FlexRay: Flexibler Highspeed-Datenbus im Auto

Unterschiede: FlexRay vs. andere Bussysteme

FlexRay bietet zwei Kanäle A und B mit einer effektiven Datenrate von je maximal 10 Mbit/s, die zwei Betriebsmodi unterstützen:

  • Kanalbündelung, das heißt effektive Datenrate von maximal 20 Mbit/s

  • Redundante Übertragung auf dem zweiten Kanal, das heißt erhöhte Fehlersicherheit

Niedrigere Datenraten als 10 Mbit/s sind als Option von 2,5 und 5 Mbit/s geplant. Ein Bit benötigt bei der aktuellen Datenrate daher 100 ns für die Übertragung auf dem Medium. So können also zum einen die Datenrate auf 20 Mbit/s verdoppelt oder zugunsten der Sicherheit die Daten redundant auf dem zweiten Kanal übertragen werden.

Vier Faktoren auf der physikalischen Schicht bilden das Fundament von FlexRay:

  • hohe Datenrate, Echtzeitfähigkeit, geringe Latenzzeit

  • einfache Vernetzung

  • Flexibilität

  • Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit

Der bestehende Industriestandard RS485, der auch auf Kupferdraht eine Datenrate von 10 Mbit/s erreicht, ist aufgrund der hohen elektromagnetischen Emissionen (EMI) daher im Fahrzeug nicht einsetzbar.

Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die garantierte Latenzzeit, das heißt die Übertragung ist deterministisch und erreicht den oder die Empfänger zu einem definierten Zeitpunkt (Echtzeitfähigkeit). Damit dies gewährleistet werden kann, senden die Teilnehmer nicht beliebig (Event-gesteuert), sondern nach Vorgabe (Zeitschlitz). Die Übertragung erfolgt mit einem definierten Bustakt und damit auch mit definierten Zeitschlitzen, welches eine Zeitsynchronisation aller Busteilnehmer voraussetzt. Jedem Gerät ist ein Zeitschlitz zugeordnet, in diesem es seine Daten senden kann. Daneben unterstützt dieser Bus aber auch den ereignisgesteuerten Datenversand. Mittels TDMA und dynamische Mini-Slots wird auf das Medium zugegriffen. Im Gegensatz der Kollisionserkennung, kommt die Kollisionsvermeidung zur Anwendung (CA).

Da jeder FlexRay-Knoten nur während seines definierten Zeitschlitzes im synchronen Modus des Busses diesen belegen darf (TDMA), erfordert die Zeitsynchronisation der Busteilnehmer eine hohe Beachtung und technische Anforderung.

Der FlexRay-Controller kann direkt in einen Mikro-Controller integriert werden und bietet ein Power-Management mit Schlaf- und Aufwachfunktionalität über den Bus über den im Automobilbereich üblichen Temperaturbereich von -40 bis +125°C.