基于FlexRay總線的仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于FlexRay總線的仿真系統(tǒng)，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(shù)據(jù)傳輸，從而實現(xiàn)基于PC的FlexRay報文收發(fā)，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(jié)點編寫代碼，從而使得每個虛擬的FlexRay節(jié)點都能和與其相連接的真實的FlexRay總線上的節(jié)點進行通信。
【專利說明】基于FIexRay總線的仿真方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子【技術領域】的仿真系統(tǒng)，特別涉及一種基于FlexRay總線的仿真系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]FlexRay是一種用于汽車的高速可確定性的,具備故障容錯的總線系統(tǒng)，F(xiàn)lexRay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余信息的傳送，滿足了新的x-byiire系統(tǒng)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(fā)過程中，為了驗證某個節(jié)點的功能，通常需要將總線上與此節(jié)點交互的其他沒有的節(jié)點通過計算機虛擬出來，并與真實的網(wǎng)絡一起通信，從而對充分驗證被測節(jié)點的各項性能，和整個網(wǎng)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(fā)送需要仿真的節(jié)點所發(fā)送的報文，以達到模擬節(jié)點的目的。這樣的方法的缺陷是:無法管理多個虛擬節(jié)點的報文收發(fā)的邏輯、無法處理節(jié)點的特殊行為，比如發(fā)送事件報文，或是以一定的邏輯發(fā)送報文等。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的，就是為了克服基于PC機仿真FlexRay總線中虛擬節(jié)點的困難，在上位機構建了一個仿真環(huán)境，可以仿真任意個虛擬FlexRay節(jié)點，并通過USB線實時地與真實的FlexRay總線進行數(shù)據(jù)通信。
[0005]本發(fā)明提供的具體技術方案如下:
[0006]基于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(shù)據(jù)傳輸從而實現(xiàn)FlexRay報文的收發(fā),在PC機上執(zhí)行仿真,使PC虛擬的每一個仿真FlexRay節(jié)點都有自己的行為。
[0007]基于FlexRay總線的仿真方法，包括硬件電路，下位機程序和上位機程序。
[0008]基于FlexRay總線的仿真方法,所述的硬件電路由微控制器、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(fā)器,每個FlexRay收發(fā)器均連接至一根獨立的FlexRay總線上。
[0009]基于FlexRay總線的仿真方法,所述的FlexRay控制器在總線上監(jiān)聽到FlexRay報文或是錯誤幀后，將監(jiān)聽的數(shù)據(jù)反饋給微控制器，微控制器將其讀入本地報文接收緩沖區(qū)，并將接收緩沖區(qū)內的數(shù)據(jù)通過USB模塊上傳至PC機。
[0010]基于FlexRay總線的仿真方法，所述的USB模塊接收到上位機的命令后，對微控制器進行配置，包括FlexRay總線參數(shù)的配置等等。
[0011]基于FlexRay總線的仿真方法,所述的每一個仿真FlexRay節(jié)點都有相關的代碼編寫接口，通過編譯得到可執(zhí)行代碼，并經(jīng)由仿真引擎調用執(zhí)行。[0012]基于FlexRay總線的仿真方法,所述的每一個仿真FlexRay節(jié)點都可以接收到通過USB接口上傳的總線報文，通過每個節(jié)點相應的可執(zhí)行代碼的邏輯以決定仿真FlexRay節(jié)點對于總線上的FlexRay事件的反應，需要仿真節(jié)點發(fā)送的報文將通過仿真內核傳輸給USB接口并下發(fā)到下位機硬件電路，并經(jīng)由下位機的FlexRay模塊發(fā)到總線上。
[0013]基于FlexRay總線的仿真方法，它的優(yōu)勢在于，1、設計合理，結構清晰，可以虛擬任意個節(jié)點，節(jié)點與節(jié)點是完全獨立，互不影響的；2、可以通過軟件模擬節(jié)點的任何行為，包括周期性報文的發(fā)送和事件報文的發(fā)送等等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實施方法中上下位機連接的總架構圖
[0015]圖2為本發(fā)明實施方法中硬件電路的執(zhí)行邏輯
[0016]圖3為本發(fā)明實施方法中仿真引擎的執(zhí)行邏輯
[0017]圖1 中，微控制器(101)，F(xiàn)lexRay 控制器(102)，F(xiàn)lexRay 收發(fā)器(103)，F(xiàn)lexRay總線 FlexRayH (104)，F(xiàn)lexRay 總線 FlexRayL (105)，USB 模塊(106)，PC 機(109)，下位機硬件電路(110)，USB線(111)，總線上的其他節(jié)點(112)
[0018]圖2中，F(xiàn)lexRay控制器接收緩沖區(qū)(201)，F(xiàn)lexRay控制器發(fā)送緩沖區(qū)(202)，本地FlexRay發(fā)送緩沖區(qū)(203 )，本地FlexRay接收緩沖區(qū)(204 )，測試引擎(205 )，報文USB發(fā)送緩沖區(qū)(208)，報文USB接收緩沖區(qū)(209)，計算機CPU (211)，F(xiàn)lexRay總線仿真應用程序(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(jié)點(304)，USB驅動程序(305)，仿真節(jié)點已編譯代碼(306)，仿真節(jié)點源代碼(307 )，編譯過程(308 )
【具體實施方式】
[0020]在圖1中，下位機硬件電路(110)包含微控制器(101)、USB模塊(106)和FlexRay收發(fā)器(103)，下位機硬件電路(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(jié)點(112)。
[0021]總線上的其他節(jié)點(112)內部集成FlexRay收發(fā)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(fā)器(103)的TX引腳和RX引腳，F(xiàn)lexRay收發(fā)器的FlexRayH連接至 FlexRay 總線 FlexRayH( 104), FlexRay 收發(fā)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(xié)議轉換芯片，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(fā)器相連的TX和RX引腳。
[0025]在圖2中，下位機硬件電路(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總線仿真應用程序
(212)。
[0026]下位機硬件電路(110)通過連接FlexRay總線FlexRayH (104)和FlexRay總線FlexRayL (105)與其他節(jié)點進行通信。
[0027]下位機硬件電路(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(fā)器(103)監(jiān)聽到FlexRay報文后，將其緩存至內部的FlexRay接收緩沖區(qū)(201)，并通知微控制器(101)，微控制器(101)通過調用接收函數(shù)(204)將收到的報文保存到報文USB接收緩沖區(qū)(209)，通過USB模塊(106)將這些數(shù)據(jù)上傳至PC機(109)。
[0028]下位機硬件電路(110)的發(fā)送流程是，下位機微控制器(101)從報文USB發(fā)送緩沖區(qū)(208)中讀取來自USB模塊(106)的要發(fā)送的報文數(shù)據(jù)，再通過發(fā)送函數(shù)(203)將需要發(fā)送到總線上的報文放入FlexRay控制器(102)的FlexRay發(fā)送緩沖區(qū)內，經(jīng)由FlexRay控制器(102)通過 FlexRay 收發(fā)器(103)發(fā)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總線仿真應用程序(212)通過USB驅動程序(305)連接至USB線纜(111)，從而與下位機硬件電路(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(jié)點的源碼，得到仿真節(jié)點源碼文件(307)，通過編譯器編譯(308)后，得到仿真節(jié)點已編譯的可執(zhí)行代碼(306)，通過仿真弓丨擎(303 )加載所有仿真節(jié)點(304 )的可執(zhí)行代碼(306 )以運行虛擬網(wǎng)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，并提交給各個虛擬節(jié)點(304)，虛擬節(jié)點(304)根據(jù)收到的報文和其他相關狀態(tài)判斷當前應該采取的執(zhí)行步驟執(zhí)行，當需要向真實總線發(fā)送報文時，將報文數(shù)據(jù)發(fā)送到虛擬FlexRay總線上，再由USB接口驅動程序(305)下發(fā)到下位機硬件電路中，經(jīng)由下位機的FlexRay控制器發(fā)到真實總線上，從而完成整個仿真過程。
【權利要求】
1.基于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，其特征在于，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(shù)據(jù)傳輸，從而實現(xiàn)基于PC的FlexRay報文收發(fā)，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(jié)點編寫代碼,從而使得每個虛擬的FlexRay節(jié)點都能和與其相連接的真實的FlexRay總線上的節(jié)點進行通信。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于FlexRay總線的仿真方法，其特征在于，系統(tǒng)包括硬件電路，下位機程序和上位機程序。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于FlexRay總線的仿真方法，其特征在于，所述的硬件電路由微控制器、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(fā)器，每個FlexRay收發(fā)器均連接至一根獨立的FlexRay總線上。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于FlexRay總線的仿真方法,其特征在于,所述的FlexRay控制器在總線上監(jiān)聽到FlexRay報文或是錯誤幀后，將監(jiān)聽的數(shù)據(jù)反饋給微控制器，微控制器將其讀入本地報文接收緩沖區(qū)，并將接收緩沖區(qū)內的數(shù)據(jù)通過USB模塊上傳至PC機。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于FlexRay總線的仿真方法，其特征在于，所述的USB模塊接收到上位機的命令后，對微控制器進行配置，包括FlexRay總線參數(shù)的配置。
6.根據(jù)權利要求2所述的基于FlexRay總線的仿真方法，其特征在于，所述的每一個仿真FlexRay節(jié)點都有相關的代碼編寫接口，通過編譯得到可執(zhí)行代碼，并經(jīng)由仿真引擎調用執(zhí)行。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于FlexRay總線的仿真方法，其特征在于，所述的每一個仿真FlexRay節(jié)點都可以接收到通過USB接口上傳的總線報文,通過每個節(jié)點相應的可執(zhí)行代碼的邏輯以決定仿真FlexRay節(jié)點對于總線上的FlexRay事件的反應,需要仿真節(jié)點發(fā)送的報文將通過仿真內核傳輸給USB接口并下發(fā)到下位機硬件電路，并經(jīng)由下位機的FlexRay模塊發(fā)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(yōu)先權日:2013年8月14日
【發(fā)明者】劉矗, 莫莽, 吳寶紅 申請人:上海固泰科技有限公司