(2) FlexRay節點結構
　　FlexRay節點的核心是ECU(Electronic Control Unit)，是接入車載網絡中的獨立完成相應功能的控制單元。主要由電源供給系統、主處理器、固化FlexRay通信控制器、可選的總線監控器和總線驅動器組成。主處理器提供和產生數據，并通過FlexRay通信控制器傳送出去。其中驅動器和監控器的個數對應于通道數，與通信控制器和微處理器相連。總線驅動器連接著通信控制器和總線，或是連接總線監控器和總線。主處理器把FlexRay控制器分配的時間槽通知給總線監視器，然后總線監視器就允許FlexRay控制器在這些時間槽中傳輸數據。數據可以隨時被接收。結構圖如圖2所示。

圖2 FlexRay節點結構

(3) FlexRay網絡拓撲結構
　　FlexRay的網絡拓撲結構主要分為3種：總線式，星型，總線星型混合型。在星型結構中還存在級聯方式。通常，FlexRay節點可以支持2個信道，在雙信道系統中，不是所有節點都必須與2個信道連接。與總線結構相比，星狀結構的優勢在于：它在接收器和發送器之間提供點到點連接。該優勢在高傳輸速率和長傳輸線路中尤為明顯。另一個重要優勢是錯誤分離功能。雙通道備用星型結構如圖3所示。

圖3 FlexRay網絡拓撲結構

(4) FlexRay狀態

FlexRay的節點有6個基本的運行狀態：

1)配置狀態(默認配置/配置)：用于各種初始化設置，包括通信周期和數據速率。

2)就緒狀態：用于進行內部的通信設置。

3)喚醒狀態：用于喚醒沒有在通信的節點。當節點的收發器接受到喚醒特征符后，對主機處理器和通信控制器進行上電，喚醒并激活通信控制器、總線驅動器和總線監控器。

4)啟動狀態：用于啟動時鐘同步，并為通信做準備。只有將節點喚醒后，才能啟動節點工作。系統的啟動由2個邏輯步驟組成，冷啟動節點啟動和其他非冷啟動節點通過接受啟動幀與冷啟動節點整合到一起。

5)正常狀態(主動/被動)：可以進行通信的狀態。

6)中斷狀態：表明通信中斷。

FlexRay狀態圖如圖4所示。

圖4 FlexRay狀態

3 車電總線接口單元設計

3.1 總線接口單元組成
　　在綜合化處理系統架構中，車電總線訪問可簡化為下列部分：主控單元，RapidIO交換單元，總線接口單元和車電總線。主控單元包含處理器和PCIe-SRIO轉接橋。處理器將信號發送至PCIe-SRIO轉接橋，數據通過SRIO交換，傳輸至總線接口單元，最終實現處理器對車電總線上各傳感器的訪問與控制。車電總線訪問的整體架構如圖5所示。

圖5 系統總體架構

總線接口單元采用3U、VPX結構，板卡主要由XILINX的Virtex6系列FPGA XC6VLX75T完成CAN總線控制器、FlexRay總線控制器、RapidIO總線接口等模塊功能，輔之以CAN和FlexRay總線接口PHY、晶振、電壓轉換器等芯片完成總線接口單元設計。總線接口單元主要完成RapidIO-FlexRay、RapidIO-CAN協議轉換功能，實現了車電總線與任務總線(RapidIO)的無縫連接。由于該總線接口模塊不含FlexRay總線監控功能，若要實現對總線的監控，需在節點上外接監控設備。總線接口單元功能組成框圖如圖6所示。

3.2 車電總線接口設計

3.2.1 CAN總線接口設計
　　單元模塊通過FPGA輸出四路GPIO信號，GPIO連接電壓轉換芯片以完成電平轉換，CAN總線信號完成電平轉換后連接CAN芯片，從而輸出CAN總線信號與總線接口單元VPX接插件相連，如圖7所示。

圖7 CAN總線接口硬件組成原理