Xem mã nguồn của FlexRay

'''FlexRay''' là một [[giao thức truyền thông]] mạng nội bộ trong [[ô tô]] do FlexRay Consortium phát triển. FlexRay được thiết kế nhanh hơn và đáng tin cậy hơn [[CAN]] và [[TTP]] nhưng đắt hơn. FlexRay Consortium đã giải thể vào năm 2009, nhưng hiện nay tiêu chuẩn FlexRay đã trở thành một phần của bộ tiêu chuẩn [[ISO]] (từ ISO [http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=59804 17458-1] đến [http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=59809 17458-5]).<ref>{{chú thích web|url=http://www.hanser-automotive.de/fileadmin/heftarchiv/FLEX_10_ONL_NXP-Y.pdf|title=The FlexRay Electrical Physical Layer Evolution|work=Automotive 2010|last=Lorenz|first=Steffen|date=2010|access-date =ngày 16 tháng 2 năm 2015}}</ref>

==Các đặc tính==
FlexRay hỗ trợ tốc độ (bitrate) lên tới 10 [[Mbit/s]], hỗ trợ [[tô-pô]] hình sao và bus, có hai kênh độc lập nhằm bảo đảm fault-tolerance (giao tiếp có thể tiếp tục với bandwidth nhỏ lại nếu một kênh không hoạt động). Bus hoạt động dựa trên chu kì thời gian, chia thành hai phần, phần tĩnh (static segment) và phần động (dynamic segment). Phần tĩnh từ đầu được phân thành các lát nhỏ, mỗi lát dành cho một nốt tham gia giao tiếp, bảo đảm real-time mạnh hơn tiền bối của nó là [[CAN]]. Phần động hoạt động gần giống [[CAN]], các nốt chiếm quyền kiểm soát bus nếu nó rảnh, cho phép các hành vi event-trigger.

==Consortium==
Các thành viên cốt lõi của FlexRay Consortium gồm:
* [[Freescale Semiconductor]]
* [[Robert Bosch GmbH]]
* [[NXP Semiconductors]]
* [[BMW AG]]
* [[Volkswagen AG]]
* [[Daimler AG]]
* [[General Motors]]

Ngoài ra FlexRay consortium từng có các thành viên Premium Associate và Associate. Đến tháng 9 năm 2009, có 28 thành viên premium associate và hơn 60 thành viên associate. Cuối năm 2009, consortium giải thể.

==Dùng ở đâu==
Series ô tô đầu tiên áp dụng FlexRay là [[BMW X5]] vào cuối năm 2006,<ref>{{chú thích web|url=http://ae-plus.com/milestones/milestones-flexray|title=Milestones: Flexray|last=Scoltock|first=James|work=Automotive Engineer|date=ngày 1 tháng 12 năm 2013|access-date =ngày 16 tháng 2 năm 2015|archive-date = ngày 16 tháng 2 năm 2015 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150216113053/http://ae-plus.com/milestones/milestones-flexray|url-status=dead}}</ref> nhằm kích hoạt một hệ thống giảm xóc nhanh và mới. [[BMW 7 Series (F01)]] sử dụng FlexRay đầy đủ vào năm 2008.
===Các mẫu xe sử dụng FlexRay===
*[[Audi A4]] (2017)
*[[Audi A6 C7]]<ref>{{chú thích tạp chí| title=Intelligent electrics / electronics architecture| last1=Regler| first1=Richard| last2=Schlinkheider| first2=Jörg| last3=Maier| first3=Markus| last4=Prechler| first4=Reinhard| last5=Berger| first5=Eduard| last6=Pröll| first6=Leo| journal=ATZextra worldwide| volume=15| issue=11| pages=246–251| year=2011| url=http://link.springer.com/article/10.1365/s40111-010-0269-9| doi=10.1365/s40111-010-0269-9}}</ref>
*[[Audi A7]]
*[[Audi A8 D4]]<ref>{{chú thích web|url=http://www.insideline.com/audi/a8/2011/2011-audi-a8-4-2-fsi-first-drive.html|title=2011 Audi A8 4.2 FSI First Drive|access-date =ngày 16 tháng 2 năm 2015|last=Davis|first=Matt|date=ngày 2 tháng 2 năm 2010}}</ref>
*[[Audi Q7#Second generation (2015–)]]
*[[Audi TT Mk3]] (2014-)
*[[Audi R8#second]] (2015-)
*[[Bentley Flying Spur (2013)]]
*[[Bentley Mulsanne (2010)|Bentley Mulsanne]]
*[[BMW X5]] from 2007
*[[BMW F20|BMW 1-Series]]
*[[BMW F30|BMW 3-Series]]
*[[BMW 5 Series (F10)]]
*[[BMW 5 Series Gran Turismo]]
*[[BMW F01|BMW 7-Series]]
*[[Lamborghini Huracán]]
*[[Mercedes-Benz S-Class (W222)]]
*[[Mercedes-Benz S-Class (C217)]]
*[[Mercedes-Benz E-Class (W212)]] từ năm 2013<ref>{{chú thích web|url=http://ae-plus.com/vehicle-development/mercedes-benz-e-class_3353|title=Mercedes-Benz E-Class|last=Scoltock|first=James|work=Automotive Engineer|date=ngày 16 tháng 4 năm 2013|access-date =ngày 16 tháng 2 năm 2015|archive-date = ngày 31 tháng 12 năm 2014 |archive-url=https://web.archive.org/web/20141231221959/http://ae-plus.com/vehicle-development/mercedes-benz-e-class_3353}}</ref>
*[[Mercedes-Benz C-Class (W205)]]
*[[Rolls-Royce Ghost]]
*[[Land Rover]]
*[[Volvo XC90]] (2015-)

== Chi tiết==

=== Clock ===
Hệ thống FlexRay gồm có một bus và các processor ([[electronic control unit]], hay ECU).

Mỗi ECU có một clock độc lập. [[Clock drift]] phải nhỏ hơn 0.15% so với clock reference, sao cho chênh lệch giữa clock chậm nhất và clock nhanh nhất trong hệ thống không lớn hơn 0.3%.

Điều này có nghĩa là nếu ECU-s là một sender (bên gửi) và ECU-r là một receiver (bên nhận), thì trong mỗi 300 chu kì sender sẽ có từ 299 đến 301 chu kì receiver. Các clock được tái đồng bộ đủ thường xuyên để bảo đảm không xảy ra vấn đề. Clock được gửi trong segment tĩnh.<ref>{{chú thích web|url=https://www.star-cooperation.com/en/experts-in-automotive-electronics/glossary/flexray-bus.html|title=Introduction to FlexRay|last=|first=|date=|website=www.star-cooperation.com|publisher=STAR ELECTRONICS|ngày truy cập=2017-07-19|archive-date = ngày 20 tháng 12 năm 2016 |archive-url=https://web.archive.org/web/20161220094353/https://www.star-cooperation.com/en/experts-in-automotive-electronics/glossary/flexray-bus.html|url-status=dead}}</ref>

=== Bit trên bus ===
{| class="wikitable" style="text-align:center; float:right; clear:right; margin-left:1em"
|
{| style="border-collapse:collapse; margin:auto"
|- style="border-bottom: solid black 1px"
| 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0
| style="border-left: solid black 1px" | 1
| 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || style="border-left: solid black 1px" | 0 || 0 || 0 || 0
|-
| 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0
| style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1
| style="border-left: solid black 1px" | 0 || 0
|}
Sửa lỗi trung bình trong trường hợp không có lỗi. Tín hiệu chỉ bị trễ 2 chu kì.
|-
|
{| style="border-collapse:collapse; margin:auto"
|- style="border-bottom: solid black 1px"
| 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0
| style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1 || 1 || 1
| style="color: red" | 0 || 1 || 1 || 1
| style="border-left: solid black 1px" | 0 || 0 || 0 || 0
|-
| 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0
| style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1
| style="border-left: solid black 1px" | 0 || 0
|}
Các lỗi ở gần chính giữa vùng chu kì 8 (8-cycle region) bị hủy bỏ.
|-
|
{| style="border-collapse:collapse; margin:auto"
|- style="border-bottom: solid black 1px"
| 0 || 0 || 0 || style="color: red" | 1 || 0
| style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1
| style="border-left: solid black 1px" | 0 || 0 || 0 || 0
|-
| 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0
| style="color: red" | 1 || style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1
| style="border-left: solid black 1px" | 0 || 0
|}
Các lỗi gần biên của vùng 8 chu kì (8-cycle region) có thể ảnh hưởng lên bit biên.
|}

Mỗi lần chỉ có một ECU ghi lên [[bus (điện toán)|bus]]. Mỗi bit gửi đi được giữ trên bus trong 8 chu kì clock lấy mẫu (sample clock).

Receiver giữ bộ đệm lưu 5 sample cuối, và dùng phần đa số (majority) của 5 sample cuối làm tín hiệu vào (input signal).

Các lỗi truyền chu kì đơn có thể ảnh hưởng đến kết quả gần vùng biên của các bit, nhưng sẽ không ảnh hưởng đến chu kì ở giữa vùng chu kì 8.

=== Các bit sample ===
Giá trị của bit được sample ở chính giữa vùng 8-bit<!-- là bit thứ 4 hay bit thứ 5?-->.
Các lỗi được dịch về các chu kì tận cùng và clock thì được đồng bộ hóa đủ thường xuyên để drift đủ nhỏ. (Drift nhỏ hơn 1 chu kì trên 300 chu kì, và suốt quá trình truyền clock được đồng bộ hóa hơn một lần trong mỗi 300 chu kì).

=== Frame ===
Giao tiếp truyền tin thông qua các frame. Tin nhắn gồm có các byte <math>\{x_0, x_1, \dots, x_{m-1}\}</math>, được đóng gói như sau:
* Transmission Start Signal (TSS, Tín hiệu Bắc đầu Truyền) – bit 0
* Frame Start Signal (FSS, Tín hiệu bắt đầu Frame) – bit 1
* ''m'' lần:
** Byte Start Signal 0 (BSS0, Tín hiệu bắt đầu byte 0) – bit 1
** Byte Start Signal 1 (BSS1, Tín hiệu bắt đầu byte 1) – bit 0
** Bit 0 của byte thứ ''i''
** Bit 1 của byte thứ ''i''
** Bit 2 của byte thứ ''i''
**...
** Bit 7 của byte thứ ''i''
* Frame End Signal (FES, Tín hiệu kết thúc Frame) – bit 0
* Transmission End Signal (TES, Tín hiệu kết thúc truyền) – bit 1

Nếu không có gì được truyền đi, bus sẽ được giữ ở trạng thái 1 (điện thế cao), để tất cả các receiver biết rằng việc liên lạc đã bắt đầu khi điện thế rơi xuống 0.

Receiver biết tin nhắn đã được gửi đi hoàn toàn hay chưa bằng cách kiểm tra BSS0 (1) hoặc FES (0) đã được nhận hay chưa.

Lưu ý 8-chu kì trên 1 bit không liên quan gì đến các byte. Cần 80 chu kì để truyền đi một byte. 16 chu kì dành cho BSS0 và BSS1 và 64 chu kì dành cho các bit của nó.
Cũng lưu ý rằng BSS0 có giá trị 1, và BSS1 có giá trị 0.
==Đồng bộ hóa==
Các clock được tái đồng bộ hóa khi tín hiệu được bầu chọn thay đổi từ 1 thành 0, nếu receiver đang ở trong trạng thái nhàn rỗi hay đang trông đợi BSS1.

Khi sự đồng bộ hóa được thực hiện xong trên tín hiệu được bầu chọn, các lỗi nhỏ về truyền tin trong suốt quá trình đồng bộ hóa ảnh hưởng lên các bit biên có thể làm cho sự đồng bộ hóa lệch đi không quá một chu kì. Vì có nhiều nhất 88 chu kì giữa sự đồng bộ hóa (BSS1, 8 bit của byte cuối, FES và TES - 11 bit của mỗi chu kì 8), và clock drift không lâu hơn 1 trên 300 chu kì, drift có thể làm lệch clock không quá 1 chu kì. Các lỗi nhỏ truyền tin trong suốt quá trình nhận có thể chỉ ảnh hưởng lên các bit biên. Vì thế trong tình huống xấu nhất, hai bit chính giữa sẽ chính xác nên giá trị sample cũng sẽ chính xác.

Dưới đây là ví dụ về một trường hợp cực kì xấu - lỗi trong quá trình đồng bộ hóa, một chu kì bị mất đi vì clock drift và lỗi trong quá trình truyền.

Các lỗi đã xảy ra trong ví dụ:
* Do có một lỗi bit đơn trong quá trình đồng bộ hóa, sự đồng bộ hóa bị trễ một chu kì
* Clock của receiver chậm hơn clock của sender, nên receiver lỡ mất một chu kì (được đánh dấu X). Điều này sẽ không xảy ra lần nữa trước việc đồng bộ hóa tiếp theo do giới hạn về clock drift lớn nhất được phép.
* Do có một lỗi bit đơn trong quá trình truyền, một bit được bầu chọn sai gần kết quả. Mặc dù nhiều lỗi nhưng quá trình nhận vẫn đúng.

Ô màu lục là các điểm lấy mẫu (sampling points). Tất cả ngoại trừ điểm đầu tiên đều được đồng bộ hóa bởi edge (cạnh, biên) 1->0 trong giai đoạn truyền đi như hình.
{| style="border-collapse: collapse"
<!-- 4th or 5th again? -->
|- style="border-bottom: solid black 1px"
! Tín hiệu sẽ được gửi đi
| style="text-align: center; border-left: solid black 1px" colspan="8" | 1
| style="text-align: center; border-left: solid black 1px" colspan="8" | 0
| style="text-align: center; border-left: solid black 1px" colspan="8" | 1
| style="text-align: center; border-left: solid black 1px" colspan="8" | 0
| style="text-align: center; border-left: solid black 1px" colspan="2" | 1
|- style="border-bottom: solid black 1px"
! Tín hiệu đã gửi đi
| style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1
| style="border-left: solid black 1px" | 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0
| style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1
| style="border-left: solid black 1px" | 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0
| style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1
|- style="border-bottom: solid black 1px"
! Trên bus
| style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1
| style="border-left: solid black 1px" | 0
| style="color: red" | 1 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0
| style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1
| style="border-left: solid black 1px" | 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0
| style="color: red" | 1 || 0
| style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1
|- style="border-bottom: solid black 1px"
! Đã nhận được
| style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1
| style="border-left: solid black 1px" | 0 || 1 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0
| style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1 || 1 || 1 || 1 || 1
| style="background-color:gray" | X
| 1 || style="border-left: solid black 1px" | 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 1 || 0
| style="border-left: solid black 1px" | 1 || 1
|- style="border-bottom: solid black 1px"
! 5-maj được bầu chọn
| ||
| style="border-left: solid black 1px" | 1
| 1 || 1
| style="background-color: lime" | 1 || 1 || 1 || 1 || 1
| style="color: red" | 1
| style="border-left: solid red 1px" | 0 || 0 || 0
| style="background-color: lime" | 0 || 0 || 0 || 0 || 1
| style="border-left: solid red 1px" | 1 || 1 || 1
| style="background-color:gray" | X
| style="background-color: lime" | 1 || 1 || 1 || 0 || 0
| style="border-left: solid red 1px" | 0 || 0 || 0
| style="background-color: lime" | 0 || 0
| style="color: red" | 1
|}

{{clear}}

==Công cụ phát triển==
Khi phát triển và/hoặc gỡ rối với bus FlexRay, việc kiểm tra tín hiệu phần cứng có thể rất quan trọng. Các [[logic analyzer]] (bộ phân tích logic) và [[bus analyzer]] (phân tích bus) là các công cụ dùng để thu thập, phân tích, giải mã, lưu trữ tín hiệu để con người có thể xem các tín hiệu dạng sóng tốc độ cao ở một thời điểm khác.
=== Tương lai của FlexRay ===
Bus FlexRay có các nhược điểm như các mức điện thế hoạt động thấp hơn và sự không đối xứng ở các edge gây ra các vấn đề khi tăng chiều dài mạng. Ethernet có thể thay thế FlexRay trong các ứng dụng không cực kì an toàn và cần bandwidth lớn.<ref>{{chú thích web|url=http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1256700|title=Beyond FlexRay: BMW airs Ethernet plans|last=Hammerschmidt|first=Christoph|work=EE Times|date=ngày 18 tháng 6 năm 2010|access-date =ngày 16 tháng 2 năm 2015}}</ref>

==Xem thêm==
* [[Byteflight]]
* [[Controller Area Network]] (CAN)
* [[Local Interconnect Network]] (LIN) - bandwidth và giá thành thấp hơn CAN
* [[MOST Bus]]

==Tham khảo==

{{tham khảo}}

==Liên kết ngoài==
*[https://svn.ipd.kit.edu/nlrp/public/FlexRay/FlexRay%E2%84%A2%20Protocol%20Specification%20Version%203.0.1.pdf FlexRay Communications System Protocol Specification V3.0.1] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160330114648/https://svn.ipd.kit.edu/nlrp/public/FlexRay/FlexRay%E2%84%A2%20Protocol%20Specification%20Version%203.0.1.pdf |date=2016-03-30 }}
* [http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/3352 FlexRay Overview] Technical Overview of FlexRay by National Instruments
* [https://svn.ipd.kit.edu/nlrp/public/FlexRay/FlexRay%E2%84%A2%20Protocol%20Specification%20Version%203.0.1.pdf FlexRay Specification] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160330114648/https://svn.ipd.kit.edu/nlrp/public/FlexRay/FlexRay%E2%84%A2%20Protocol%20Specification%20Version%203.0.1.pdf |date=2016-03-30 }}

[[Thể loại:Giao thức mạng]]