Fortgeschrittene Kommunikationssysteme für Applikationen im Auto

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Der Aufbau eines FlexRay-Datenrahmens

Die Daten, welche die Kommunikationssteuerung vom Host erhält, werden nicht direkt auf den Bus geschrieben, sondern im Header-Segment mit zusätzlichen Steuerdaten und Prüfsummen versehen. Diese zusätzlichen Informationen dienen sowohl der Erkennung von Übertragungsfehlern als auch der Überprüfung des aktuellen Protokollstatus oder der Zuordnung von Datenblöcken zu Zeitschlitzen.

Bild 3 zeigt den Aufbau eines FlexRay-Datenrahmens.Das erste Bit (reserved bit) ist für zukünftige Erweiterungen reserviert und wird zurzeit nicht genutzt. Der Sender muss dieses Bit auf 0 setzen.

Mit dem zweiten Bit (Payload Preamble Indicator) wird angezeigt, ob die Nutzlast des Rahmens Daten enthält, die von der Kommunikationssteuerung zu interpretieren sind. Die Art der Daten unterscheidet sich dabei zwischen statischem und dynamischem Segment. Ein gesetztes Bit im statischen Segment bedeutet, dass die ersten Bytes der Nutzlast Daten zur Netzwerkverwaltung enthalten. Im dynamischen Segment bedeutet das gesetzte Bit, dass die ersten 16 Bit der Nutzlast eine Identifikationsnummer enthalten, die als zusätzlicher Filter verwendet wird.

Das Nullframe-Bit gibt an, ob das Nutzlastsegment sinnvolle Daten enthält. Ein Datenblock ohne Nutzlast wird als Nullframe bezeichnet und zum Auffüllen von Zeitschlitzen oder zur Taktkorrektur verwendet.Mit dem vierten Bit werden Synchronisationsrahmen markiert, die zur Taktkorrektur in den ECUs verwendet werden. Sie können Nutzlast enthalten, dürfen aber nur im statischen Segment gesendet werden. Das fünfte Bit (startup frame indicator) kennzeichnet Rahmen, die während der Initialisierung des Netzwerks für die Taktabstimmung genutzt werden.

Die Identifikationsnummer eines Frames (Frame ID) gibt den Zeitschlitz an, in welchem der Rahmen übertragen wurde. ECUs erhalten ihre Zeitschlitze zur Konfigurationszeit zugewiesen und können diese zur Laufzeit nicht mehr verändern. Zusammen mit der Kennung des dazugehörigen Kanals ist die Identifikationsnummer das wichtigste Kriterium eines Host bei der Zuordnung von Speicherplatz im Sende- und Empfangspuffer.

Die Größe der Nutzlast (Payload length) wird durch die Anzahl der 16-Bit-Wörter angegeben, die das Nutzlastsegment eines Rahmens bilden. Es folgt eine Prüfsumme für die Daten im Header. Die Zykluskennzahl (Cycle count) eines Rahmens gibt die fortlaufende Nummer des Kommunikationszyklus an, in welchem der Rahmen verschickt wurde.

Das Nutzlastsegment eines Rahmens ist von variabler Länge und beinhaltet die eigentlichen Daten. Die tatsächliche Länge ist im Header des Rahmens hinterlegt. Rahmen im statischen Segment besitzen alle eine Nutzlast mit fester Länge, die zur Konfigurationszeit für alle Knoten festgelegt wird. Im dynamischen Segment kann die Länge des Nutzlastsegments durch den Host individuell für jeden Rahmen bestimmt werden. Der Inhalt bzw. das Format der Nutzlast ist durch FlexRay nicht vorgegeben. Abgeschlossen wird ein FlexRay-Rahmen durch eine Prüfsumme, die Header und Nutzlastsegment einschließt.

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