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FlexRay時鐘校正方法 - FlexRay時鐘同步的同向漂移解決方案

來源:本站整理 作者:秩名2011年04月18日 11:07
[導讀] 3 FlexRay時鐘校正方法 幀的gDACtionPointOffset是全局參數(shù),但是由于TSS截短的影響,同步幀接收節(jié)點見到的TSS的1/0跳變沿的時間與接收節(jié)點ActionPointOffset時間之差
3 FlexRay時鐘校正方法

  幀的gDACtionPointOffset是全局參數(shù),但是由于TSS截短的影響,同步幀接收節(jié)點見到的TSS的1/0跳變沿的時間與接收節(jié)點ActionPointOffset時間之差并不是節(jié)點的時鐘差,所以它用第一個BSS中的1/0跳變沿來倒推發(fā)送節(jié)點ActionPointOffset,如圖1所示。倒推是該時刻減去常數(shù)pDecodingCorrection和pDelayCompensation得到發(fā)送節(jié)點TSS的開始時刻。PDecodingCorrection內含有TSS、FSS、BSS、總線濾波延遲和位采樣延遲各項。pDelayCompensation內含有收發(fā)器延遲、星型耦合器延遲和電纜長度的傳輸延遲。pDelayCompensation的數(shù)值取簇中的最小者。由此倒推出的發(fā)送節(jié)點的動作點稱為primaryTRP,發(fā)送和接收的節(jié)的動作點的時間偏差就被記錄下來。

  接收節(jié)點對每一個同步幀都加記錄,該同步幀接收是否正確也記錄在案。只有接收正確的偏差才能用于校正計算之中。

  FlexRay有相位與頻率的校正,為了頻率校正,需要連續(xù)2個cycle的同一同步節(jié)點所發(fā)的幀的偏差,所以校正是以2個cycle為周期進行的。頻率校正的計算結果在每個奇數(shù)cycle內完成,下一個cycle開始生效,在MT形成過程中實行,因此是均勻分布的。相位校正在奇數(shù)cycle的末尾完成,在該cycle的網(wǎng)絡空閑段實行。

  4 FlexRay算法的問題

  

同步節(jié)點位置分布舉例

 

  圖2 同步節(jié)點位置分布舉例

  時鐘偏差推算是造成飄移的原因。圖2中有4個同步幀發(fā)送節(jié)點1~4,各相距8 m,節(jié)點5是普通非同步幀發(fā)送節(jié)點。按規(guī)定,pDelayCompensation是一個預定的常數(shù),該按最小值選取,對圖2的情況,就是節(jié)點5和節(jié)點2間的延遲,即接近為0。這樣,對實際發(fā)生的延遲是補償不足的。不足部分可寫為:

  

不足部分

 

  節(jié)點間的延遲,按每米10 ns計,最大距離為24 m,那么此補償不足量有0.24 μs。

  在圖1中,假定同步幀在cycle的第一個static slot,對static slot的開始時間有一個標準的參考點,發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點各有相位差TT(0)和TR(0),此時接收節(jié)點得到的偏差將含有延遲補償不足的部分:

  

延遲補償不足的部分

 

  由于距離不同,接收節(jié)點得到的URT也是不同的。

  FlexRay規(guī)定,發(fā)同步幀的節(jié)點在屬于自己的slot上的相位誤差登記為0。假定節(jié)點間原來已處于接近同步的情況,對節(jié)點1而言,e11=0最小,e14最大,按算法它們將被丟棄,于是校正量將按(e12+ e13)/2計算:

  

校正量

 

  當節(jié)點初始相位比參考節(jié)點2、3的平均相位早時,應該推遲本節(jié)點下一cycle的開始,實現(xiàn)負反饋。就應有T1(1)= T1(0)-Corr1。為了分析問題的需要,假定只作一部分校正,即:

  

只作一部分校正

 

  其中系數(shù)c≤1,對FlexRay而言c=1。于是有:

  

對FlexRay而言c

 

  推而廣之,將各節(jié)點的相位差寫為向量,可以得到狀態(tài)方程:

  

狀態(tài)方程

 

  對T1而言,系數(shù)a11=1-c,a12= c/2,a13= c/2,a14=0,B=-c,U1=120 ns。對節(jié)點2而言,它丟棄最大的e24和最小的e22,U2=80 ns。類似可確定其他節(jié)點的系數(shù)。所以矩陣A有:

  

矩陣A有

 

  同時有B=-c和U=[120ns 80ns 80ns 120ns]T(6)

  對A求取特征根得到:λ1=1,λ2= 1-c,λ3=λ4=1-1.5c。

  然而在FlexRay中URT是一個系統(tǒng)性偏差,并不因一次校正而消失,因此按(4)式工作時時鐘差會不斷移動。當U不變時有:

  

當U不變時

 

  令(7)式中的第二項為S,則有:

  

令

 

  (8)式右邊各項均為有限值,而因為A的特征根有λ1=1,(I-A)是不可求逆的,所以S將含有不定值,所以隨著n的增加, T(n+1)是不斷漂移的。

  

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