[发明专利]一种FlexRay-RS485通信网关及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种网络通信协议转换技术，特别涉及一种FlexRay-RS485 通信网关及实现方法。

背景技术

在电力、石油、化工、冶金、钢铁、交通等各种行业，数据通信网络必 不可少。现场各类信号通过数据采集系统连续采集和处理后，需要通过某种 方式传送至上位监控系统。RS485接口技术是目前应用较为广泛的现场总线 物理层通信技术，FlexRay高速总线作为新兴的通信技术，提供更快的通信 速率、更大的带宽和更高的传输可靠性。

FlexRay是由BMW、Daimler、Motorola等公司开发的一种灵活且功能强 大的网络通讯协议。FlexRay总线系统作为新一代总线技术，它的通讯机制特 点表现在以下几个方面：

(1)带宽方面：FlexRay带宽不受协议机制的限制，可进行最快10Mbps 速率的通信，当采用双通道冗余系统时，可达20Mbps的速率，远大于RS485 总线的通信速率。

(2)可量测性：FlexRay可采用单、双通道两种模式，并可实现混合配 置。

(3)灵活性：FlexRay可采用多种网络拓扑模式，包括从点对点到无源 总线拓扑和有源星形拓扑。而物理层设备可选用电缆或光缆，同时其通讯数 据包括静态段和动态段两种，FlexRay的帧ID是和时隙数对应的，也表示了 发送方地址。以上都是FlexRay灵活的通讯机制的表现。

(4)确定性：FlexRay静态段严格采用基于时间触发的总线访问方式， 而动态段可采用有限确定性的灵活时间触发的总线访问方式。

(5)安全性：FlexRay含有总线监控，它提供分布的时钟同步，同步过 程包括对相位偏差和频率偏差纠正，还包括帧头和帧尾的CRC校验过程。

可见，FlexRay总线系统的容错能力和分时复用能力能够满足电子组件对 更高的数据率、确定性的行为和高可靠性的要求，可以为主要的安全应用提 供可靠而及时的信息。此外，FlexRay能够把所有系统连接在一起，作为一个 整体而不是分散的多个系统工作，具有独特的性能优势。

发明内容

本发明针对FlexRay总线通信协议与RS485接口通信协议不能相互兼容 的问题，提出了一种FlexRay-RS485通信网关及实现方法。网关能够通过 FlexRay总线通信协议或RS485接口通信协议双向收发数据，实现了两种通信 协议的转换功能，可通过RS232接口与上位监控计算机相连，向上传送现场 数据。此通信网关可广泛用于汽车、电力、化工等工业控制领域。

本发明的技术方案为：一种FlexRay-RS485通信网关，包括FlexRay通 信接口电路、RS485通信接口电路，还包括微控制器、RS232接口电路、BDM 电路、电源电路、复位电路、LED显示电路以及键盘电路，FlexRay通信接口 协议数据和RS485通信接口协议数据均进入微控制器，微控制器处理信号后 输出通过FlexRay通信接口电路和RS485通信接口电路转发，同时也可以通 过RS232接口电路将数据传送至上位监控计算机，由上位机做统一处理，电 源电路给微控制器提供专门的电源，保证微控制器工作稳定，复位电路和键 盘电路为操作输入给微控制器指令工作，LED显示电路为操作输出指示，BDM 电路协助微控制器工作。

所述微控制器采用512kB片内FLASH，32kB片内RAM的16位高性能微 控制器芯片MC9S12XF512。

所述微控制器可通过RS232接口与上位计算机机进行通信。

一种FlexRay-RS485通信网关实现方法，FlexRay-RS485通信网关，包 括以下步骤：

1)通信网关主函数是程序首先执行的一个函数，实现硬件和软件的初始 化；

2)通信网关由五个用户应用模块构成：系统调度模块、FlexRay收发模 块、RS485收发模块、键盘输入模块和串口收发模块，所有模块均以中断方式 实现，其中系统调度模块中断优先级最高，FlexRay收发模块和RS485收发模 块的中断优先级次之，键盘输入模块和串口收发模块中断优先级最低；

3)系统每隔75ms对各个模块进行一次调度，根据优先级进行中断处 理；

4)进入中断后根据判断指令执行任务后跳出中断等待调度。