Comunicazione FlexRay: funzionamento e controlli

FlexRay: ci siamo! Ecco l’attesa seconda parte del nostro approfondimento dedicato al noto sistema di comunicazione Automotive.  Prima di iniziare puoi rileggere la prima parte (segui il link>) oppure guardare direttamente il video:

Flexray: il sistema di comunicazione “deterministico”

Oltre al fatto di essere uno dei più veloci sistemi di comunicazione attualmente disponibili nel settore Automotive e di essere “fault tolerant”, come descritto nel precedente articolo, il sistema FlexRay può vantare anche un’altra caratteristica fondamentale, ovvero il suo comportamento deterministico.

Questo implica, perciò, che la comunicazione sia esente da sovrapposizioni e successive sovrascritture di alcuni messaggi, come succede nella linea CAN.

Comunicazione FlexRay e CAN

Nella comunicazione CAN, l’unità che deve trasmettere il messaggio viene scelta tramite l’arbitraggio “bitwise” di tipo non distruttivo. Ciò consente di stabilire quale messaggio abbia priorità rispetto agli altri tramite l’associazione a due diversi livelli logici.

Nel singolo bit, il valore 0 è considerato “dominante”, mentre 1 è “recessivo”: il messaggio che “vince” l’arbitraggio non viene alterato e quindi non deve essere ritrasmesso.

• VANTAGGIO: i messaggi ad alta priorità possono essere trasmessi senza alcun ritardo dovuto alla fase di contesa del canale.
• SVANTAGGIO: i messaggi considerati non prioritari vanno persi, perché sovrascritti da quello dominante.

La comunicazione FlexRay è basata su segmenti temporali ripetuti ciclicamente, che possono essere configurati dallo sviluppatore. L’accesso utente multiplo è trattato differentemente nel caso di segmento statico e di segmento dinamico: nella sezione statica l’accesso è definito come TDM, ovvero all’unità viene assegnato uno slot di tempo in ogni ciclo in maniera determinata.

FlexRay e TDM: Time Division Multiplexing

Il TDM, letteralmente: Multiplazione a divisione di tempo, consiste nella:

Condivisione di un canale di comunicazione in cui ogni dispositivo ottiene, a turno, l’uso esclusivo del canale per un lasso di tempo predeterminato.

Questo intervallo può essere sfruttato per inviare messaggi alle altre centraline.

Se l’unità non ha informazioni da trasmettere nello slot temporale dedicatole, essa trasmette un frame vuoto (“null”) in modo che le altre unità ricevano comunque un messaggio che permetta loro di capire che la comunicazione non è stata involontariamente disturbata o interrotta.

Il segmento dinamico usa un metodo cosiddetto “minislot”, il quale usa una sequenza pre-settata di indirizzi (FrameID) combinata con un contatore per la gestione dell’accesso multiplo. A differenza di quanto avviene per un segmento statico, la centralina cui è assegnato un preciso slot temporale trasmette informazioni se e soltanto ha effettivamente un dato da trasmettere. In questo caso, le altre unità incrementano il contatore e quella che ha il successivo indirizzo (FrameID) può iniziare la trasmissione nel successivo minislot invece di dover aspettare. ù

Per aumentare il volume di dati trasmessi, la durata del minislot è più corta rispetto agli slot statici e può essere configurata in base all’architettura del sistema.

Strutturalmente, anche il segnale FlexRay è di tipo differenziale e sfrutta due linee di comunicazione:

• Bus Plus (BP)
• Bus Minus (BM)

In maniera del tutto similare alla rete CAN con i due canali High e Low (CAN H – CAN L).

Come verificare l’integrità della linea FlexRay

La rete FlexRay prevede 2 resistenze di terminazione messe in parallelo, i cui valori sono compresi tra 80 e 110 Ω.

Perciò, una prova per verificare l’integrità della linea FlexRay dovrebbe restituire un valore compreso tra i 40 e i 55 Ω.

Considerando che solitamente vengono utilizzate resistenze da 100 Ω, in pratica il risultato che ci si aspetta da questa prova è di riscontrare circa 50 Ω.

La prova appena descritta è stata realizzata su una

BMW 318d F30

Equipaggiata con motore B47 da 150 cv

Di cui riportiamo lo schema di collegamento delle varie linee FlexRay:

BMW 318d F30: in evidenza le resistenze di terminazione

In rosso i collegamenti elettrici linea FlexRay

La prova è stata eseguita sul FlexRay-0, analizzando i bus BP0 e BM0 dal connettore della centralina DSC (Dynamic Stability Control), ubicata nel vano motore lato guida:

Dopo aver scollegato la batteria e atteso il power latch, scollegando la centralina e ponendo i puntali del multimetro sui pin 10 e 22 come mostrato in figura.

Schema di collegamento multimetro:

É stato riscontrato un valore pari a 97 Ω, lato centralina e lato cablaggio. Mentre, con la centralina DCS collegata, il multimetro fornisce un valore pari a 48,5 Ω dovuto al ripristino del parallelo tra le due resistenze:

Resistenza FlexRay-0 con centralina collegata e scollegata

Questo valore ci dà conferma dell’integrità della rete FlexRay-0.

La presente trattazione relativa alla linea FlexRay-0 è, chiaramente, estendibile alle altre linee FlexRay presenti su questa e anche su altre vetture.

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