车载通信中CAN总线协议和FlexRay协议的对比研究

汽车工业中先进技术的发展，使得现代汽车上电子控制单元（ECU）的数量不断增加。这些ECU能够对汽车运行状态进行感知，并对汽车执行机构进行控制。为了实现大量ECU之间的可靠通信，提出了多种通信协议，如控制器区域网络（CAN）总线协议、局域互联网络（LIN）协议、媒体导向系统传输（MOST）协议和FlexRay协议。目前，应用最为广泛的通信协议包括CAN总线协议和FlexRay协议。对这两种通信协议的数据传输延迟和传输可靠性进行分析，有利于在车载通信网络的设计中确定能够实现最优通信的协议类型。

通过试验对CAN总线协议和FlexRay协议进行对比研究。由于目前对车载通信安全性的要求不断提高，因而在试验中需要对传输的数据进行加密。通过分析多种加密算法的特征，确定采用异或加密（XOR加密）算法对试验中待传输的数据进行加密。试验在HSC12单片机上进行，该单片机上集成4个不同的传感器，分别记为1、2、3和4，优先级依次降低，即传感器1和传感器2同时请求数据传输时，车载通信网络优先传递传感器1请求的数据。试验时，分别进行CAN总线协议和FlexRay协议下的加密数据传输，传感器发出请求协议的顺序为1、2、3、4、1、1、1，分别记录不同协议下加密数据传输的延迟和准确度，并进行对比。此外，将4个传感器设定为相同的优先级进行重复试验。试验结果显示，从工程的角度分析，不存在最优的通信协议。但对于硬实时系统而言，CAN总线协议具有较短的传输延迟和较高的传输可靠性。而在进行确定性数据传输，如对无优先级的信息进行传输时，采用FlexRay协议能够实现较短的传输延迟和较高的传输可靠性。

Azeem Hafeez et al.SAE 2017-01-0017.

编译：王祥