实时传输网络FlexRay原理与范例 9787121313004 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张凤登 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121313004

商品编码：29641624960

包装：平装

出版时间：2017-05-01

基本信息

书名:实时传输网络FlexRay原理与范例

：59.00元

售价：43.1元,便宜15.9元,折扣73

作者:张凤登

出版社：电子工业出版社

出版日期：2017-05-01

ISBN：9787121313004

字数：

页码：320

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

适读人群 ：本书可作为高等院校汽车电子、自动化、测控技术、信息工程、微电子、计算机、电气工程和机电一体化等专业高年级本科生、研究生的教材，也可作为从事实时传输网络、嵌入式系统、电子控制单元、自动化仪表研究及应用的科技人员的参考书。

实时系统的目的是监视和驱动被控对象的动态过程，通常需要以“实时”方式运行，它的正确性不仅取决于任务所执行计算的逻辑结果，而且取决于这些结果的产生时刻。实时系统分为强实时系统、关键性实时系统和弱实时系统三类，其中关键性实时系统受到可靠性的制约，涉及运行安全性和容错问题，因此，尽管其他两类系统的工业网络协议已经比较成熟了，但这类系统的网络化仍处于发展过程中。关键性实时系统中的实时传输网络与汽车、飞机、航海航空、铁路交通、武器装备、核电、机器人等涉及生命和财产安全的重要领域的技术进步密切相关，然而，关于这个主题，目前可供使用的资料很少，本书能在一定程度上填补这一空白。

内容提要

实时多路传输网络是在嵌入式系统和自动控制系统高度发展的基础上形成的一个新主题，其主要目标在于探索具有速度快、实时性强、容错、操作灵活、智能分布的安全网络系统，至今仍处于发展过程中。本书以清晰、合适的方式，系统地描述了实时传输网络FlexRay的产生背景、协议、理论与技术基础，重点探讨了与FlexRay的形成及应用密切相关的全局时间同步和任务实时调度原理，并结合辅助开发工具介绍了FlexRay总线系统的开发、集成、分析和测试方法。全书共分为10章，每章配有习题。本书在编写过程中广泛吸取了实时传输网络方面的*新成果，全书内容自成体系，结构紧凑，前后呼应，具有一定的先进性、系统性和实用性。本书可作为高等院校汽车电子、自动化、测控技术、信息工程、微电子、计算机、电气工程和机电一体化等专业高年级本科生、研究生的教材，也可作为从事实时传输网络、嵌入式系统、电子控制单元、自动化仪表研究及应用的科技人员的参考书。

目录

作者介绍

张凤登：上海理工大学教授，上海市自动化学会常务理事，中国仪器仪表学会过程检测控制仪表分会常务理事，中国人工智能学会自然计算与数字智能城市专业委员会委员，中国仪器仪表学会嵌入式仪表及系统技术分会理事，中国仪器仪表学会教育工作委员会委员，《自动化仪表》期刊编委，先后主持或合作完成来自省、市、部及企事业单位的各类教学与科研项目36项，获得机械工业部科技进步三等奖2项、科技成果推广应用荣誉证书2项、发明3项、实用新型6项、软件著作权2项，发表论文121篇，出版著4部。

文摘

序言

《汽车电子通信技术前沿：CAN FD与车载以太网详解》 面向读者： 本书面向对汽车电子通信技术有深入了解或希望深入研究的工程师、技术开发人员、院校师生以及对汽车智能化、网联化发展趋势感兴趣的行业观察者。特别是那些在汽车总线通信、嵌入式系统开发、网络安全、软件定义汽车等领域工作的专业人士。 内容概述： 在当今汽车产业飞速发展的浪潮中，汽车电子通信系统扮演着至关重要的角色。它不仅是实现车辆各项功能的基础，更是驱动汽车向智能化、网联化、自动驾驶迈进的核心技术。随着车载电子设备数量的激增、数据量的爆炸式增长以及对实时性、带宽和安全性的更高要求，传统的汽车通信总线正面临严峻的挑战。在这种背景下，CAN FD（Controller Area Network Flexible Data-rate）和车载以太网（Automotive Ethernet）作为下一代汽车通信的主流技术，正以前所未有的速度渗透到汽车电子系统的各个角落。 本书将聚焦于CAN FD和车载以太网这两种极具代表性和前瞻性的汽车电子通信技术，从原理、架构、关键技术、实际应用到未来发展趋势，进行全面而深入的探讨。本书旨在为读者构建一个清晰、完整的技术认知框架，帮助他们理解这两种技术如何应对当前汽车通信的瓶颈，并为未来的汽车电子系统设计和开发提供坚实的技术支撑。 详细内容介绍： 第一部分：CAN FD——新一代CAN总线的演进与突破 第一章：CAN总线回顾与局限性分析 回顾经典CAN总线的设计理念、工作原理、帧格式和应用场景。 深入分析经典CAN总线在面对日益增长的数据需求和更高实时性要求时所暴露出的局限性，如带宽限制、传输效率低下等。 为引出CAN FD的必要性和优势奠定基础。 第二章：CAN FD核心原理与技术创新 详细阐述CAN FD相较于经典CAN在数据帧结构上的关键改进，特别是位速切换（Bit Rate Switching）机制。 深入解析CAN FD支持更大报文负载（payload）的设计，以及其对数据传输效率的显著提升。 探讨CAN FD在仲裁、错误检测和处理等方面的优化，确保在高带宽下的可靠性。 介绍CAN FD所需的硬件和软件支持，包括新的控制器和收发器。 第三章：CAN FD的应用场景与设计考量 分析CAN FD在动力总成控制、高级驾驶辅助系统（ADAS）、车身控制模块（BCM）等关键领域的典型应用。 指导读者如何在实际项目中评估和选择CAN FD，并进行合理的网络拓扑设计。 讨论CAN FD在嵌入式系统中的实现细节，包括驱动程序开发、资源配置和性能优化。 提供CAN FD的调试和故障排除技巧。 第二部分：车载以太网——构建万兆级汽车通信骨干 第四章：车载以太网的兴起与标准化 追溯车载以太网的发展历程，分析其为何能够取代或补充传统总线技术。 介绍IEEE 802.3标准在汽车领域的应用，以及车载以太网特有的物理层（PHY）和数据链路层（MAC）要求。 重点介绍车载以太网在EMI/EMC、连接器、线缆等方面的汽车级规范和挑战。 探讨多种车载以太网速率（如100BASE-T1, 1000BASE-T1, 10GBASE-T1）的特点及其适用场景。 第五章：车载以太网关键技术解析 深入讲解车载以太网的多种通信机制，包括TCP/IP协议栈、UDP、以及面向实时通信的TSN（Time-Sensitive Networking）。 详细阐述TSN在车载以太网中的作用，包括时间同步（IEEE 802.1AS）、调度（IEEE 802.1Qbv）、流量整形（IEEE 802.1Qcr）等，如何保证实时性和确定性。 介绍车载以太网的安全机制，包括MACsec（IEEE 802.1AE）和IPsec，以及应对网络攻击的策略。 讨论车载以太网在IP地址管理、服务发现（如mDNS, DNS-SD）等方面的挑战与解决方案。 第六章：车载以太网的架构设计与实践 探讨车载以太网在汽车不同域（如信息娱乐、ADAS、车身控制）中的架构模式，包括点对点、星型、环形等拓扑结构。 分析车载以太网在网关设计、域控制器集成、数据路由等方面的关键考量。 介绍车载以太网在车载软件栈中的实现，包括操作系统（如Linux, QNX）、中间件、以及应用层协议（如SOME/IP）。 提供车载以太网的系统集成、测试和验证方法。 第三部分：融合与未来 第七章：CAN FD与车载以太网的协同应用 分析两种技术在汽车电子系统中的互补关系，例如CAN FD作为分布式控制网络的补充，车载以太网作为高速数据骨干。 探讨如何设计混合网络架构，实现两种技术的无缝连接和高效协同。 研究不同通信协议在混合网络中的转换和管理。 介绍一些实际的混合网络应用案例。 第八章：面向软件定义汽车的通信演进 探讨软件定义汽车（SDV）对通信技术提出的新需求，如更高的灵活性、可编程性、OTA（Over-The-Air）更新能力。 分析CAN FD和车载以太网如何支撑SDV的演进，包括车辆软件的空中升级、功能解耦、以及服务化架构。 讨论SDV对网络安全、数据隐私和性能的要求，以及通信技术如何应对。 第九章：汽车通信未来的展望 展望汽车通信技术的未来发展方向，包括更高带宽的以太网标准（如25Gbps、50Gbps、100Gbps）、面向AI和传感器的专用通信技术。 探讨车联网（V2X）通信与车载通信的融合，以及其对未来交通系统的影响。 分析新兴技术（如5G/6G、边缘计算）在汽车通信领域的应用前景。 讨论汽车行业在通信技术标准化、互操作性、安全性和成本控制方面面临的持续挑战。 本书特色： 理论与实践相结合： 本书不仅深入剖析了CAN FD和车载以太网的核心原理，更结合了大量的实际应用场景和设计考量，帮助读者将理论知识转化为实践能力。 前瞻性与权威性： 本书聚焦于当前和未来汽车电子通信领域最热门、最具发展潜力的技术，内容紧跟行业发展步伐，并参考了最新的国际标准和技术报告。 系统性与全面性： 本书从基础概念到高级应用，从技术细节到系统架构，对CAN FD和车载以太网进行了系统性的阐述，力求为读者提供一个完整的知识体系。 可读性与易懂性： 本书语言简洁明了，结构清晰，图文并茂，力求让不同背景的读者都能理解和掌握相关技术。 通过阅读本书，您将能够： 清晰理解CAN FD和车载以太网的工作原理、优势及局限性。 掌握如何根据不同应用场景选择和设计基于CAN FD和车载以太网的汽车通信系统。 深入了解车载以太网在 TSN、安全等方面的关键技术细节。 能够更有效地进行车载电子系统的集成、调试和性能优化。 把握汽车通信技术未来的发展趋势，为职业发展和技术创新做好准备。 在汽车电子技术日新月异的今天，掌握CAN FD和车载以太网等前沿通信技术，将是您在汽车产业中保持竞争力的关键。本书将成为您探索汽车通信新世界的重要指引。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个非常偶然的机会下接触到这本关于实时传输网络的书的。我原本是做传统CAN总线开发出身的，对FlexRay的概念仅停留在“更快速、更安全”的模糊印象中。这本书的出现，彻底颠覆了我对车载通信的认知边界。它不是那种只会简单介绍概念的书，而是真正带你深入其“灵魂”深处的向导。 这本书最令人印象而深刻的是其对“时分多路复用”和“槽位分配”的讲解。作者用非常直观的类比，将复杂的周期性任务调度过程形象化了。我过去一直对如何保证不同优先级数据在严格时限内成功发送感到困惑，而这本书通过一个精妙的“时钟同步与插槽预留”模型，将这种不确定性完全消弭于无形。这种对时间维度控制的精确描述，让人不禁对设计者的智慧肃然起敬。 我发现作者在处理复杂概念时，倾向于使用对比分析法，这极大地帮助了我这位“转行者”快速建立知识框架。比如，书中将FlexRay的“通道分离”和“通道耦合”模式进行了细致对比，并说明了在不同安全等级需求下，工程人员应如何取舍和配置。这种决策层面的指导，比单纯的技术规格描述要宝贵得多，因为它直接关系到项目成本和安全认证的通过与否。 阅读过程中，我注意到书中许多关键公式和算法推导都附带有清晰的注释，解释了其背后的物理意义和工程假设。这种严谨的学术态度，保证了技术描述的准确性，同时也避免了读者陷入纯粹的数学符号泥潭而迷失方向。我尝试手动推导了几个关键的帧周期计算公式，发现书中的推导过程逻辑严密，步骤清晰，非常适合喜欢刨根问底的读者进行验证和深入学习。 可以说，这本书为我打开了一扇通往未来汽车电子总线技术的大门。它不仅提供了FlexRay的技术细节，更重要的是，它培养了一种基于确定性时间约束进行系统设计的思维模式。如果你想从一个只会使用总线的工程师，蜕变为一个能够设计和优化实时通信架构的专家，那么这本书的价值将是无可估量的。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，它是由一群真正参与过FlexRay芯片设计和系统集成的一线工程师编写的。它没有那种教科书式的说教腔调，而是充满了实战经验的痕迹。我是在一个对功耗敏感的便携式工业设备项目收尾阶段接触到它的，当时我们需要一个比CAN更可靠但又不像以太网那样复杂的通信方案。 这本书在描述FlexRay的电气特性和物理层规范时，非常细致地讨论了信号完整性对高波特率通信的影响，并给出了针对不同线缆长度的最佳驱动器选择建议。这种细节层面的讨论，在纯理论书籍中是找不到的，它直接指向了硬件选型和PCB设计的关键决策点。这对我快速敲定最终的硬件设计参数起到了决定性的作用。 我非常欣赏作者在书中穿插的“陷阱与对策”小节。这些地方通常是用粗体字或者特殊的颜色标识出来的，专门指出在实际部署中开发者最容易犯的错误，比如初始化时序的微小偏差可能导致的全局同步失败，或者在特定负载下的抖动问题。这种前置风险提示的写作手法，无疑为读者省去了大量的调试时间。 此外，这本书对于FlexRay的协议版本迭代和兼容性问题的论述也十分到位。它清晰地勾勒出不同代次FlexRay标准之间的差异点，并建议了在进行系统升级时需要重点关注的兼容性测试环节。这种面向生命周期管理的视角，使得这本书的参考价值可以持续很久，而不仅仅局限于某个特定时间点的技术快照。 如果要用一句话来概括我对这本书的感受，那就是“专业、实用、不留死角”。它不仅仅教会了你FlexRay的语法，更教会了你如何用FlexRay的思维去构建一个健壮、可靠的实时系统。对于正在进行下一代嵌入式网络升级的技术团队来说，这本书是必备的“工程圣经”。

评分☆☆☆☆☆

对于一个资深嵌入式软件架构师来说，评估一本技术书籍的好坏，关键在于它是否能够提供超越现有行业标准知识的“前瞻性”和“可操作性”。这本书在“网络管理”这一块的论述，完全达到了我的预期，甚至有所超越。它没有简单罗列协议栈的各个层级，而是将重点放在了“如何通过软件手段充分发挥FlexRay的硬件优势”上。 我个人对其中关于“故障诊断与容错机制”的章节给予了高度评价。FlexRay的核心竞争力之一就是其卓越的可靠性。书中详细阐述了基于“BIST”（Built-In Self-Test）的机制，以及如何利用校验码和仲裁机制在毫秒级内隔离并绕过故障节点，保证了主任务的连续性。这种对冗余和容错的系统化描述，在其他同类书籍中是极其罕见的深度。 这本书的图文并茂程度非常令人称赞，特别是那些关于信号波形和数据包结构的示意图。它们不是简单地复刻规范文档中的静态图表，而是结合了动画演示的思路（即使是静态图片，也充满了动态感），帮助读者直观地理解数据帧如何在总线上“流淌”和“竞争”。例如，对“事件窗口”和“同步窗口”的划分描绘，生动地展示了FlexRay如何实现确定性调度的精妙平衡。 我在学习过程中，特意去查阅了书中引用的几篇国外核心标准文档，发现这本书对那些规范中的晦涩术语做了非常出色的本地化解读和通俗化阐释。它充当了技术标准与工程实践之间的完美桥梁，极大地降低了复杂协议的入门门槛，同时又不牺牲专业性。这种“翻译”能力，是衡量一本优秀技术书籍的重要标准。 总之，这本书不仅仅是一本讲解FlexRay原理的书，它更像是一部关于构建高可靠性、高实时性分布式系统的思想指南。它适合那些对底层机制有强烈好奇心，并希望在未来几年内主导关键系统架构选型的技术人员。它的深度和广度，完全配得上作为一本核心参考资料被收藏。

评分☆☆☆☆☆

我最近正在为一个复杂的机载控制系统选型实时通信方案，手里堆了不少参考资料，但很多都显得过于理论化，缺乏工程实践的指导。直到我偶然发现了这本关于FlexRay的著作，它的出现简直就是及时雨。我尤其对其中关于“确定性网络设计”的章节印象深刻，作者没有空泛地谈论实时性的重要性，而是直接给出了如何通过帧同步和调度算法来保证微秒级的确定性传输的详细步骤，这对我目前的系统设计工作提供了非常直接的帮助。 这本书的叙事风格非常“工程师导向”，不拖泥带水，直奔主题。它不像有些学术著作那样喜欢用长篇大论来铺垫背景，而是开篇就将FlexRay的架构优势——如双通道冗余和混合时间触发/事件触发机制——进行了精准的定位和对比分析。阅读过程中，我能感受到作者对这项技术的热爱和对读者需求的深刻理解，他们似乎总能预判到读者在某个技术点上会产生的疑问，并提前给出详尽的解答或注释。 更让我惊喜的是，书中对FlexRay的“冷启动”和“热启动”过程的描述极为细致。这在很多公开文档中都是一笔带过的内容，但对于系统集成和故障排查来说，这些初始化流程的细节至关重要。作者甚至画出了详细的状态机转移图，配以恰当的注释，使得原本枯燥的状态转换过程变得可视化和易于理解。我根据书中的描述，成功地在仿真环境中复现了不同启动模式下的网络行为，验证了理论的可靠性。 这本书的结构安排也极具匠心，它巧妙地平衡了底层协议细节与上层应用接口的描述。例如，在讲解完MAC层和PMA层的协议细节后，它立刻跳转到如何利用这些特性来构建高可靠性的分布式控制单元。这种“理论—实践—再理论”的循环迭代，让读者在学习新知识的同时，能够不断地思考这些知识在真实世界中的落地场景，极大地提高了学习效率和知识的留存率。 坦白说，市面上关于嵌入式通信协议的书籍汗牛充栋，但能达到如此高度专业性和实用性结合的，凤毛麟角。这本书的价值在于它提供了一个“可以直接搬上工作台”的知识体系。它不仅教会了你FlexRay“是什么”，更重要的是，它详细说明了“如何用好它”，甚至“在遇到问题时如何修复它”。对于任何一个从事高级汽车电子或工业自动化领域的设计师而言，这本书绝对是值得投入时间精力的投资。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计真的很吸引人，那种未来感和技术感兼具的蓝色调，一下子就能抓住眼球。我当时在书店里一眼就看到了它，立刻被“实时传输网络”这个关键词吸引住了。作为一个电子工程专业的学生，我对汽车电子和嵌入式系统的发展趋势非常关注，而FlexRay作为新一代的总线技术，无疑是其中的佼佼者。 拿到书后，我先粗略翻了一下目录，感觉内容组织得非常系统和全面。从基础概念的引入，到协议栈的深入剖析，再到实际应用案例的讲解，逻辑脉络清晰得让人佩服。尤其是对时间触发和周期性通信的讲解，深入浅出，即便是初次接触这个领域的读者，也能很快抓住核心要点。作者在保持技术深度的同时，并没有让内容变得晦涩难懂，这在技术书籍中是非常难得的。 这本书的内容深度绝对是业界一流水平。它不仅仅停留在理论层面，更多的是结合了大量的实际工程经验。我特别欣赏作者在讲解特定模块，比如“诊断与配置”部分时，那种务实和贴近实际需求的态度。很多教科书往往会忽略这些细节，但正是这些细节，决定了一项技术能否在复杂的工业环境中成功部署。通过阅读这些内容，我感觉自己仿佛亲身参与了一个大型汽车电子项目的研发过程，收获远超课堂学习。 排版和印刷质量也是这本书的一大亮点。厚厚的篇幅拿在手里沉甸甸的，但纸张的质感非常好，墨迹清晰锐利，即便是看那些复杂的时序图和协议栈结构图时，眼睛也不会感到疲劳。一个好的阅读体验对于学习技术文档至关重要，这本书在这方面做得非常出色。这让我愿意花更多时间沉浸在这些复杂的概念中，而不是被低劣的印刷质量所干扰。 总的来说，这本书的价值远远超出了它的定价。它不仅是一本技术手册，更像是一份宝贵的行业参考资料。对于希望深入了解现代汽车网络架构、从事嵌入式系统开发，或者只是想对前沿总线技术有一个全面认识的人来说，这本书都是一个极佳的选择。它的知识密度和实用性都达到了一个非常高的水准，绝对是书架上不可或缺的一本“镇店之宝”。