Der reibungslose Ablauf der Datenkommunikation in einem FlexRay Cluster setzt voraus, dass alle FlexRay Knoten das gleiche Zeitverständnis haben, weil alle Aktivitäten des Kommunikationssystems durch das Erreichen bestimmter Punkte im Zeitablauf ausgelöst werden.
Sichergestellt
werden muss in einem FlexRay Cluster, dass aus der Sicht aller FlexRay
Knoten alle Kommunikationszyklen immer zum selben Zeitpunkt beginnen und
gleich lang sind. Genauso muss garantiert werden, dass alle statischen
Slots der FlexRay Knoten immer an der gleichen Stelle innerhalb des
Zyklus beginnen.
Voraussetzung dafür ist ein globales Zeitverständnis. Weil ein FlexRay Cluster auf einer Multi-Master-Architektur
basiert, kann ein solches globales Zeitverständnis nur auf der Basis
der lokalen Zeitbasen kooperativ hergestellt werden. Dies stellt eine
große Herausforderung dar, weil Frequenztoleranzen und Toleranzen der passiven Bauelemente in der Quarzbeschaltung bei identischer Nennfrequenz für unterschiedliche Frequenzen und Phasen sorgen.
Der
FlexRay Spezifikation kann entnommen werden, dass die lokalen Taktgeber
über die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeugs eine maximale
Frequenzabweichung von 1500 ppm nicht überschreiten sollten. Diese
Frequenzabweichung trägt erstens Sorge, dass man über eine Laufzeit von
zehn Jahren mit Quarztoleranzen von etwa 250 ppm rechnen muss. Zweitens
muss man wissen, dass die passiven Bauelemente in der Quarz-Beschaltung
in ähnlicher Höhe zur Frequenzabweichung beitragen. Drittens fließt in
die maximal erlaubte Frequenzabweichung von 1500 ppm ein ausreichend
großer Sicherheitsfaktor ein.
Es ist offensichtlich, dass ohne
regelmäßiges Stellen der lokalen Zeitbasen keine netzwerkweite Zeitbasis
hergestellt werden kann. Die FlexRay Knoten verwenden einen speziellen
Algorithmus um ihre lokalen Uhren so zu korrigieren, dass alle lokalen
Uhren im FlexRay Cluster bis auf eine definierte Abweichung zu einer
globalen Uhr synchron laufen. Hierzu kommen zwei Verfahren zum Einsatz: Phasen- bzw. Offsetkorrektur und Frequenz- bzw. Steigungskorrektur.