Asymmetrische Verzögerungen in FlexRay-Netzen korrigieren

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OKW Odenwälder Kunststoffwerke Gehäusesysteme GmbH

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IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

ams AG

Eingeschränkte Möglichkeiten des Netzwerkdesigns

Damit sind die Möglichkeiten des Netzwerkdesigns für den Systementwickler insbesondere bezüglich folgender Kriterien eingeschränkt:

• Anzahl der Active Stars im Netzwerk,

• maximale Leitungslänge zwischen zwei Knoten,

• maximale Anschlusslänge eines mit einem Zweig verbundenen Knotens,

• Anzahl der „Mittelknoten” (Knoten ohne Busterminierung),

• Leitungseigenschaften (Impedanz, Dämpfung, Abschirmung),

• Niveau der elektromagnetischen Störungen, die toleriert werden können.

Auf geschirmte Kabel kann verzichtet werden

Üblicherweise werden von Entwicklern im Automotive-Bereich kostspielige geschirmte Kabel spezifiziert. Diese sollen die asymmetrischen Verzögerungen minimieren, die der EMI zurechenbar sind und auf diese Weise erweiterte Netzwerktopologien unterstützen. Der Einsatz von Active-Star-Bausteinen mit einem Bit-Reshaper kann die Notwendigkeit der Verwendung geschirmter Kabel eliminieren.

Da der Bit-Reshaper den Bit-Strom regeneriert, ist das gesamte Budget für asymmetrische Verzögerungen an jedem, mit dem Active Star verbundenen Zweig verfügbar und die Beiträge jedes Eingangssignals zur asymmetrischen Verzögerung werden auf Null reduziert, bevor das Signal über den Bit-Reshaper an andere Zweige weitergeleitet wird.

Wie die Bit-Reshaper-Technik in der Praxis wirkt

Die Wirkung der Bit-Reshaper-Technik in der Praxis zeigt Bild 5 am Beispiel einer Signalübertragung über einen Active-Star-Baustein mit (oben) und ohne Bit-Reshaper (unten). Die Hinweise in den Electrical Physical Layer Application Notes (EPLAN) des FlexRay-Standards deuten an, dass eine Topologie mit einem Active Star (ein FlexRay Active Star kann aus einem oder mehreren Active-Star-Bausteinen bestehen) typischerweise nicht über genügend Restspielraum verfügt, um den Effekt von EMI zu tolerieren. Durch den Einsatz eines Bit-Reshapers in dem/den Active Star-Baustein(en) kann dieser Spielraum signifikant erhöht werden, womit größere Topologien – mit sogar mehreren kaskadierten Active Stars – bei Verwendung ungeschirmter Standardkabel möglich werden. Im Netzwerk ohne Bit-Reshaper wird die erlaubte Übertragungsverzögerung eines einzelnen Bits um 18 ns überschritten. Die gleiche Netzwerktopologie mit einem in den Active Star integrierten Bit-Reshaper bietet einen Restspielraum von 12 ns.

Weniger Beschränkungen beim Design von FlexRay-Netzen

Der im AS8224 integrierte Bit-Reshaper verringert die bestehenden Beschränkungen beim Design von FlexRay-Netzwerken deutlich. Er erlaubt die Verwendung größerer Netzwerktopologien beim Einsatz zweier Active Stars auf dem FlexRay-Bus – eine Möglichkeit, die ohne Bit-Reshaper nicht existieren würde. Darüber hinaus erhöht er den Spielraum des Netzwerks zur Tolerierung von EMI und kann den Einsatz von kostengünstigeren und leichteren ungeschirmten Kabeln ermöglichen. Die Bit-Reshaper-Funktion ist bereits heute im FlexRay-Transceiver AS8224 von austriamicrosystems verfügbar, der durch einfaches Bereitstellen eines Takteingangssignals in existierende Active Star-Produkte integriert werden kann. Dieses Signal kann normalerweise vom Host-Prozessor zur Verfügung gestellt werden.

* * Harald Gall und Monica Giardi sind Mitarbeiter der austriamicrosystems AG,

* Eric Schmidt ist Mitarbeiter bei TTTech Automotive und

* Dr. Christian Netzberger ist Professor an der FH Joanneum.

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