魏葉華， 顏碧云

(1.湖南師范大學(xué) 物理與信息科學(xué)學(xué)院，湖南 長沙 410081；

2.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院，湖南 長沙 410073)

0 引 言

FlexRay 作為下一代車載總線標(biāo)準(zhǔn)將引導(dǎo)整個汽車電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的走向，具有高吞吐量、確定性、容錯性三大屬性。它具有高的數(shù)據(jù)傳輸速率，能夠滿足汽車安全性和可靠性的需求，同時滿足分布式控制系統(tǒng)的通信要求，是對 CAN,LIN 和 MOST 等主要車用總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的有效補(bǔ)充[1]。

FlexRay是一種時間觸發(fā)類型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通信時間被劃分為一個個等長的通信周期。通信周期內(nèi)同時融合了時分多路復(fù)用(TDMA)和靈活的時分多路復(fù)用(FTDMA)2種通信方式，分別用于其靜態(tài)段和動態(tài)段的消息傳輸。而靜態(tài)段被進(jìn)一步劃分為多個等長的時隙，時隙被唯一分配給電子控制單元(ECU)，ECU僅在所分配的時隙到來時才能進(jìn)行消息傳遞，因此,利用靜態(tài)段進(jìn)行傳遞的消息具有較高的時間確定性[2]。動態(tài)段能夠同時支持時間觸發(fā)和事件觸發(fā)方式，改善了TDMA在靈活性方面的弊端，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的靈活性。

雖然FlexRay的時間觸發(fā)特性使得其在時間確定性和可靠性方面具有良好優(yōu)勢，但是其時間觸發(fā)特性同時要求網(wǎng)絡(luò)的配置參數(shù)如通信周期長度、靜態(tài)段長度、靜態(tài)段時隙長度和時隙分配等在設(shè)計時就靜態(tài)配置好，將造成其設(shè)計在靈活性和可擴(kuò)展性方面存在不足。而動態(tài)段融入了事件觸發(fā)的靈活性的同時也增加了調(diào)度的復(fù)雜性。在實際應(yīng)用中CAN/FlexRay混合網(wǎng)絡(luò)的使用過程中，網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和任務(wù)調(diào)度問題也是一大問題。綜上所述，靜態(tài)段和動態(tài)段以及混合網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)關(guān)的任務(wù)調(diào)度問題將是FlexRay在新一代汽車電子系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用時面臨的主要難題。

1 FlexRay研究現(xiàn)狀

經(jīng)過十多年的發(fā)展，國外在FlexRay總線上的投入、研究及應(yīng)用已初具規(guī)模，在歐洲FlexRay已步入到應(yīng)用領(lǐng)域，而其他國家也處于研發(fā)階段。當(dāng)前，國內(nèi)對 FlexRay研究還不夠深入，在國內(nèi)實際涉及到復(fù)雜的關(guān)鍵性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計的技術(shù)還都不夠成熟。在未來的十年時間里，隨著FlexRay網(wǎng)絡(luò)成本的降低和技術(shù)的普及，有望在公共汽車和高端轎車?yán)锸褂肍lexRay總線，實現(xiàn)更多的安全控制模塊。未來車身控制系統(tǒng)中將以混合網(wǎng)絡(luò)的模式存在，直到FlexRay覆蓋到所有汽車類型中并取代低速網(wǎng)絡(luò)。

在 FlexRay 網(wǎng)絡(luò)的理論研究方面，國內(nèi)外汽車公司和科研單位的研究熱點集中在網(wǎng)絡(luò)的延遲特性分析和靜態(tài)段的調(diào)度算法設(shè)計方面。目前已有學(xué)者發(fā)表了一些解讀FlexRay協(xié)議規(guī)范和有關(guān)FlexRay時間觸發(fā)特性的論文，也有通過通過搭建FlexRay實際通信系統(tǒng)并通過實驗數(shù)據(jù)分析其通信性能的文章[3～5]。文獻(xiàn)[6～8]討論了不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑渲茫容^了各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點,并進(jìn)行了優(yōu)化,提出的優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以很大程度地提高系統(tǒng)的速度和穩(wěn)定性,而且能夠降低使用成本。文獻(xiàn)[9～11]討論了網(wǎng)絡(luò)中的時鐘同步問題，并提出了時鐘同步算法，且通過分析和實驗證明了具有一定的實際應(yīng)用意義。在調(diào)度算法方面，總的來說大多數(shù)學(xué)者研究 FlexRay 的靜態(tài)段和動態(tài)段調(diào)度算法的優(yōu)化的帶寬優(yōu)化，只有少數(shù)學(xué)者研究網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性，同時很多研究也忽略了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和通信實時性等關(guān)鍵因素。當(dāng)前對 CAN/FlexRay 網(wǎng)關(guān)架構(gòu)與實現(xiàn)方面的研究也不在少數(shù)，但許多文獻(xiàn)側(cè)重于硬件設(shè)計，對于網(wǎng)關(guān)內(nèi)部的算法和網(wǎng)關(guān)內(nèi)部的信號映射機(jī)制等方面的研究還不夠深入。因此,分析并總結(jié)當(dāng)前研究現(xiàn)狀，指出未來可能的研究方向，對加快FlexRay網(wǎng)絡(luò)普及應(yīng)用的進(jìn)程具有重要意義。

2 FlexRay調(diào)度算法

對于FlexRay網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，調(diào)度算法對網(wǎng)絡(luò)性能的好壞起著至關(guān)重要的作用。而 FlexRay 網(wǎng)絡(luò)的利用率與消息的傳輸周期、幀長度和幀數(shù)目有關(guān)，由消息傳輸周期中靜態(tài)時隙和動態(tài)段最小時隙決定。因此,首先給出FlexRay相關(guān)基礎(chǔ)知識，然后分靜態(tài)段調(diào)度算法、動態(tài)段調(diào)度算法和CAN/FlexRay網(wǎng)關(guān)消息調(diào)度等3個方面對當(dāng)前FlexRay網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)行一步的分析和總結(jié)。

2.1 FlexRay通信體系結(jié)構(gòu)

2.1.1 通信節(jié)點體系結(jié)構(gòu)

圖1描述了 FlexRay網(wǎng)絡(luò)中的通信節(jié)點的體系結(jié)構(gòu)，其中總線驅(qū)動器主要負(fù)責(zé)物理通信信道的訪問操作，如，接收通信控制器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并將其放到物理通信信道上進(jìn)行傳輸、向主處理器提供錯誤信息等?？偩€監(jiān)控器主要負(fù)責(zé)對通信控制器的數(shù)據(jù)發(fā)送過程進(jìn)行監(jiān)測。如果在通信控制器中設(shè)定了與數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的時間表，那么總線監(jiān)控器還會就總線驅(qū)動對物理通信信道的訪問進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)發(fā)生不符合靜態(tài)設(shè)置的數(shù)據(jù)發(fā)送傳輸請求時，將向總線驅(qū)動器發(fā)送命令信息以停止相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸，這種機(jī)制使得 FlexRay 網(wǎng)絡(luò)的可靠性得到了很大地提升。

圖1 FlexRay節(jié)點通信體系結(jié)構(gòu)

2.1.2 FlexRay通信周期

FlexRay的一個通信周期分為靜態(tài)段、動態(tài)段、符號窗和網(wǎng)絡(luò)空閑時間，如圖2所示。靜態(tài)段和動態(tài)段是用于傳輸消息的時間窗，而符號窗和網(wǎng)絡(luò)空閑時間主要是提供傳輸內(nèi)部控制信息和協(xié)議相關(guān)計算的時間[12]。FlexRay提供了2種不同的媒質(zhì)訪問機(jī)制:靜態(tài)段的TDMA機(jī)制和動態(tài)段的FTDMA訪問機(jī)制。其中,靜態(tài)段被分成若干個大小相等的靜態(tài)時隙，用來發(fā)送時間觸發(fā)型的消息;而動態(tài)段則是包含若干個大小不等的動態(tài)時隙，用來發(fā)送事件觸發(fā)型的消息。周期的靜態(tài)段是由若干個大小相等的靜態(tài)時槽組成，靜態(tài)時隙的大小由最長的靜態(tài)消息決定，且無論有無靜態(tài)消息需要傳送，這些時隙的總數(shù)在周期的靜態(tài)部分里都是不變的。動態(tài)段的長度是由其所包含的小時槽的數(shù)目決定的。

圖2 FlexRay通信周期

2.1.3 FlexRay幀結(jié)構(gòu)

在設(shè)計基于FlexRay的通信系統(tǒng)時，用戶必須作出一系列決定，這會影響效率、可靠性、安全性。因此，除了選擇正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)外，還需要定義大量參數(shù)，其中的參數(shù)之一就是幀的大小。一個 FlexRay數(shù)據(jù)幀由幀頭、負(fù)載段和幀尾3個部分組成，格式如圖3所示，發(fā)送順序為由左向右。與CAN網(wǎng)絡(luò)的事件觸發(fā)協(xié)議不同的是，F(xiàn)lexRay使用時間觸發(fā)協(xié)議來轉(zhuǎn)移幀，F(xiàn)lexRay的時間觸發(fā)模式可以確保數(shù)據(jù)按照事先確定的時間表進(jìn)行傳輸。

圖3 FlexRay的數(shù)據(jù)幀格式

2.2 靜態(tài)段調(diào)度算法

FlexRay 的靜態(tài)段是用于確定的周期性數(shù)據(jù)通信，在FlexRay通信周期靜態(tài)段內(nèi)傳輸?shù)娜蝿?wù)就是周期性地在不同節(jié)點之間交換數(shù)據(jù)信息。靜態(tài)消息的調(diào)度算法就是尋找到第一個可以用于消息傳輸?shù)臅r隙和靜態(tài)數(shù)據(jù)幀的最佳編碼方法并能夠最大化靜態(tài)段的帶寬利用率。而靜態(tài)消息幀長度和時隙長度的分配對網(wǎng)絡(luò)利用率的影響最大，從而也成為了影響整體 FlexRay 網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素。

2.2.1 幀長度優(yōu)化

由于 FlexRay 總線靜態(tài)段數(shù)據(jù)幀長度相等，而在實際應(yīng)用過程中，在靜態(tài)段傳輸?shù)南㈤L度卻不一定相同，這就為 FlexRay 幀長度的優(yōu)化提供了可能，尋找一個合適的數(shù)據(jù)幀長度就成為了研究的重點。

近幾年來，有學(xué)者提出了一種將較長的靜態(tài)段消息分割成一定長度的消息進(jìn)行發(fā)送的方法[13～15]。文獻(xiàn)[13]提出了一種將較長的靜態(tài)段消息分割成一定長度的消息進(jìn)行發(fā)送的方法，雖然保證了消息的發(fā)送時間，但是沒有考慮分割后的消息在封裝過程中產(chǎn)生的額外負(fù)載和幀 ID 個數(shù)的增多對網(wǎng)絡(luò)的影響。韓強(qiáng)等人[15]提出了將靜態(tài)段長消息分割成若干短消息以降低FlexRay總線負(fù)載率的方法，以在保留消息發(fā)送的時間確定性優(yōu)點條件下，降低 FlexRay總線負(fù)載率。后來Kang M等人[16]提出了一個允許將不同周期的信號封裝成一個消息幀的幀封裝算法，能夠大大減少靜態(tài)段的帶寬消耗。文獻(xiàn)[17]對 FlexRay靜態(tài)幀凈荷段的長度進(jìn)行了優(yōu)化，提出了一個 FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)時間參數(shù)的優(yōu)化模型。 然而，該模型需要通過數(shù)值計算的方法才能夠得到最優(yōu)ST長度的。文獻(xiàn)[18]通過將其中的非線性算符簡化為線性算符，導(dǎo)出了最優(yōu)靜態(tài)幀凈荷段長度的解析表達(dá)式。數(shù)值實驗驗證了解析表達(dá)式的正確性，并證明了所得的解析公式能夠適用于大多數(shù)的應(yīng)用場合。

2.2.2 時隙分配問題優(yōu)化

消息時隙分配問題是FlexRay汽車網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。為實現(xiàn) FlexRay總線帶寬利用率最大化，有些研究者提出了將靜態(tài)段長數(shù)據(jù)幀分配到動態(tài)段的調(diào)度方法來減少總線網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載率[19～22]，但是將靜態(tài)段的消息分配到動態(tài)段將使得消息發(fā)送的時間帶有不確定性，從而造成抖動，影響整個通信系統(tǒng)的性能。Grenier M等人[23]提出了一種最佳時隙優(yōu)先的啟發(fā)式消息調(diào)度算法，在考慮信號滿足最終時限要求的前提下，通過減少消息的過度采樣來實現(xiàn)時隙使用個數(shù)的最小化和網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的優(yōu)化。文獻(xiàn)[24]就消息的時隙分配問題進(jìn)行了研究，提出了一個基于混合整數(shù)線性規(guī)劃的算法框架對時隙使用個數(shù)和消息的抖動進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化。Schmidt K等人[20]提出將消息調(diào)度問題劃分為信號打包和消息時隙分配2個子問題，并采用整數(shù)線性規(guī)劃方法對其進(jìn)行建模和求解，分別以最大化網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率和最小化時隙使用個數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)。Jang K等人[25]將靜態(tài)段消息調(diào)度問題劃分為信號打包和時隙分配2個子問題，并分別以靜態(tài)段時隙長度和通信周期長度的優(yōu)化配置作為目標(biāo)。文獻(xiàn)[26]充分考慮到之前研究的不足，并在現(xiàn)有優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上基于靜態(tài)段帶寬利用率對消息分割進(jìn)行進(jìn)一步的研究，通過改變靜態(tài)時隙的長度，得出時隙長度、幀ID個數(shù)與最佳帶寬利用率的關(guān)系，大大提升了靜態(tài)段的帶寬利用率。然而以上研究都只對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行單獨設(shè)計，而未從系統(tǒng)級的角度對計算系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集成化設(shè)計，沒有考慮時隙分配可能造成的影響。

綜上所述，現(xiàn)如今FlexRay 靜態(tài)段消息調(diào)度的相關(guān)研究中，未就時隙分配給系統(tǒng)性能造成的影響進(jìn)行充分考慮；在可擴(kuò)展性優(yōu)化方面，優(yōu)化目標(biāo)太過籠統(tǒng)，僅局限于時隙使用個數(shù)的最小化而未就信號長度增長等提出的可擴(kuò)展性需求進(jìn)行具體分析和考慮。

2.3 動態(tài)段調(diào)度算法

FlexRay通信周期的動態(tài)段消息傳輸是基于事件觸發(fā)的，動態(tài)段的消息調(diào)度是基于最小時間片的優(yōu)先級優(yōu)先的原則，對時間要求比較苛刻，消息的調(diào)度也比較靈活。FlexRay周期靜態(tài)段調(diào)度算法就是為實現(xiàn)對靜態(tài)消息的調(diào)度，并能有效利用靜態(tài)帶寬，不過它不能處理FlexRay周期內(nèi)的動態(tài)消息，所以,不能保證整個FlexRay網(wǎng)絡(luò)的較高利用率。因此,動態(tài)段調(diào)度算法的優(yōu)化就變得十分必要，F(xiàn)lexRay動態(tài)段算法的優(yōu)化主要集中在2個方面：減少消息響應(yīng)和傳輸時間以及提高動態(tài)段帶寬利用率。

2.3.1 消息響應(yīng)和傳輸時間優(yōu)化

基于FTDMA方式的FlexRay動態(tài)段的媒體訪問機(jī)制在保證確定性通信的基礎(chǔ)上融入了事件觸發(fā)的靈活性,但這也使調(diào)度過程變得復(fù)雜。盡管FlexRay是下一代汽車電子總線的標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)在消息的傳輸延遲和響應(yīng)時間問題依然沒有得到解決，而這對整個通信網(wǎng)絡(luò)的實時性有著重要的影響，因此,關(guān)于減少消息響應(yīng)和傳輸時間的方法得到了不少的關(guān)注。文獻(xiàn)[27]提出了一個考慮動態(tài)段不同長度但卻享有相同的幀標(biāo)識符的消息傳輸概率延遲模型，并以空時隙分布作為性能指標(biāo)分析了幀延遲概率。文獻(xiàn)[28]提出了一種在動態(tài)段使用的名為遞歸資格的調(diào)度方法。該方法是基于多槽分配，采用總線可訪問性的索引來決定每個節(jié)點的優(yōu)先級，這樣動態(tài)段就能夠用來有效地傳輸消息。Schmidt E G等人[29]對FlexRay周期中動態(tài)段內(nèi)消息的傳輸特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并提出通過構(gòu)建消息組對動態(tài)消息進(jìn)行調(diào)度的方法，并通過實驗證明該方法能夠最小化動態(tài)段的傳輸時間。然而上述研究都忽略了消息響應(yīng)時間的不確定性而可能產(chǎn)生的時間抖動，也沒有考慮抖動可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)時鐘不同步的問題。

2.3.2 帶寬利用率優(yōu)化

為了提高動態(tài)段帶寬利用率，夏鳳仙[30]在分析和比較了幾種典型的 FlexRay車載網(wǎng)絡(luò)調(diào)度算法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用保留帶寬的思想，為實現(xiàn)算法思想，以最大周期負(fù)載和最小帶寬保留為優(yōu)化目標(biāo)，建立數(shù)學(xué)模型，尋求最優(yōu)方案。改進(jìn)后的算法在數(shù)學(xué)理論上可以減輕通信系統(tǒng) MCU的計算負(fù)荷，從而能夠提高FlexRay網(wǎng)絡(luò)通信的效率。

文獻(xiàn)[31]采用基于動態(tài)規(guī)劃的優(yōu)化調(diào)度算法,通過多階段決策，使系統(tǒng)中所有DYN報文的整體最壞響應(yīng)時間達(dá)到最小值,從而提高FlexRay動態(tài)段的帶寬利用率。該算法充分發(fā)揮了柔性時分多址的特點,在汽車電子領(lǐng)域和對實時性可靠性有很高要求的檢測控制領(lǐng)域中的應(yīng)用具有一定的優(yōu)勢。為了減少FlexRay通信周期內(nèi)動態(tài)段的帶寬消耗，文獻(xiàn)[32]提出了一個允許將不同周期的信號封裝成一個消息幀的幀封裝算法，并通過實驗驗證了算法的有效性。

文獻(xiàn)[33]在基于最小時間片的FlexRay動態(tài)段研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)建模，對動態(tài)段時長進(jìn)行優(yōu)化配置，并提出以最大網(wǎng)絡(luò)利用率為基礎(chǔ)的動態(tài)消息調(diào)度算法。在保證動態(tài)段時長設(shè)計合理且消息可調(diào)度的情況下，該算法能夠減少消息延時，提高網(wǎng)絡(luò)利用率。上述研究以提高動態(tài)段帶寬利用率為目的展開了一些工作，但大都沒有對整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)利用率加以考慮，在以后的研究中應(yīng)把綜合考慮靜態(tài)段和動態(tài)段帶寬利用率，以提高整個網(wǎng)絡(luò)的利用率為目標(biāo)。

2.4 CAN/FlexRay網(wǎng)關(guān)消息調(diào)度

在混合網(wǎng)絡(luò)中，不同總線之間的信息交互需要網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)。隨著FlexRay總線在汽車動力等安全關(guān)鍵實時系統(tǒng)中的應(yīng)用,車內(nèi)FlexRay與CAN網(wǎng)絡(luò)之間的信息交互成為迫切需要解決的問題。文獻(xiàn)[34～38]提出了幾種CAN/FlexRay的網(wǎng)關(guān)模型，在硬件上進(jìn)行了實現(xiàn)，并驗證了網(wǎng)關(guān)的可靠性。合適的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換方法和調(diào)度算法可以降低數(shù)據(jù)在網(wǎng)關(guān)的延遲時間，同時可以保證實時數(shù)據(jù)的傳送實時性，這也直接影響到網(wǎng)關(guān)性能和整個車身網(wǎng)絡(luò)性能的好壞。

文獻(xiàn)[39]提出了用于組裝 CAN/FlexRay 網(wǎng)關(guān)的消息的2種方法, 一種是面向優(yōu)化總線帶寬利用率的方法，由于信號值的是隨機(jī)的，當(dāng)信號值不變時，該信號可以不傳輸，如果某個消息中所有信號都不傳輸時，該消息也可以不傳輸，可以減少總線帶寬總量的需求；另一種是面向提高消息中的信號比特位利用率的方法，這種方法把單個周期較小的信號組裝到多個周期較大的消息中，從而避免了周期較大的信號被組裝到周期較小的消息中，提高了信號比特位的利用率。

文獻(xiàn)[40]討論了CAN/FlexRay網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法，在對FlexRay和CAN網(wǎng)絡(luò)特性的分析下，運(yùn)用隊列調(diào)度管理的知識設(shè)計了基于CAN/FlexRay網(wǎng)關(guān)的多隊列消息處理方法。文獻(xiàn)[41]為了保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的連續(xù)性，在隊列內(nèi)部，尤其是在處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時在使用 EDF算法的同時，避免因為后到達(dá)報文截至?xí)r間短而打斷之前的報文。在這里加入在每一幀 FlexRay 報文轉(zhuǎn)換的所有 CAN 報文加入一個時間戳，為隊列分配一個標(biāo)志位，在轉(zhuǎn)發(fā)此報文時置位該標(biāo)志位，待完全轉(zhuǎn)發(fā)之后取消該標(biāo)志位，有效地提高了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的效率。

文獻(xiàn)[42]提出了一種基于多隊列混合調(diào)度的CAN/FlexRay網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)方法，可以有效地降低系統(tǒng)的服務(wù)時間和服務(wù)強(qiáng)度以及保證網(wǎng)關(guān)內(nèi)消息的實時性與公平性。對于消息調(diào)度,采用多隊列混合優(yōu)先級調(diào)度。在隊列內(nèi)部采用EDF算法,隊列之間采用改進(jìn)加權(quán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法。后來文獻(xiàn)[43]在對FlexRay和CAN協(xié)議研究基礎(chǔ)上, 對網(wǎng)關(guān)內(nèi)部調(diào)度算法進(jìn)行了分析和改進(jìn), 提出了等差分區(qū)的EDF算法和多閾值的加權(quán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法, 即每個隊列的權(quán)值是根據(jù)某一時刻該隊列消息所占比例動態(tài)修改，并通過理論推導(dǎo)和仿真方法對結(jié)論進(jìn)行了驗證。

然而,總體來說大多數(shù)對車載網(wǎng)關(guān)的研究還是偏重于硬件實現(xiàn)，對網(wǎng)關(guān)內(nèi)部數(shù)據(jù)調(diào)度、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、容錯能力以及故障恢復(fù)處理系統(tǒng)進(jìn)行研究還不多，通常受到特定的硬件限制，網(wǎng)關(guān)內(nèi)所采用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法和數(shù)據(jù)調(diào)度以及錯誤處理等操作都會直接影響到網(wǎng)關(guān)的性能。

3 結(jié)束語

目前，在提高總線帶寬利用率、優(yōu)化調(diào)度等相關(guān)方面開展了一些研究工作，在一定程度上加快了FlexRay總線應(yīng)用的進(jìn)程。然而，當(dāng)前研究仍存在很多不足，除了上述工作之外，未來仍然有些問題值得進(jìn)一步關(guān)注:

1)FlexRay靜態(tài)段消息調(diào)度的研究中，靜態(tài)段時隙分配是靜態(tài)段消息調(diào)度中的關(guān)鍵問題，同時決定著任務(wù)和消息之間的同步關(guān)系，而現(xiàn)有研究未就時隙分配給系統(tǒng)性能造成的影響進(jìn)行充分考慮，忽略了傳輸過程中可能會出現(xiàn)的錯誤，在以后的研究中需要進(jìn)一步提高通信的可靠性和實時性。

2)在動態(tài)段的研究中，應(yīng)該同時考慮消息傳輸和響應(yīng)時間的不確定性對網(wǎng)絡(luò)的實時性造成的影響。網(wǎng)絡(luò)利用率由靜態(tài)段和動態(tài)段的帶寬利用率共同決定，但絕大多數(shù)研究都只是單獨地研究靜態(tài)段或動態(tài)段，所以，應(yīng)該同時考慮靜態(tài)段和動態(tài)段的帶寬利用率，加強(qiáng)整個網(wǎng)絡(luò)利用率的相關(guān)研究。

3)現(xiàn)如今大多數(shù)研究對車載CAN/FlexRay網(wǎng)關(guān)的研究偏重于網(wǎng)關(guān)模型的搭建和硬件的實現(xiàn)，在對網(wǎng)關(guān)內(nèi)部數(shù)據(jù)調(diào)度、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲方法以及故障恢復(fù)處理系統(tǒng)的為數(shù)不多。如何就混合網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效集成，以保障系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行和高效實現(xiàn)是現(xiàn)在迫切需要解決的關(guān)鍵問題。

4)如何對網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的安全性和可靠性進(jìn)行進(jìn)一步分析并提出相應(yīng)的措施來保障消息傳遞的安全性和可靠性以滿足不同級別的可靠性概率要求是新一代汽車電子系統(tǒng)研究中正熱門的重要問題。

5)如何就FlexRay消息調(diào)度的可擴(kuò)展性進(jìn)行優(yōu)化來容忍各種不確定性因素和提高功能部件的可重用性和可定制性，從而減少可能造成的重驗證和重測試、甚至于重設(shè)計方面的風(fēng)險和因此帶來的系統(tǒng)設(shè)計成本增長將是FlexRay在汽車電子系統(tǒng)中進(jìn)行廣泛應(yīng)用所需要解決的另一個難題。

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