FlexRay時(shí)鐘校正方法 - FlexRay時(shí)鐘同步的同向漂移解決方案

來(lái)源:本站整理 作者:秩名2011年04月18日 11:07
[導(dǎo)讀] 3 FlexRay時(shí)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(diǎn)見(jiàn)到的TSS的1/0跳變沿的時(shí)間與接收節(jié)點(diǎn)ActionPointOffset時(shí)間之差
3 FlexRay時(shí)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(diǎn)見(jiàn)到的TSS的1/0跳變沿的時(shí)間與接收節(jié)點(diǎn)ActionPointOffset時(shí)間之差并不是節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘差,所以它用第一個(gè)BSS中的1/0跳變沿來(lái)倒推發(fā)送節(jié)點(diǎn)ActionPointOffset,如圖1所示。倒推是該時(shí)刻減去常數(shù)pDecodingCorrection和pDelayCompensation得到發(fā)送節(jié)點(diǎn)TSS的開(kāi)始時(shí)刻。PDecodingCorrection內(nèi)含有TSS、FSS、BSS、總線濾波延遲和位采樣延遲各項(xiàng)。pDelayCompensation內(nèi)含有收發(fā)器延遲、星型耦合器延遲和電纜長(zhǎng)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(diǎn)的動(dòng)作點(diǎn)稱為primaryTRP,發(fā)送和接收的節(jié)的動(dòng)作點(diǎn)的時(shí)間偏差就被記錄下來(lái)。

  接收節(jié)點(diǎn)對(duì)每一個(gè)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(jì)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(gè)cycle的同一同步節(jié)點(diǎn)所發(fā)的幀的偏差,所以校正是以2個(gè)cycle為周期進(jìn)行的。頻率校正的計(jì)算結(jié)果在每個(gè)奇數(shù)cycle內(nèi)完成,下一個(gè)cycle開(kāi)始生效,在MT形成過(guò)程中實(shí)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(luò)空閑段實(shí)行。

  4 FlexRay算法的問(wèn)題

  

同步節(jié)點(diǎn)位置分布舉例

 

  圖2 同步節(jié)點(diǎn)位置分布舉例

  時(shí)鐘偏差推算是造成飄移的原因。圖2中有4個(gè)同步幀發(fā)送節(jié)點(diǎn)1~4,各相距8 m,節(jié)點(diǎn)5是普通非同步幀發(fā)送節(jié)點(diǎn)。按規(guī)定,pDelayCompensation是一個(gè)預(yù)定的常數(shù),該按最小值選取,對(duì)圖2的情況,就是節(jié)點(diǎn)5和節(jié)點(diǎn)2間的延遲,即接近為0。這樣,對(duì)實(shí)際發(fā)生的延遲是補(bǔ)償不足的。不足部分可寫(xiě)為:

  

不足部分

 

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

  在圖1中,假定同步幀在cycle的第一個(gè)static slot,對(duì)static slot的開(kāi)始時(shí)間有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參考點(diǎn),發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)各有相位差TT(0)和TR(0),此時(shí)接收節(jié)點(diǎn)得到的偏差將含有延遲補(bǔ)償不足的部分:

  

延遲補(bǔ)償不足的部分

 

  由于距離不同,接收節(jié)點(diǎn)得到的URT也是不同的。

  FlexRay規(guī)定,發(fā)同步幀的節(jié)點(diǎn)在屬于自己的slot上的相位誤差登記為0。假定節(jié)點(diǎn)間原來(lái)已處于接近同步的情況,對(duì)節(jié)點(diǎn)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(jì)算:

  

校正量

 

  當(dāng)節(jié)點(diǎn)初始相位比參考節(jié)點(diǎn)2、3的平均相位早時(shí),應(yīng)該推遲本節(jié)點(diǎn)下一cycle的開(kāi)始,實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋。就應(yīng)有T1(1)= T1(0)-Corr1。為了分析問(wèn)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(duì)FlexRay而言c=1。于是有:

  

對(duì)FlexRay而言c

 

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

  

狀態(tài)方程

 

  對(duì)T1而言,系數(shù)a11=1-c,a12= c/2,a13= c/2,a14=0,B=-c,U1=120 ns。對(duì)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的系數(shù)。所以矩陣A有:

  

矩陣A有

 

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

  對(duì)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(gè)系統(tǒng)性偏差,并不因一次校正而消失,因此按(4)式工作時(shí)時(shí)鐘差會(huì)不斷移動(dòng)。當(dāng)U不變時(shí)有:

  

當(dāng)U不變時(shí)

 

  令(7)式中的第二項(xiàng)為S,則有:

  

令

 

  (8)式右邊各項(xiàng)均為有限值,而因?yàn)锳的特征根有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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