FlexRay總線的功能安全性分析
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計算表明,在ber=1×10-7時FlexRay通信的功能安全等級還離要求很遠,另外還有小集團錯、時鐘漂移等問題。此外,由于FlexRay沒有CAN總線那樣簡潔高效的報錯機制,如果沒有主動重發(fā)方案,那么接收節(jié)點間由于局部錯引起的拜占庭錯造成的失效概率增加。由此看來,FlexRay要完全實現其設計目標還有不少工作要做。更長遠來看,需要在用工業(yè)以太網實現100 Mb/s速度的同時解決FlexRay現存的問題。
本文分析討論的方法也適用于其他現場總線或工業(yè)以太網,許多協(xié)議都是基于類似FlexRay的時間觸發(fā)方式,它們的安全性倚賴于高層“安全協(xié)議”。這些基于“黑通道(black channel)”的“安全協(xié)議(safety protocol)”一般按照歐洲標準EN501592添加了一些判錯的措施,如對重復、丟幀、加插、次序錯、數據錯、延遲和假冒錯采用加流水號、時間戳、定時器、標識符、地址、附加簽名等方法。另一些安全協(xié)議僅僅考慮了硬件鏈路故障與恢復,只是通信故障的一種形式。但是這些措施依然是不夠的,沒有覆蓋故障樹的所有分支。對于其他形式,例如出現局部錯后的拜占庭失效、出現饒舌錯后的停止服務、出現小集團錯后的局部停止服務等,均未處理。有些錯可以在應用中發(fā)現,但受應用所在的host的時間特性的限制,可能已錯失時限,無法糾正錯誤。在通信層面,它們嚴重影響到診斷覆蓋率,也直接影響到SIL等級。即使在流程工業(yè),消息的周期較長,用主動重發(fā)方案可以使出錯結果減少(現在的一些應用恐怕還沒有這樣做),有些錯(如拜占庭錯)依然是不可承受的,特別是涉及一些邏輯信號的傳送。
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