动态段的时序控制（微时隙(minislotting)）
    • 支持外部时钟校正

系统通用控制 (SUC)【System Universal Control】

系统通用控制控制以下功能：

  • 配置
  • Wakeup
    • 启动【Startup】
  • 普通操作【Normal Operation】
    • 被动操作【Passive Operation】
  • 监控模式【Monitor Mode】

帧和符号处理 (FSP)【Frame and Symbol Processing】

帧和符号处理控制以下功能：

  • 检查帧和符号的正确时间【Checks the correct timing of Frames and symbols】
  • 测试接收到的帧的句法和语义正确性
  • 设置插槽状态标志

网络管理 (NEM)【Network Management】

网络管理向量的处理【Handles of the Network Management vector】

服务请求控制 (INT)【Service Request Control】

服务请求控制器执行以下功能：

  • 提供错误和状态服务请求标志

  • 启用和禁用服务请求源

  • 将服务请求源分配给两个模块服务请求线之一【service request lines】

  • 启用和禁用模块服务请求线

  • 管理两个服务请求计时器

  • 停止观看时间捕捉【Stop watch time capturing】

    在这里插入图片描述

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