5.2.2数据帧结构
1 1 11 1 11 7 11 6 8 8 8 8 8 8
RPNSS 帧标识
净荷 头部 长度 CRC
周期 数据 数据 1 计数 0
0-254字节 净荷段
数据 CRC CRC CRC n
3字节 结束段
5字节 起始段
保留位R
为将来协议预留 发送节点设为0，接受节点忽视

5.2.2数据帧结构
净荷 头部 RPNSS 帧标识 长度 CRC
5字节 起始段
周期 数据 数据 1 计数 0
0-254字节 净荷段
数据 CRC CRC CRC n
3字节 结束段
帧标识

定义该帧可以在哪个时隙中发送
一个通信周期中只能出现一次 取值1-2047，0不是有效标识符
净荷段长度

单位为字，不是字节，故为净荷段字节数除2，0-127



成本 Low Cost
5.1.1FlexRay技术背景
保守计算： 500个信号 4字节*8=32位 100次每秒 =1.6Mbps
5.1.1FlexRay技术背景
5.1.1FlexRay技术背景
X-by-wire线控系统需要什么样的总线通信?

高速-高带宽 硬实时-确定性通信 安全-容错性 成本可接受
5.2.1FlexRay媒体访问机制
时间等级
段 Segment 槽 Slot，承载数据帧。 宏节拍 Macrotick（MT） 微节拍 Microtick，纳秒级
5.2.1FlexRay媒体访问机制
媒体访问方式
静态部分:时分 多址（Time Division Multiple Access） 动态部分:柔性 时分多址 （Flexible TDMA）
事件触发——报文不确定 总线负载率——已接近极限 没有带宽储备及容错设计
为什么不用CAN总线?

为什么最终选择FlexRay? 时间触发的总线协议:
TTCAN、TTP/C、Byteflight、FlexRay 特性对比，如下表 结论：允许系统成本和安全性之间进行最优平衡的 FlexRay是适应未来车辆系统需求的高性能总线
5.1.1 FlexRay的技术背景 5.1.2 FlexRay技术特点 5.1.3 FlexRay的应用 5.1.4 FlexRay设备组成
5.1.1FlexRay技术背景
FlexRay联盟 Flexray Consortium
1999年，宝马与戴姆勒开始研究；
成立时间：2000年
成员类别 核心成员：
长度范围:0-12字节 一个FlexRay网络内，所有节点的NM长度应相同 主机：发送节点将其作为应用数据写入

5.2.2数据帧结构
1 1 11 1 11 7 11 6 8 8 8 8 8 8
RPNSS 帧标识
净荷 头部 长度 CRC
周期 数据 数据 1 计数 0
0-254字节 净荷段
数据 CRC CRC CRC n

空帧（无效帧）指示位N
指示帧的净荷数据段中是否包含有用数据 1无效帧，0有效

5.2.2数据帧结构
1 1 11 1 11 7 11 6 8 8 8 8 8 8
RPNSS 帧标识
净荷 头部 长度 CRC
周期 数据 数据 1 计数 0
0-254字节 净荷段
数据 CRC CRC CRC n
3字节 结束段
5.1.3FlexRay的应用
第一辆FlexRay量产车

BMW X5 4.8i
电子控制减震器系统：高达15个FlexRay节点，单通 道，10Mbps，星型及总线拓扑结构 上市时间：2007年
5.1.3FlexRay的应用
宝马新7系
FlexRay以跨系统方式实现行驶动态管理系统与发动 机管理系统的联网 共有12个节点（含一个网关） 通过网关，跟车上其他总线（CAN/LIN/MOST）进行 通信
1 1 11 1 11 7 11 6 8 8 8 8 8 8
RPNSS 帧标识
净荷 头部 长度 CRC
周期 数据 数据 1 计数 0
0-254字节 净荷段
数据 CRC CRC CRC n
3字节 结束段
5字节 起始段
净荷指示位P
指出在净荷段开头是否包含可选变量 NM Vector(静态段)，Message ID(动态段) 1包含，0不包含
5.2.2数据帧结构
1 1 11 1 11 7 11 6 8 8 8 8 8 8
净荷 头部 RPNSS 帧标识 长度 CRC
5字节 起始段
周期 数据 数据 1 计数 0
0-254字节 净荷段
数据 CRC CRC CRC n
3字节 结束段
净荷段-静态帧

净荷长度:0-254字节，或0-127字
静态帧可选变量：网络管理向量（NM）
第五章
高速实时总线协议
High Speed Realtime Communication Protocal
FlexRay
高炳钊 吉林大学
主要内容
5.1 FlexRay网络综述
5.2 FlexRay通信协议
5.3 FlexRay物理实现 5.4 FlexRay总线开发
5.1 FlexRay网络综述
静态帧：所有静态帧的数据长度固定 动态帧：不同动态帧的数据长度不固定，且同一动态帧在不 同通信周期、不同信道的数据长度也不固定
5.2.2数据帧结构
1 1 11 1 11 7 11 6 8 8 8 8 8 8
净荷 头部 RPNSS 帧标识 长度 CRC
5字节 起始段
周期 数据 数据 1 计数 0

奥迪
Audi A4:7个FlexRay节点 Audi A8 4.2 FSI：30个节点

5.1.3FlexRay的应用
日本电动车-线控转向、线控加速/制动
2006年，日本WITZ和阳光技研与瑞萨科技等公司 合作，试制了采用FlexRay协议标准的电动车 FlexRay节点

传感器ECU-瑞萨 加速、制动ECU-瑞萨 转向ECU-NEC 仪表ECU-富士通 示波器-横河电机
主要成员：目前28个 普通成员：目前73个

最高目标：使FlexRay成为汽车高速网络的
事实标准
5.1.1FlexRay技术背景

名称含义
起源于“X-by-wire”技术
航空：Fly-by-wire

车用线控技术
Steer-by-wire Brake-by-wire Electroic-Throttle
0-254字节 净荷段
数据 CRC CRC CRC n
3字节 结束段
起始CRC校验

计算长度：20位，校验码长度：11位
帧发送节点：离线计算CC发送 帧接收节点：CC在线校验
帧周期计数

计数范围：0-63
发送节点：选择性发送，将节点周期计数写入帧周期计数 接收节点：根据帧周期计数进行选择性接收 64个通信周期组成一个“大”周期 实现：通过设置发送节点及接收节点的帧周期计数过滤器
灵活性

5.1.3FlexRay的应用
应用领域 分布式控制系统：以微处理器为基础的，实行集中管 理、分散控制的计算机控制系统
集成化控制:动力系统、底盘系统

高安全性要求的系统
线控系统 ABS/TCS等安全控制系统 安全气囊等

高传输速率要求的系统
车辆主干网 军工：高速实时控制 工业控制领域

通信调度
5.2.1FlexRay媒体访问机制
5.2.1FlexRay媒体访问机制
特征符窗口&网络空闲时间
特征符窗口用于网络监护及总线唤醒 网络空闲时间

节点计算、执行时钟同步

举例
特征符窗时长（SW）=16MT 网络空闲时间（NIT）=136MT
5.2.2数据帧结构
1 1 11 1 11 7 11 6 8 8 8 8 8 8
3字节 结束段
5字节 起始段
净荷段—动态帧 动态帧可选变量：消息标识符（Message

ID）
变量长度固定：2字节 主机：发送节点将其作为应用数据写入，CC不参与 CC：接收节点通过Message ID过滤器识别报文
5.2.2数据帧结构
1 1 11 1 11 7 11 6 8 8 8 8 8 8
2-20 1-8字节
好
网络节点数 净荷/帧
扩展性
22 1-12字节
好
64 1-16字节
差
64 1-254字节
好
成本
低
中
高
中
5.1.2FlexRay技术特点
高通信速率

单通道最高10Mbps 双通道非冗余可达20Mbps
确定性 容错性

物理层双通道冗余 独立的总线监听者 4个同步节点 基于容错算法的时钟同步机制 以时间触发为主，兼顾“事件触发” 支持多种网络拓扑结构 物理层介质——双绞线或光纤
RPNSS 帧标识
净荷 头部 长度 CRC
周期 数据 数据 1 计数 0
0-254字节 净荷段
数据 CRC CRC CRC n
3字节 结束段
5字节 起始段
帧CRC校验 计算长度：净荷段
帧发送：CC在发送前计算 帧接收：CC在接收后计算并校验

双信道冗余通信
校验通过视为有效帧
5.2.3FlexRay编码与解码
5.1.4FlexRay设备组成