一种用于FlexRay网络的静态段错误消息的快速重传方法技术

本发明专利技术涉及一种用于FlexRay网络的静态段错误消息的快速重传方法，主要用于针对发生传输错误的静态帧重要消息进行快速重传，属于通信技术领域。通过增加一个额外的网络结点，完成网络中错误消息的检测及对外播报，其他结点通过接收播报信息来判断自己发送的静态帧是否存在传输错误，有则在动态段快速重新发送。能够保证发生传输错误的静态帧消息能够被及时检测并在一个周期内进行重新发送，还能进一步保证动态段中用于快速重传的时槽占用量在保证传输可靠性的前提下尽可能少，尽可能地节约带宽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于FlexRay网络的静态段错误消息的快速重传方法，主要用于针对发生传输错误的静态帧重要消息进行快速重传，属于通信

技术介绍
随着汽车电子技术的发展，人们对汽车安全性能的要求越来越高。越来越多汽车上的电控模块都是通过车载网络连接，使得通信系统的复杂程度变高。FlexRay作为新一代汽车内部网络的主干网络，采用基于时间驱动机制，具有高带宽、灵活性、可靠性和确定性等特点，尤其适用于对于安全性能要求较高的线控操作(X-By-Wire)场合。FlexRay静态段采用基于时间触发的时分多址媒体访问机制，时间触发方式和时分多址媒体访问机制被广泛应用在安全关键系统中。FlexRay通信系统中在静态段进行传输的是安全关键消息，所以静态段传输质量对于系统的安全性和可靠性方面具有很重要的影响。FlexRay网络系统采用的是双绞线作为通信介质，此通信介质会有一定概率的误码率，导致在其中传输的消息发生传输错误，这种错误是不可避免的，并且有干扰的情况下误码率会提高，这这种传输故障性在一些线控操作场合是不满足要求的。FlexRay提高容错性的方法是协议中的协议头部CRC校验、数据CRC校验以及双通道冗余传输，但是CRC校验方法只能是将发生传输错误的消息进行简单的丢弃；双通道冗余传输一方面会大大增加系统的工作量，另一方面有可能出现两个通道中传输的相同信息都发生传输错误的情况。面向实时性要求苛刻的一些场合，比如线控操作，针对提高消息传输可靠性的方法一般是从应用层协议入手，主要有两种：一种是每次发送消息都进行冗余发送，也即发送两次，这样虽然提高了可靠性，但是极大的浪费了带宽；另一种就是针对错误消息进行重传，但重传时刻很滞后，不能满足实时性的要求。
技术实现思路
本专利技术提出了一种用于FlexRay网络的静态段错误消息的快速重传方法，可以保证对实时性要求高的应用场合下，部分安全关键消息能够在短时间内完成重传，从而提高系统的可靠性和安全性。本专利技术的一种用于FlexRay网络的静态段错误消息的快速重传方法，其针对的目标FlexRay网络中数据的传输模式为周期模式，每个周期中均包含两个连续的时间段：依次为静态段和动态段，其中静态段为时分复用方式，分为多个长度相等的时槽，每个时槽分配给固定的结点用以发送数据，所发送的数据为网络设计者认为对实时性要求较高的数据，动态段为事件触发方式，整个动态段分为多个时槽，该时槽也用于数据的发送，结点在动态段发送数据采用竞争的机制，如果某个动态段时槽有消息发送，其长度决定于消息长度，如果没有则为一个最小的空时槽长度；本专利技术的一种用于FlexRay网络的静态段错误消息的快速重传方法，其硬件平台包括目标FlexRay网络和一个额外的FlexRay结点，称为PR结点，该PR结点接入目标FlexRay网络，用于网络中错误消息的检测及对外播报，其发送的对外播报的消息称为PR消息，该PR结点不能作为FlexRay网络的启动结点，PR消息所在的帧不能作为FlexRay网络的同步帧；本专利技术的一种用于FlexRay网络的静态段错误消息的快速重传方法，具体步骤如下：1)每个周期开始前，确定需保护的消息范围，也即发生错误时需要快速重传的消息的范围：将每个周期中在静态段发送的全部消息作为保护目标，称为SC消息，同时将发送SC消息的结点称为SC结点，将发送SC消息当时的时槽称为SC时槽；2)每个周期开始后，在静态段时间段内，对静态段中的每一个SC消息均按照其当前所在的通信周期和时槽进行编号，SC结点在预先设定好的对应时槽发送SC消息，同时每发送一次SC消息都要在本结点作备份以备该SC消息发生错误后的重传；3)PR结点开始对信道进行监听，接收每一条SC消息并判断其传输是否正确，若有错误，记录该错误SC消息的通信周期和时槽编号，当动态段开始时进入步骤4)，若无错误，当动态段开始时进入步骤5)；4)动态段开始后，顺序执行如下步骤：4.1PR结点创建用于对外播报错误的PR消息；4.2PR结点在预留给PR消息的动态段时槽广播发送PR消息；4.3各SC结点接收PR消息，并根据其中所记录的错误SC消息的通信周期和时槽编号，确定是否有本SC结点发送的SC消息发生错误，如有，则该SC结点重新发送备份的SC消息，将重新发送的备份SC消息称为RE_SC消息并结束本周期与快速重传相关的操作，如无则预留给该SC结点重新发送备份的SC消息的每个动态段时槽均为一个最小的空时槽长度，不发送消息，同时该SC结点结束本周期与快速重传相关的操作；5)动态段开始后，预留给PR结点创建和发送PR消息以及各SC结点重传SC消息的每个动态段时槽为一个最小的空时槽长度，不发送消息，同时结束本周期与快速重传相关的操作；所述的PR消息为固定格式，包括prx个字段，每个字段播报一条发生传输错误的SC消息，prx的数量值由设计者根据当前网络状况给出且取值范围为大于等于1，每个字段包括2个字节，标识错误SC消息所在的6位的通信周期编号和10位的时槽编号；进一步地，为了节约带宽，综合考虑消息错误概率，所述prx优选值为2；进一步地，为了进一步提高传输可靠性，发生传输错误时，所述PR结点可以连续重复发送Kx次PR消息，Kx取值范围为大于等于1，优选值为2；为了给PR结点创建PR消息在动态段起始处留出时间，所述预留给PR结点发送PR消息的动态段时槽为第n+1个至n+Kx个动态段时槽，其中前n个时槽为空时槽，用于留出时间给PR结点创建PR消息，n的取值范围为大于等于1，优选值为2；所述SC结点重新发送备份的错误SC消息的顺序为，按照原来SC消息在静态段时槽的编号大小，从小到大依次在预留给重传SC消息的每个动态段时槽连续发送；同理，为了给SC结点接收、分析PR消息以及创建重新发送的SC消息留出时间，在动态段中PR消息发送完后、SC结点重新发送RE_SC消息前，需要预留n’个空时槽，n’的取值范围为大于等于1，优选值为3；进一步地，为了节约带宽，综合考虑消息错误概率，共计在动态段为SC结点重新发送备份的错误SC消息预留s个时槽，s取值与上述prx值相同，优选值也为2。有益效果本专利技术提出的一种用于FlexRay网络的静态段错误消息的快速重传方法解决了FlexRay通信机制本身不能对发生传输错误的消息进行修复，导致这部分安全关键消息内容被丢弃的问题，同时可以解决现有的错误消息重传方法浪费带宽或者实时性较差的问题，不仅能够保证发生传输错误的静态帧消息能够被及时检测并在一个周期内进行重新发送，还能进一步保证动态段中用于快速重传的时槽占用量在保证传输可靠性的前提下尽可能少，尽可能地节约带宽。附图说明图1为本专利技术实施例中的方法执行流程图；图2为本专利技术实施例中的PR消息的帧格式；图3为本专利技术实施例中SC和PR时槽的时序图；图4为本专利技术实施例中最糟糕情况下的SC和PR时槽的时序图；图5为本专利技术实施例中PR结点的通信控制器CC和内核控制器CPU的任务调度表；图6为本专利技术实施例中SC结点的通信控制器CC和内核控制器CPU的任务调度表。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。实施例本专利技术提出的一种用于FlexRay网络的静态段错误消息的快速重传方法可以及时检测静态帧消息是否发生传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于FlexRay网络的静态段错误消息的快速重传方法，其针对的目标FlexRay网络中数据的传输模式为周期模式，每个周期中均包含两个连续的时间段：依次为静态段和动态段，其中静态段为时分复用方式，分为多个长度相等的时槽，每个时槽分配给固定的结点用以发送数据，所发送的数据为网络设计者认为对实时性要求较高的数据，动态段为事件触发方式，整个动态段分为多个时槽，该时槽也用于数据的发送，结点在动态段发送数据采用竞争的机制，如果某个动态段时槽有消息发送，其长度决定于消息长度，如果没有则为一个最小的空时槽长度，其特征在于，增加一个额外的FlexRay结点并接入目标FlexRay网络，称为PR结点，该PR结点接入目标FlexRay网络，用于网络中错误消息的检测及对外播报，其发送的对外播报的消息称为PR消息，该PR结点不能作为FlexRay网络的启动结点，PR消息所在的帧不能作为FlexRay网络的同步帧；上述快速重传方法，具体步骤如下：1)每个周期开始前，确定需保护的消息范围，也即发生错误时需要快速重传的消息的范围：将每个周期中在静态段发送的全部消息作为保护目标，称为SC消息，同时将发送SC消息的结点称为SC结点，将发送SC消息当时的时槽称为SC时槽；2)每个周期开始后，在静态段时间段内，对静态段中的每一个SC消息均按照其当前所在的通信周期和时槽进行编号，SC结点在预先设定好的对应时槽发送SC消息，同时每发送一次SC消息都要在本结点作备份以备该SC消息发生错误后的重传；3)PR结点开始对信道进行监听，接收每一条SC消息并判断其传输是否正确，若有错误，记录该错误SC消息的通信周期和时槽编号，当动态段开始时进入步骤4)，若无错误，当动态段开始时进入步骤5)；4)动态段开始后，顺序执行如下步骤：4.1PR结点创建用于对外播报错误的PR消息；4.2PR结点在预留给PR消息的动态段时槽广播发送PR消息；4.3各SC结点接收PR消息，并根据其中所记录的错误SC消息的通信周期和时槽编号，确定是否有本SC结点发送的SC消息发生错误，如有，则该SC结点重新发送备份的SC消息，将重新发送的备份SC消息称为RE_SC消息并结束本周期与快速重传相关的操作，如无则预留给该SC结点重新发送备份的SC消息的每个动态段时槽均为一个最小的空时槽长度，不发送消息，同时该SC结点结束本周期与快速重传相关的操作；5)动态段开始后，预留给PR结点创建和发送PR消息以及各SC结点重传SC消息的每个动态段时槽为一个最小的空时槽长度，不发送消息，同时结束本周期与快速重传相关的操作。...

【技术特征摘要】
1.一种用于FlexRay网络的静态段错误消息的快速重传方法，其针对的目标FlexRay网络中数据的传输模式为周期模式，每个周期中均包含两个连续的时间段：依次为静态段和动态段，其中静态段为时分复用方式，分为多个长度相等的时槽，每个时槽分配给固定的结点用以发送数据，所发送的数据为网络设计者认为对实时性要求较高的数据，动态段为事件触发方式，整个动态段分为多个时槽，该时槽也用于数据的发送，结点在动态段发送数据采用竞争的机制，如果某个动态段时槽有消息发送，其长度决定于消息长度，如果没有则为一个最小的空时槽长度，其特征在于，增加一个额外的FlexRay结点并接入目标FlexRay网络，称为PR结点，该PR结点接入目标FlexRay网络，用于网络中错误消息的检测及对外播报，其发送的对外播报的消息称为PR消息，该PR结点不能作为FlexRay网络的启动结点，PR消息所在的帧不能作为FlexRay网络的同步帧；上述快速重传方法，具体步骤如下：1)每个周期开始前，确定需保护的消息范围，也即发生错误时需要快速重传的消息的范围：将每个周期中在静态段发送的全部消息作为保护目标，称为SC消息，同时将发送SC消息的结点称为SC结点，将发送SC消息当时的时槽称为SC时槽；2)每个周期开始后，在静态段时间段内，对静态段中的每一个SC消息均按照其当前所在的通信周期和时槽进行编号，SC结点在预先设定好的对应时槽发送SC消息，同时每发送一次SC消息都要在本结点作备份以备该SC消息发生错误后的重传；3)PR结点开始对信道进行监听，接收每一条SC消息并判断其传输是否正确，若有错误，记录该错误SC消息的通信周期和时槽编号，当动态段开始时进入步骤4)，若无错误，当动态段开始时进入步骤5)；4)动态段开始后，顺序执行如下步骤：4.1PR结点创建用于对外播报错误的PR消息；4.2PR结点在预留给PR消息的动态段时槽广播发送PR消息；4.3各SC结点接收PR消息，并根据其中所记录的错误SC消息的通信周期和时槽编号，确定是否有本SC结点发送的SC消息发生错误，如有，则该SC结点重新发送备份的SC消息，将重新发送的备份SC消息称为RE_SC消息并结束本周期与快速重传相关的操作，如无则预留给该SC结点重新发送备份的SC消息的每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彪，白卫伟，甄广川，马慧慧，王天元，张悦，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11