[发明专利]一种用于FlexRay网络的配置与测试装置

摘要

本发明涉及一种用于FlexRay网络的配置与测试装置，属于通信技术领域。包括电源设备、FlexRay通信设备、可编程逻辑器件、USB通信设备、存储器DRAM和上位机。本发明解决了现有的集成化的FlexRay测试装置只能获取通信数据、不够灵活的问题，不仅可以实现FlexRay总线的数据测试，而且可以获取网络运行参数、运行状态以及测量数据帧之间的间隔，同时还可以很方便地、在线地进行网络参数的配置，可以帮助工程师更快速、更优化地设计FlexRay网络。

主权项

1.一种用于FlexRay网络的配置与测试装置，包括硬件和软件部分，外部设备为待配置或/和待测试的FlexRay网络，该FlexRay网络包含二个及以上FlexRay结点设备和用于连接这些设备的连接线，这些FlexRay结点设备采用FLexRay网络协议进行通信，所述设备连接线可以为单路，也可以为双路冗余的形式，其特征在于，硬件部分包括电源设备、FlexRay通信设备、可编程逻辑器件、USB通信设备、存储器DRAM和上位机；所述电源设备用于为整个配置与测试装置供电；所述FlexRay通信设备用于连接外部待配置或/和待测试的FlexRay网络，并完成与FlexRay网络中FlexRay结点设备的数据交互，包含了带有FlexRay网络协议控制器的单片机、两个FlexRay网络收发器、外部时钟和复位电路，所述单片机带有SPI接口；所述可编程逻辑器件，用于与FlexRay通信设备中的单片机通信，以及通过并行总线与USB通信设备连接，再经USB通信设备与上位机通信，并且存储来自单片机和上位机的数据，包含了采用IP核设计的CPU、定时器、DRAM接口和一个及以上的SPI接口；所述上位机为带USB接口的PC机，用于接收用户输入的指令、将FlexRay通信数据及运行参数进行显示；所述存储器DRAM用于存储可编程逻辑器件中的数据；所述FlexRay通信设备通过单片机的SPI接口与可编程逻辑器件中的SPI接口通信，其中可编程器件的SPI接口为从机，单片机的SPI接口为主机；所述USB通信设备用于上位机与可编程逻辑器件之间的通信；所述FlexRay通信设备通过一个或者两个FlexRay网络收发器与FlexRay网络中的单路或者双路设备连接线连接；所述FlexRay通信设备中单片机通过数据线与两个FlexRay网络收发器连接，用于经FlexRay网络收发器获取FlexRay网络中的数据或者将数据经FlexRay网络收发器发送至FlexRay网络；所述可编程逻辑器件中，定时器、DRAM接口和一个及以上的SPI接口均与CPU相连并由CPU控制其实现各自的功能；所述可编程逻辑器件通过DRAM接口和存储器DRAM连接；软件部分包括三部分功能执行模块：单片机部分、可编程逻辑器件中CPU部分和上位机部分；所述单片机部分功能执行模块包括单片机初始化模块、FlexRay网络监听中断模块和定时器中断模块，其中单片机初始化模块包括FlexRay配置参数初始化子模块、第一SPI通信初始化子模块、FlexRay初始化子模块、定时器初始化子模块、中断初始化子模块和第一空循环子模块，网络监听中断模块包括解析FlexRay网络数据子模块、第一SPI帧封装子模块和第一SPI驱动子模块，定时器中断模块包括FlexRay配置参数查询子模块、FlexRay配置参数获取子模块、FlexRay网络通信停止子模块、FlexRay网络配置参数重新初始化子模块和FlexRay网络重新启动子模块；所述单片机初始化模块的执行流程依次为：FlexRay配置参数初始化子模块、第一SPI通信初始化子模块、定时器初始化子模块、中断初始化子模块、FlexRay初始化子模块，然后进入第一空循环子模块并一直在此循环执行并等待网络监听中断模块和定时器中断模块所产生的中断；所述网络监听中断模块采用中断执行方式，当外部FlexRay网络中有数据发出则触发中断，触发中断后执行流程为：调用解析FlexRay网络数据子模块，调用第一SPI帧封装子模块将FlexRay网络数据封装为SPI帧，调用第一SPI驱动将封装好的SPI帧经SPI接口发送至可编程逻辑器件；所述定时器中断模块采用中断执行方式，当定时器中设定的定时时间到则触发中断，触发中断后执行流程为：调用FlexRay配置参数查询子模块通过单片机的SPI接口查询可编程逻辑器件中是否有新的FlexRay配置参数，如果没有则结束定时器中断模块，如果有则调用FlexRay配置参数子模块从可编程逻辑器件中获取新的FlexRay配置参数，调用FlexRay网络通信停止子模块以停止外部FlexRay网络通信，调用FlexRay网络配置参数重新初始化子模块为外部FlexRay网络配置参数，调用FlexRay网络重新启动子模块；所述可编程逻辑器件中CPU部分功能执行模块包含可编程逻辑器件初始化模块、SPI中断模块和USB中断模块，其中可编程逻辑器件初始化模块包含USB通信初始化子模块、第二SPI通信初始化子模块和第二空循环子模块，SPI中断模块包含第二SPI帧封装子模块、SPI帧解析及存储子模块和第二SPI驱动子模块，USB中断模块包含第一USB帧封装子模块、第一USB帧解析及存储子模块和第一USB驱动子模块；所述的可编程逻辑器件初始化模块执行的流程依次为：定时器初始化子模块、USB通信初始化子模块和第二SPI通信初始化子模块，然后进入第二空循环子模块并一直在此循环执行并等待SPI中断模块和USB中断模块所产生的中断；所述SPI中断模块采用中断的执行方式，当可编程逻辑器件的SPI接口接收到单片机SPI接口发送的数据时会发生中断，SPI中断模块开始执行，执行过程为：判断SPI帧的类型，如果为带有FlexRay网络数据的SPI帧，则调用SPI帧解析及存储子模块，解析出网络数据并存储到DRAM中；如果带有为FlexRay配置参数查询命令的SPI帧，则调用第二SPI帧封装子模块将DRAM中存储的FlexRay配置参数封装为SPI帧，再调用第二SPI驱动子模块将封装好的SPI帧经SPI接口发送至单片机；所述USB中断模块采用中断的方式执行，当可编程逻辑器件发现USB通信设备上有数据时会发生中断，USB中断模块开始执行，执行过程为：调用第一USB帧解析及存储子模块解析出FlexRay配置参数并存储到DRAM中，再调用第一USB帧封装子模块将DRAM中存储的网络数据封装成USB数据帧，再调用第一USB驱动子模块将封装好的USB数据帧经USB通信模块发送至上位机；所述的上位机部分功能执行模块包含第二USB帧封装子模块、第二USB帧解析及存储子模块、第二USB驱动子模块、USB数据显示子模块、数据存储子模块、数据显示子模块、数据读取子模块、FlexRay网络参数输入子模块和FlexRay网络参数生成子模块；上位机功能执行模块中各子模块均由操作上位机的用户发起后执行，采用多线程的方式执行：当用户发起USB接口访问指令时，调用第二USB驱动子模块，此时如果USB接口没有返回数据则结束该USB接口访问线程，如果返回了数据，则调用第二USB帧解析及数据存储子模块将数据解析出来并将解析出的数据存入数据库中，之后调用USB数据显示子模块将数据进行显示；当用户发起数据查询指令时，调用数据读取子模块将要查询的数据从数据库中读出，之后通过数据显示子模块将读出的数据进行显示；当用户发起更改FlexRay网络配置指令时，将会调用FlexRay网络参数输入子模块与用户进行参数输入的交互操作，由用户输入FlexRay网络参数，之后会调用FlexRay网络参数生成子模块生成FlexRay网络配置参数，如果此时用户选择将FlexRay网络配置参数发送出去，则再调用第二USB帧封装子模块将FlexRay网络配置参数封装成USB帧，之后通过第二USB驱动子模块将封装好的USB帧经USB通信模块发送至可编程逻辑器件，如果此时用户未选择将FlexRay网络配置参数发送出去而选择了取消操作，则退出该更改FlexRay网络配置线程。