如何解決FlexRay時鐘同步的同向漂移

　　補償過頭時URT為負值，通信時鐘將比標準時間提前。這種情況一般不會發生，因為規定選延遲的最小值作pDelayCompensation。但是這里又出現了host時鐘的漂移問題：所有同步幀的內容是由host寫入的，host必須在相應slot的開始前使同步幀的內容就緒。最壞情況是原來host在slot開始前寫入，漂移超過了gdActionPointOffset就會產生同步幀未寫入的情況。FlexRay的幀頭部有一位標志null frame. indicator，當幀內容未更新時，這一位自動設為0，同步幀還是發出去，所以并不影響同步幀的個數。

　　6 頻率校正中的問題

　　頻率校正時采用了連續2個cycle的同一同步節點的相位差，將這兩個相位差的差作原始數據，用類似算法計算校正量，然后按死區與限幅的方法實施校正。在同一同步節點的相位差的減法中，系統性偏差URT互相抵消，因此不引起頻率的漂移。但是，在接收節點測取BSS的跳變沿時存在誤差的可能性（如圖1所示），BSS的跳變沿的誤差直接影響到倒推ActionPointOffset的位置，從而進入eRT：

　　式中Uglitch為毛刺造成的誤差，奇數cycle和偶數cycle的Uglitch可能是不同幅值和符號的。BSS的跳變沿是在經濾波后的zVotedVal上采取的，毛刺長度小于3個位采樣周期時被濾掉，大于3個位采樣周期時就可以見到。毛刺的存在位置有如下幾種可能：

　　① “0“毛刺在TSS之前，真正TSS的跳變沿被解讀為BSS中的跳變沿。此時讀到的相位差較大，但是后續BSS以及其它的幀檢查會發現此幀有接收錯。

　　② “1“毛刺在TSS之中，毛刺的1/0跳變沿被解讀為BSS中的跳變沿。此時讀到的相位差比上述情況小，同樣可檢查出有錯。

　　③ “0“毛刺使BSS內的跳變沿提前，或“1“毛刺使BSS內的跳變沿推后，當提前或推后的量較大時，后續BSS以及其它的幀檢查會發現此幀有接收錯。

　　④ 毛刺使BSS跳變沿變化量小于0.5位時，后續BSS以及其他的幀檢查不會發現此幀有接收錯，所以此幀會被用于時鐘同步。

　　一個接收節點在同一cycle里受到毛刺干擾而造成有幾個同步幀受影響是可能的。此時盡管有最大最小頻率差的丟棄，毛刺造成的誤差仍可能要進入校正量的計算。

　　易于導出頻率校正的狀態方程，它與（4）式的形式類似。因此FlexRay的頻率校正可使簇內的頻率趨于一致，但是仍有頻率相對于標準值漂移的可能性，此漂移的方向是不定的，受毛刺出現的情況而變。

　　參考文獻[6]進行了FlexRay的頻率校正的軟件仿真試驗，對節點頻率作階躍變化、斜坡變化的試驗結果是令人滿意的。但是它并未考慮過毛刺影響。

　　7 時變傳遞矩陣的漂移

　　如（5）式所示的傳遞矩陣還有非常多的形式，由于FlexRay在選取作校正計算時要用丟棄排序后的最大最小二個誤差，實際采用的同步節點的可能性組合很多。例如對4個同步節點的簇，對每個同步節點（矩陣A的一行）將有6種可能的系數，整個簇的傳遞矩陣A將有64=1296種可能。對矩陣A求特征根時可以發現它們都有λ=1的臨界穩定的特征根：實際上每行系數的和都等于1，在用行列式求特征根時就可以將λ－1提出來。而由于FlexRay在每次排序后選中的同步節點可能不同，傳遞矩陣是時變的，那么是否還有漂移呢？為此按照算法作了含有排序的程序，這是相位校正的算法（不含頻率校正的非線性部分）。

　　8.結語

　　FlexRay采用分布式時鐘的本意是強化對抗失效的能力：有F個同步幀發送節點失效時，只要同步幀發送節點為3F+1個，簇內的時鐘仍是正確同步的，因此可以保證簇內的正常通信服務。但是根據本文的動態分析，時鐘相位會由于延遲補償誤差而漂移，與真實時鐘有頻差。這種延遲補償誤差是無法消除的，而已有頻率校正方法無法發現通信時鐘對真實時間的頻差，因此通信時鐘會與host的時鐘越離越遠，導致發送幀被新幀覆蓋，或者時隙到達時消息尚未就緒。這些漂移引起的出錯發生頻率是相當高的。

　　由于毛刺引起的頻率漂移可以用死區算法克制，但是其他各種毛刺的情況會使有效的同步幀數目減少，使容錯中值算法的魯棒性下降。按容許F個錯需要3F+1個同步幀計算，同時有2個錯對4個同步節點的簇就不能保證同步精度了。

　　對應用而言，丟幀或時序的錯誤會引起很壞的后果，如工作的邏輯連鎖條件破壞。例如速度下降應在前，換檔工作應在后，由于速度下降信號丟失，降速后換檔的要求未滿足會形成自動變速器的沖擊，造成噪聲和壽命下降，又如停止加油后再剎車的要求未滿足，會延長剎車距離，危及安全。對于傳送的消息是模擬量時，丟幀或延遲的后果只是暫時的，對傳送的是邏輯變量，丟幀或延遲會造成邏輯的錯誤。這種時鐘上的錯誤會同時影響FlexRay的2個通道，因此也影響了FlexRay對抗故障的能力。